СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОСУШИТЕЛЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА Российский патент 1998 года по МПК B01D53/26 B01D53/14 

Описание патента на изобретение RU2121392C1

Изобретение относится к способу регенерации насыщенного раствора поглотителя влаги (диэтиленгликоля), который используют в качестве абсорбента для извлечения водяных паров из газа в установках осушки природных и нефтяных газов.

Проблема очистки диэтиленгликоля (ДЭГ), поступающего после процесса осушки сырого природного газа и содержащего значительное количество воды, минеральных солей, газового конденсата и других примесей, является типичным примером утилизации и рекуперации отходов в химической технологии.

Известен способ регенерации насыщенного раствора поглотителя влаги, заключающийся в том, что часть подогретого раствора после печи подают в буферную емкость, в которую поступает также из полуглухой тарелки колонны насыщенный раствор абсорбента (диэтиленгликоля). За счет смешения более горячего раствора, поступающего из печи, с раствором, имеющим более низкую температуру, в емкости происходит испарение части воды. Образующуюся паровую фазу подают в куб колонны. Раствор из буферной емкости насосами подают в печь. Регенерированный раствор из куба колонны насосами отводят от установки (авт. св. СССР N 1622362, кл. В 01 D 53/26, 1988).

Недостатками данного способа являются: термическое разложение диэтиленгликоля за счет его перегрева; интенсивная коррозия оборудования, которая в паровой фазе существенно выше, чем в жидкой; существенное нарушение режима при изменении производительности.

Наиболее близким по технической сущности является способ регенерации насыщенного раствора абсорбента, включающий вывод из абсорбера установки осушки природных и нефтяных газов, подачу последнего в десорбер разделенной полуглухой тарелкой, подогрев в печи с поддержанием жидкофазного состояния абсорбента в количестве, необходимом для получения заданной концентрации регенерированного раствора абсорбента и определяемом кратностью рециркуляции раствора через печь (патент РФ N 2023484, кл. В 01 D 53/26, 1994).

Недостатком этого способа является отсутствие в процессе регенерации стадии обессоливания диэтиленгликоля, что значительно увеличивает риск коррозии технологического оборудования даже при условии проведения всего технологического цикла с использованием жидкофазного состояния абсорбента. Кроме того, включение в технологическую схему печи приводит к неизбежному частичному термическому разложению диэтиленгликоля.

Задачей изобретения является создание замкнутого технологического процесса регенерации абсорбента с возможностью его многократного использования.

Технический результат - повышение качества регенерации абсорбента за счет сокращения содержания в нем солей и воды.

Технический результат достигается тем, что в способе регенерации осушителя природного газа, включающем вывод из абсорбера установки осушки природных и нефтяных газов насыщенного абсорбента и его обработку при повышенной температуре, обработку проводят регенерацией в две стадии, в первой из которых абсорбент прокачивают через первый мембранный элемент и последовательно пропускают через ионообменные колонки при 20-35oС, а во второй стадии пропускают абсорбент через второй мембранный элемент при 58-60oС. В качестве осушителя при работе используют моно-, ди-, триэтиленгликоли.

Кроме того, в качестве материала первой мембраны применяют рулонный элемент типа ЭРО-34, а в качестве материала второй мембраны используют гидрофильный материал - карбоксиметилцеллюлозу. Для проведения катионного обмена используют смолу КУ-28, а для анионного - смолу АВ-16ГС.

Контроль за протеканием процесса обессоливания осуществляется методом рентгенофлюоресцентного анализа, а за протеканием процесса первапорации (осушки) методом газожидкостной хроматографии.

