СПОСОБ ОСУШКИ ГАЗА Российский патент 2000 года по МПК B01D53/26 B01D53/14 

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

Известны способы осушки газа с использованием абсорбента, включающие ректификацию и последующую подачу его в абсорбер одним потоком на противоточный контакт с влажным газом (патент N 965486, 1981 г., авт. св. N 1581977, 1987 г., МКИ: B 01 D 53/26.).

Недостатком этих способов является недостаточная степень осушки газа от влаги, так как абсорбент регенерируется в одну ступень.

Известен также способ осушки газа с использованием абсорбента, включающий ректификацию насыщенного абсорбента в две ступени ректификации и последующую подачу его в абсорбер двумя потоками, различными по объему и концентрации (авт. св. N 713580, 1977 г., МКИ: B 01 D 53/14; Н.В. Гидакова, А. Л. Холиф "Осушка углеводородных газов", М.: Химия, 1984, с. 44-45) - прототип.

Этот способ позволяет получить, по сравнению с вышеуказанными, более низкую температуру точки росы газа после осушки на второй ступени абсорбции, за счет увеличения концентрации абсорбента. Однако, с повышением концентрации абсорбента увеличивается количество выпадающих солей, смол, механических примесей, из-за снижения количества воды в растворе (Н.В. Гидакова, А.Л. Холиф. Осушка углеводородных газов. М.: Химия, 1984, с. 105-106), что ведет к их накоплению, вспениванию раствора и снижению его осушающей способности, а также к забиванию фильтров и коагуляторов на выходе газа из абсорберов и фильтров абсорбента.

Целью изобретения является повышение качества подготовки газа, надежной работы установки осушки газа и увеличение срока службы теплообменного и фильтрационного оборудования, за счет повышения концентрации раствора абсорбента при одновременном выводе из системы примесей (солей, смолистых веществ, механических примесей) и за счет подачи наверх абсорбера конденсата абсорбента.

Поставленная цель достигается тем, что в способе осушки газа с использованием абсорбента, включающем двухступенчатую ректификацию насыщенного абсорбента и последующую подачу его в абсорбер двумя потоками, различными по объему и концентрации, абсорбент высокой концентрации получают как верхний продукт второй ступени ректификации, несконденсированные пары возвращают в зону питания первой ступени ректификации, а остаток отбирают в виде нижнего продукта, причем количество абсорбента высокой концентрации определяют исходя из его насыщения в секции абсорбера окончательной осушки газа не ниже концентрации абсорбента первой ступени ректификации.

Ректификацию абсорбента первой ступени проводят при атмосферном давлении, а ректификацию абсорбента второй ступени проводят под вакуумом.

Насыщенный абсорбент до регенерации делят на два потока, меньший направляют в качестве хладоагента на дефлегматор второй ступени ректификации, после чего возвращают на первичную ступень ректификации в качестве сырья.

Часть несконденсированных паров второй ступени ректификации используют для отдувки легких компонентов из остатка.

Увеличение качества подготовки газа и срока службы теплообменного и фильтрационного оборудования, надежная работа установки осушки газа достигнута за счет повышения концентрации раствора при одновременном выводе из системы примесей (солей, смолистых веществ, механических примесей), исключая их попадание на фильтрующую ступень абсорбера и снижая их концентрацию в системе, путем получения абсорбента высокой концентрации как верхнего продукта второй ступени ректификации, возвращения несконденсированных паров второй ступени ректификации в зону питания первой ступени ректификации и отбор остатка в виде нижнего продукта, причем количество абсорбента высокой концентрации определяется исходя из его насыщения в секции абсорбера окончательной осушки газа не ниже концентрации абсорбента первой ступени ректификации.

Заявителю не известны способы осушки газа, в которых бы качества подготовки газа и надежной работы установки осушки газа и увеличение срока службы теплообменного и фильтрационного оборудования достигалась бы подобным образом.

На чертеже представлена схема для осуществления способа осушки газа.

