СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ АБСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ Российский патент 2000 года по МПК B01D53/14 B01D53/02 B01J20/30 

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для глубокой осушки природного газа.

Известен способ проведения абсорбционных процессов, при котором обработку газовой смеси ведут с применением "плавающей" орошаемой абсорбентом насадки в виде легких полых или сплошных пластмассовых шаров диаметром ~ 10 мм, которые при достаточно высоких скоростях газа переходят во взвешенное состояние (А. М. Кулиев, Г.3. Алекперов, В.Г. Тагиев. Технология и моделирование процессов подготовки природного газа. М. "Недра", 1978 г. стр. 49, 65, 66-72, 228.)
Недостатком такого способа является низкая эффективность абсорбционных процессов из-за малой удельной поверхности насадки, так как она имеет значительный диаметр - около 10-11 мм, а также тем, что сама насадка является инертной и не участвует в процессе абсорбции (в процессе абсорбции участвует только жидкость - абсорбент на самой насадке).

Известен способ проведения абсорбционных процессов (авт. св. N 639583, МКИ B 01 D 53/14), в котором для турбулизации микрообъемов системы потоков с низким напором газа и малой концентрацией поглощаемого компонента применяют твердую мелкодисперсную фазу, не обладающую сорбционными свойствами, преимущественно сополимер стирола и дивинилбензола. Полученная на ее основе и абсорбенте суспензия позволила увеличить поверхность контакта и эффективность абсорбции, а также позволила частично устранить недостатки устройства, приведенного в качестве аналога.

Недостатком этого способа является невозможность осуществления глубокой осушки газа из-за ниже равновесной с абсорбентом инертности твердой фазы к процессу абсорбции.

Целью изобретения является интенсификация процесса абсорбции, в частности глубокой осушки газа, и повышение его эффективности путем придания сорбционных свойств твердой фазе, изначально ими не обладающей, и сокращение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в способе проведения абсорбционных процессов, при котором обработку готовой смеси ведут двухфазным сорбентом, состоящим из жидкости-абсорбента и твердой дисперсной фазы, в качестве твердой дисперсной фазы используют пористую структуру, поры которой предварительно насыщают абсорбентом, затем по крайней мере одну из фаз выводят из системы, отпаривают из нее адсорбат и возвращают в систему сорбции, при этом в качестве твердой пористой структуры используют сополимер стирола и дивинилбензола, а в качестве жидкости-абсорбента и абсорбента для предварительного насыщения пор твердой фазы используют полиэфир (триэтиленгликоль).

Использование в качестве твердой дисперсной фазы твердой пористой структуры, поры которой предварительно насыщают абсорбентом, позволило интенсифицировать процесс абсорбционной осушки и повысить его интенсивность, то есть снизить точку росы осушаемого газа по воде.

Вывод из системы по крайней мере одной из фаз, отпаривание из нее адсорбата и возвращение в систему сорбции позволяет сократить энергозатраты на регенерацию. Регенерация может производиться непрерывно или периодически, в отличие от существующих абсорбционных процессов, без отключения процесса сорбции.

Заявителю не известны способы проведения абсорбционных процессов, в которых бы в качестве твердой дисперсной фазы использовалась пористая структура, поры которой предварительно насыщены абсорбентом и вследствие этого приобретающей способность сорбировать влагу с большой интенсивностью.

На чертеже представлена технологическая схема абсорбционной установки, реализующая предлагаемый способ.

Установка состоит из абсорбера 1 с размещенной в нем сорбционной секцией 2, снабженного штуцерами подачи сырого газа 3, выхода осушенного газа 4, подачи регенерированного сорбента (или регенерированной фазы) 5, выхода насыщенного сорбента 6, регенератора 7 со штуцерами подачи насыщенного сорбента 8, выхода паров воды 9, выхода регенерированного сорбента 10, подачи осушенного газа (или теплоносителя) 11 и насоса 12.

Способ проведения абсорбционных процессов реализуется следующим образом.

Сырой газ подают в абсорбер 1 через штуцер 3 в сорбционную секцию 2 на контакт с двухфазным сорбентом. В сорбционной секции газ осушают путем поглощения влаги сорбентом, состоящим из жидкости-абсорбента и твердой пористой мелкодисперсной фазы, полученный путем предварительного насыщения пор этой фазы жидкостью-абсорбентом. В качестве двухфазного сорбента используют жидкость-абсорбент, например полиэфир (триэтиленгликоль), и твердую пористую мелкодисперсную фазу в виде гранул диаметром 0,8 - 2,5 мм, состоящих из твердого пористого носителя, представляющего собой сополимер стирола и дивинилбензола, используемого в прототипе и не обладающего сорбционными свойствами, содержащего макро-, микро- и промежуточные поры, насыщенные путем диффузии жидкостью-абсорбентом, например полиэфиром (триэтиленгликолем). Такой твердый сорбент с влагоемкостью 40...50% описан в заявке N 98107226 от 24.04.98 г.