Основой мембранных процессов разделения являются полупроницаемые полимерные мембраны (пленки), изготавливаемые из полимеров различных типов. В настоящее время известно несколько сотен типов полимерных мембран, характеристики которых приведены в справочной литературе. Наиболее широкое распространение получили мембраны на основе эфиров целлюлозы благодаря своей высокой экономической и технологической эффективности. Они относительно дешевы, и технология их производства освоена во всех промышленно развитых странах. В России подобные мембраны выпускают серийно (АО "Полимерсинтез" г.Владимир). Выбор определенного типа мембран для конкретных условий является отдельной инженерной задачей, при этом температурные условия процесса разделения обусловлены физико-химическими свойствами полимерного материала (температура стеклования и температура плавления) и необходимостью подогревания смеси в процессе разделения. Поэтому стадия обессоливания (или первая стадия) проводится при 20-35oС и дополнительное охлаждение или нагревание насыщенного осушителя природного газа технологически не имеет смысла, а вторая стадия (первапорация или осушка) - при 58-60oС, причем уменьшение температуры приводит к ухудшению процесса разделения диэтиленгликоля и воды, а увеличение - к порче мембраны. Максимальное давление ограничено механическими и термомеханическими свойствами полимера - материала мембраны и полимерной основы (подложки) мембраны.

В процессе обессоливания с точки зрения экономической эффективности возможно использование мембран на основе эфиров целлюлозы типа УНФ (УНФ-15, УНФ-20, УНФ-40). Каждый из этих материалов обладает собственной селективностью по ионам и производительностью. Обессоливание модельных смесей ДЭГ/вода/СаСl2 свидетельствует, что лучшие показатели по селективности по ионам Са2+R ≈ 70-74%, по производительности Q ≈ 2 л/(м2•ч) имеет мембрана типа УНФ-40, поэтому она предпочтительна в использовании для проведения процесса обессоливания, а значит могут применяться рулонные элементы на ее основе типа ЭРО-34. Аналогичным образом, для первапорационных процессов были выбраны гидрофильные первапорационные мембраны на основе карбоксиметилцеллюлозы.

Для ионного обмена используются наиболее экономически целесообразные (серийность и объемы производства, дешевизна) смолы: для катионного обмена - смола типа КУ-28, для анионного обмена - смола типа АВ-16ГС. Применение других ионообменных материалов приведет к дополнительным денежным затратам.

Способ регенерации осушителя природного газа на основе мембранных технологий, включающий две технологические стадии, первая из которых позволяет обессолить насыщенный абсорбент за счет его прокачки через мембранный элемент и последующее пропускание через ионообменные колонки при 20-35oС, а вторая приводит к осушке обессоленного абсорбента путем его первапорации, проводимой при 58-60oС, является новым по сравнению с прототипом.

Проведение процесса регенерации осушителя природного газа по описанной технологии и при приведенных условиях позволяет получать конечный продукт (регенерированный диэтиленгликоль) с очень низким (менее 1%) содержанием как воды так и солей, что позволяет вновь использовать его в технологии обезвоживания природных и нефтяных газов, а также повышает надежность эксплуатации технологического оборудования и снижение эксплуатационных затрат за счет снижения коррозионной опасности.

На фиг. 1 изображена технологическая схема процесса регенерации осушителя природного газа; на фиг. 2 - конструкция мембранного элемента.

Технологическая схема процесса регенерации осушителя природного газа состоит из следующих основных узлов: отстойника 1, в который поступает абсорбент из установки природных и нефтяных газов и из которого насосом 2 насыщенный абсорбент подают на мембранный элемент 3, где осуществляется первая стадия процесса обессоливания и откуда обессоленный, насыщенный водой абсорбент (диэтиленгликоль) поступает в накопительную емкость 4, а концентрированная солевая смесь возвращается в отстойник 1. Из накопительной емкости 4 насосом 5 диэтиленгликоль прокачивают через ионнообменные колонки 6 (для катионного обмена) и 7 (для анионного обмена), в которых полностью завершается процесс обессоливания, и собирают в накопительную емкость 8 для обессоленного насыщенного водой абсорбента. Насосом 9 обессоленный диэтиленгликоль прокачивают через теплообменник 10 и подают на второй мембранный элемент 11, где вода, проходя через мембрану, оказывается в подмембранном пространстве, где под действием вакуума испаряется, при этом водяной пар откачивают вакуум-насосом 12, а обезвоженный (регенерированный) диэтиленгликоль собирают в емкость 13, откуда снова подают в процесс осушки природного газа 14.