Схема для осуществления способа осушки газа включает:
- абсорбер 1, содержащий сепарационную секцию 2, абсорбционную секцию предварительной осушки газа 3, абсорбционную секцию окончательной осушки газа 4, фильтрующую секцию 5 и снабженный штуцерами подачи сырого газа 6, выхода осушенного газа 7, подачи частично регенерированного абсорбента 8, подачи абсорбента высокой концентрации 9, выхода насыщенного абсорбента 10, выхода отсепарированной жидкости 11;
- регулирующий клапан 12;
- выветриватель 13 со штуцерами входа насыщенного абсорбента 14, выхода газа выветривания 15 и выход выветренного абсорбента 16;
- фильтра 17;
- теплообменники 18, 19 для нагревания насыщенного раствора регенерированным раствором;
- ректификационная колонна частичной регенерации абсорбента 20;
- ректификационная колонна окончательной регенерации для получения абсорбента высокой концентрации 21;
- конденсатор - воздушный холодильник 22;
- рефлюксная емкость 23;
- насос перекачки рефлюкса 24;
- насосы высокого давления 25 и 26;
- вакуумного насоса второй ступени ректификации 27;
Ректификационная колонна частичной регенерации абсорбента 20 снабжена штуцером подачи сырья (насыщенного абсорбента) 28, выхода отпаренной воды 29, выхода частично регенерированного абсорбента 30, подачи несконденсированных паров из второй ступени ректификации 31, подачи части насыщенного абсорбента из дефлегматора второй ступени ректификации 32.

Ректификационная колонна окончательной регенерации 21, предназначенная для получения абсорбента высокой концентрации, снабжена штуцером подачи сырья 33 с низа колонны 20, штуцером выхода остатка 34, штуцером выхода несконденсированных паров 35 на вакуумный насос, штуцером подачи хладоагента (части абсорбента в дефлегматор) 36, штуцером выхода из дефлегматора 37, штуцером подачи отпарного газа 38, штуцером отбора высококонденсированного абсорбента 39 и штуцером подачи части высококонденсированного абсорбента на орошение 40.

Рефлюксная емкость 23 снабжена штуцером выхода несконденсированных паров 41 и отбора углеводородного конденсата 42, штуцером отбора рефлюкса 43 на насос 24.

Способ осуществляется следующим образом.

Сырой газ подают в абсорбер 1 через штуцер подачи сырого газа 6 на сепарационную секцию 2, на которой отделяют капельную жидкость. Отсепарированный от жидкости газ далее направляют в абсорбционную секцию предварительной осушки газа 3, на которой осуществляют противоточный контакт с частью регенерированного абсорбента, подаваемого через штуцер 8, и таким образом извлекают основную часть влаги из газа.

Далее газ направляют на ступень окончательной осушки 4, где осуществляют противоточный контакт с абсорбентом высокой концентрации, который подают через штуцер 9. Осушенный газ после фильтрации от абсорбента на ступени 5 выводят в виде готового продукта через штуцер 7.

Смесь насыщенных абсорбентов выводят из абсорбера 1 через штуцер 10, после чего ее дросселируют, снижая давление на регулирующем клапане 12, и подают в выветриватель 13, газы выветривания отбирают через штуцер 15, а абсорбент через штуцер выветренного абсорбента 16 направляют на фильтр 17.

Отфильтрованный поток насыщенных абсорбентов делят на две части. Одну часть подают на теплообменник 18, в котором ее нагревают частично регенерированным гликолем и подают через штуцер 28 в ректификационную колонну частичной регенерации 20 в качестве сырья. Другую часть на теплообменник 19, где ее нагревают высококонцентрированным потоком абсорбента, который отбирают через штуцер 39 колонны 21.

Из теплообменника 19 насыщенный абсорбент подают на дефлегматор через штуцер 36, из которого его отбирают через штуцер 37 и подают в качестве второго сырьевого потока в ректификационную колонну частичной регенерации 20 через штуцер 32.

Отпаренную влагу отбирают через штуцер 29 и подают на конденсацию в воздушный холодильник 22. После конденсации поток подают в рефлюксную емкость 23, из которой несконденсированные пары отводят через штуцер 41. Водяной конденсат через штуцер отбора рефлюкса 43 отбирают насосом 24. Часть его направляют на орошение колонны 20, а оставшуюся часть сбрасывают в дренаж или используют для промыва сырого газа, конденсат легких углеводородов отбирают через штуцер 42.