При контакте сырого газа с двухфазным сорбентом протекают процессы абсорбции с помощью жидкости-абсорбента, например полиэфира (триэтиленгликоля), и сорбции с помощью твердого сорбента, представляющего собой твердую пористую структуру, поры которой предварительно насыщают жидкостью-абсорбентом, и позволяющего сорбировать влагу с большей интенсивностью, чем известные твердые адсорбенты на основе цеолитов и жидкие абсорбенты, например полиэфиры (триэтиленгликоль). В результате газ очищается от примесей с большой интенсивностью до более низкой температуры точки росы по влаге.

Очищенный газ через штуцер 4 удаляется из абсорбера 1.

Регенерацию двухфазного сорбента осуществляют во время проведения абсорбционного процесса непрерывно или периодически путем вывода по крайней мере одной фазы из абсорбера 1 через штуцер выхода насыщенного сорбента 6 и подачи через штуцер подачи насыщенного сорбента 8 в регенератор 7, где и осуществляют ее регенерацию потоком осушенного газа, подаваемого через штуцер подачи осушенного газа 11. Сорбент восстанавливают регенерированной фазой, которую подают постоянно или периодически из регенератора 7 с помощью насоса 11 через штуцер 5 на секцию 2 абсорбера 1.

Регенерацию жидкости-абсорбента проводят при температуре ее кипения и соответствующем этой температуре давлении.

Регенерация твердой фазы может проводиться также осушенным газом при температуре 80 - 120^oC.

Для получения более низкой температуры точки росы по влаге через штуцер 5 может подаваться высокорегенерированный абсорбент для регенерации твердой фазы.

Пример.

Природный газ в количестве 10 млн. нм³/сут. при давлении 7,5 МПа и температуре 20^oC с начальным равновесным влагосодержанием 0,35 г/м³ пропускают через двухфазный сорбент, состоящий из триэтиленгликоля и сополимера стирола и дивинилбензола, насыщенного триэтиленгликолем с концентрацией 99,0% вес., где газ осушают до температуры точки росы минус 35^oC (остаточного влагосодержания 0,008 г/м³).

Регенерацию твердой фазы ведут осушенным газом при температуре 80 - 120^oC. Регенерацию жидкой фазы ведут при температуре кипения абсорбента и соответствующем ей давлении, для триэтиленгликоля = 240^oC при атмосферном давлении.

Таким образом, использование в качестве твердой мелкодисперсной фазы сорбента, полученного путем предварительного насыщения пор твердой пористой структуры абсорбентом, позволило интенсифицировать процесс абсорбционной осушки и значительно повысить его эффективность путем придания сорбционных свойств твердой мелкодисперсной фазе, а осуществление непрерывной или периодической регенерации по крайней мере одной из фаз сорбента в процессе сорбции позволило сократить энергозатраты.

Изобретение относится к газовой промышленности, может быть использовано для глубокой осушки природного газа. Обработку газовой смеси ведут сорбентом, состоящим из жидкости-абсорбента и твердой дисперсной фазы, в виде пористой структуры, поры которой предварительно насыщены абсорбентом. Для регенерации по крайней мере одну из фаз выводят из системы, отпаривают из нее адсорбат и возвращают в систему сорбции. В качестве твердой пористой структуры предпочтительно используют сополимер стирола и дивинилбензола, а в качестве жидкости-абсорбента используют полиэфир. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс абсорбции. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ проведения абсорбционных процессов, в котором обработку газовой смеси ведут двухфазным сорбентом, состоящим из жикости-абсорбента и твердой дисперсной фазы, а регенерацию осуществляют выводом, по крайней мере, одной из фаз из системы, отпаривают из нее адсорбат и возвращают в систему сорбции, отличающийся тем, что в качестве твердой дисперсной фазы используют пористую структуру, поры которой предварительно насыщают жидкостью-абсорбентом. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве твердой пористой структуры используют сополимер стирола и дивинилбензола, а в качестве жидкости-абсорбента используют полиэфир.