На стадии обессоливания мембранный элемент работает следующим образом. Насыщенный, загрязненный солями абсорбент подается из отстойника 1 в надмембранное пространство 15. Через мембрану 16, выполненную из рулонного элемента типа ЭРО-34 на основе эфиров целлюлозы типа УНФ-40 с поверхностью мембраны 0,3 м2, проходят в подмембранное пространство 17 диэтиленгликоль и вода, соли накапливаются в смеси над мембраной и возвращаются в отстойник 1. После мембранного обессоливания диэтиленгликоль пропускают последовательно через ионнообменные колонки: колонку 6 с катионитом КУ-28 и колонку 7 с анионитом АВ-16ГС, при этом объем колонок 20 мл, объемная обменная емкость 1,7 мг-экв/мл, общая обменная емкость 1,7•20 = 34 мг-экв/мл, регенерация (для катионного обмена) осуществляется 1 н. р-р НСl - 30 мл, для анионного обмена применяется 1 н. р-р NaOH - 30 мл с последующей промывкой дистиллированной водой до нейтрального значения pН (около 500 мл). Подобная технология процесса обессоливания позволяет удалить из абсорбента ≈ 99% содержащихся в нем солей.

При проведении процесса первапорации в надмембранное пространство 15 подается через теплообменник 10 нагретый до 58-60oС обессоленный, насыщенный водой диэтиленгликоль. Через мембрану 16, выполненную на основе гидрофильного материала (карбоксиметилцеллюлоза), проходит в подмембранное пространство 17 вода, а прошедший над мембраной осушенный диэтиленгликоль накапливается в емкости 13.

Результаты проведения процесса регенерации осушителя природного газа представлены в таблице.

Предлагаемый способ можно широко применять для утилизации и рекуперации (регенерации) отходов в химической технологии, применяемой в нефте-, газоперерабатывающей и добывающей промышленности, так как он позволяет безотходно и технологично использовать осушитель природных и нефтяных газов.

Похожие патенты RU2121392C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ НАСЫЩЕННОГО РАСТВОРА ПОГЛОТИТЕЛЯ ВЛАГИ 1999
  • Сульман Э.М.
  • Пакшвер С.Л.
  • Сидоров А.И.
  • Косивцов Ю.Ю.
  • Анкудинова Т.В.
  • Сульман М.Г.
  • Насибуллин Р.А.
RU2149677C1
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ НАСЫЩЕННОГО РАСТВОРА ПОГЛОТИТЕЛЯ ВЛАГИ 2013
  • Насибуллин Руслан Аликович
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Косивцов Юрий Юрьевич
  • Сульман Михаил Геннадьевич
  • Тихонов Борис Борисович
  • Молчанов Владимир Петрович
RU2575540C2
СПОСОБ ЭПИМЕРИЗАЦИИ Д-АРАБИНОЗЫ 1994
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Сидоров Александр Иванович
  • Автушенко Юрий Егорович
  • Анкудинова Татьяна Владимировна
RU2054008C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛОВОГО ЭФИРА 10-(2,3,4-ТРИМЕТОКСИ-6-МЕТИЛФЕНИЛ)ДЕКАНОВОЙ КИСЛОТЫ 1997
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Шкилева Ирина Павловна
RU2118637C1
Способ регенерации абсорбента 1976
  • Виленский Леонид Михайлович
  • Кащицкий Юрий Аркадьевич
  • Хохлов Борис Петрович
  • Ярмизина Элионора Константиновна
SU747505A1
Способ осушки сероводородсодержащего газа 1983
  • Бекиров Тельман Мухтар-Оглы
  • Туревский Еруслан Нахманович
  • Халиф Альберт Львович
  • Кириленко Виктор Николаевич
  • Лапицкий Аврам Мордухович
SU1112203A1
Способ осушки углеводородного газа 1979
  • Маргулов Рантик Джаванширович
  • Кулиев Алладин Муса
  • Багиров Рустам Абульфас
  • Расулов Асиф Мухтар
  • Хуако Ибрагим Ильясович
  • Коджаев Шамсаддин Ядулла
  • Фархадов Талят Самед
  • Гюлиев Кахраман Ахмед
  • Джавадов Алтай Джабраилович
SU816522A1
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ НАСЫЩЕННОГО РАСТВОРА АБСОРБЕНТА - ДИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ 2002
  • Елистратов Александр Вячеславович
  • Истомин Владимир Александрович
  • Лаухин Юрий Александрович
  • Тимашев Андрей Павлович
  • Рудаков Виктор Александрович
  • Борисов Алексей Васильевич
RU2307700C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ ГЛИКОЛЕВОГО РАСТВОРА 1994
  • Шанталь Пондеба
  • Клод Блан
  • Даниэль Морэн
RU2128640C1
СПОСОБ ОСУШКИ ГАЗА 1999
  • Вяхирев Г.И.
  • Загнитько А.В.
  • Пушко А.И.
  • Рапопорт З.Г.
  • Троценко Н.М.
  • Чаплыгин Ю.О.
  • Пушко Г.И.
RU2160151C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 121 392 C1

Реферат патента 1998 года СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОСУШИТЕЛЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Изобретение относится к способу регенерации насыщенного раствора поглотителя влаги (диэтиленгликоля), который используют в качестве абсорбента для извлечения водяных паров из газа в установках осушки природных и нефтяных газов. Способ регенерации осушителя природного газа на основе мембранных технологий осуществляют в две технологические стадии, первая из которых позволяет обессолить насыщенный абсорбент за счет его прокачки через мембранный элемент и последующее пропускание через ионнообменные колонки при 20-35oС, а вторая приводит к осушке обессоленного абсорбента путем его первапорации, проводимой при 58-60oС. Проведение процесса регенерации осушителя природного газа по описанной технологии и при приведенных условиях позволяет получать конечный продукт (регенерированный диэтиленгликоль) с очень низким (менее 1%) содержанием воды и солей. 3 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 121 392 C1

1. Способ регенерации осушителя природного газа, включающий вывод из абсорбера установки осушки природных и нефтяных газов насыщенного абсорбента и его обработку при повышенной температуре, отличающийся тем, что обработку ведут в две стадии, на первой из которых абсорбент прокачивают через первый мембранный элемент и последовательно пропускают через ионообменные колонки при 20 - 35oC, а на второй абсорбент пропускают через второй мембранный элемент при 58 - 60oC. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве осушителя используют моно-, ди-, триэтиленгликоли. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала первой мембраны используют рулонный элемент типа ЭРО-34 на основе эфиров целлюлозы типа УНФ-40, а для второй мембраны - гидрофильный материал карбоксиметилцеллюлозу. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при ионообмене используют смолы КУ-28 и АВ-16ГС.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2121392C1

Способ осушки газа 1981
  • Бондарь Андрей Дмитриевич
  • Киселев Виктор Михайлович
SU1064996A1
Способ регенерации жидкого поглотителя влаги 1982
  • Зиберт Генрих Карлович
  • Александров Игорь Аркадьевич
  • Кащицкий Юрий Аркадьевич
SU1077619A1
Способ регенерации насыщенного раствора гликоля 1986
  • Бекиров Тельман Мухтар Оглы
  • Халиф Альберт Львович
  • Воронин Владимир Иванович
  • Сулейманов Рим Султанович
SU1404099A1
Способ регенерации насыщенного раствора моноэтаноламина от сероводорода 1988
  • Рогозин Владимир Иванович
  • Мусавиров Рим Сабирович
  • Ахметов Софа Ахметович
SU1607905A1
СПЕКТРОМЕТР МЯГКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 0
SU202348A1
СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, СПОСОБ ДЕКОДИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, УСТРОЙСТВО КОДИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, УСТРОЙСТВО ДЕКОДИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО КОДИРОВАНИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ 2012
  • Терада Кенго
  • Ниси Такахиро
  • Сибахара Йоудзи
  • Таникава Киоко
  • Сасаи Хисао
  • Сугио Тосиясу
  • Мацунобу Тору
RU2607259C2

RU 2 121 392 C1

Авторы

Сульман Э.М.

Пакшвер С.Л.

Сидоров А.И.

Косивцов Ю.Ю.

Сульман М.Г.

Алексеев С.М.

Бриченко Ю.И.

Даты

1998-11-10Публикация

1998-01-20Подача