Основную часть потока частично регенерированного абсорбента, отбираемого из колонны 20 через штуцер выхода частично регенерированного абсорбента 30, после утилизации тепла в теплообменнике 18 насосом 25 подают через штуцер 8 в абсорбер 1 на контакт с сырым газом для предварительной осушки его от воды.

Другую часть потока горячего частично регенерированного абсорбента из колонны 20 подают через штуцер подачи сырья 33 на вторую ступень ректификации в ректификационную колонну окончательной регенерации 21. Отсепарированный и сконденсированный абсорбент отбирают из колонны 21 в виде жидкостного потока через штуцер 39. Небольшую часть потока абсорбента через штуцер 40 возвращают в колонну 21 для орошения. Остальную часть после охлаждения в теплообменнике 19 насосом 26 подают через штуцер 9 в абсорбер 1 на окончательную ступень осушки 4 для окончательного извлечения влаги из предварительно осушенного газа в абсорбционной секции предварительной осушки газа 3.

Из колонны 21 остаток отбирают через штуцер 34, а несконденсированные пары через штуцер 35 вакуумным насосом 27 подают в колонну 20 через штуцер 21.

Часть несконденсированных паров верха колонны 21 может использоваться в качестве отпарного газа при подаче его в колонну 21 через штуцер 38.

Пример. Природный газа при давлении 7,5 МПа и температуре 20^oC к количестве 10 млн. м³/сутки, с начальным влагосодержанием 0,35 г/м³ предварительно осушают, осуществляя его контакт с частично регенерированным триэтиленгликолем концентрацией 99% вес. в количестве 4,101 м³/ч, до температуры точки росы по влаге (воде) минус 25^oC (до остаточного содержания влаги в газе 0,018 г/м³). Затем осуществляют контакт предварительно осушенного газа с высококонцентрированным триэтиленгликолем, концентрацией 99,5% вес. в количестве 867 кг/ч, до температуры тоски росы минус 35^oC (остаточное влагосодержание 0,0075 г/м³). Триэтиленгликоль насыщают в этой секции абсорбера до концентрации 99 вес.%.

Насыщенный триэтиленгликоль, концентрация которого 95,8 вес.%, с низа абсорбера направляют на регенерацию на первую ступени ректификации, где его регенерируют до концентрации 99 вес.%. 877 кг/ч частично регенерированного абсорбента направляют на регенерацию на вторую ступень ректификации, на которой его испаряют, конденсируют и отбирают с верхней части колонны в количестве 867 кг/ч с концентрацией 95,5 вес.%.

С верха колонны второй ступени ректификации отбирают 4,7 кг/ч паров и подают на первую ступень ректификации.

С низа колонны второй ступени ректификации отбирают 0,3 кг/ч примесей (соли, тяжелые углеводороды, продукты горения и коррозии).

Предложенный способ позволяет получить газ с низкой температурой точки росы по воде при двухступенчатой осушке газа абсорбентом разной концентрации и объема при одновременном отводе из абсорбента солей, механических примесей и смолистых веществ. Способ обеспечивает увеличение продолжительности работы оборудования приблизительно в два раза, так как исключает попадание примесей на фильтрующую ступень абсорбера (ее забивание), снижает их концентрацию в системе, исключая вспенивание абсорбента и его потери.

Способ может быть использован для глубокой осушки природного или нефтяного газа. Включает двухступенчатую ректификацию насыщенного абсорбента, последующую подачу его в абсорбер двумя потоками, различными по объему и концентрации, при этом абсорбент высокой концентрации получают как верхний продукт второй ступени ректификации, несконденсированные пары возвращают в зону питания первой ступени ректификации, а остаток отбирают в виде нижнего продукта, причем количество абсорбента высокой концентрации определяют исходя из его насыщения в секции абсорбера окончательной осушки газа не ниже концентрации абсорбента первой ступени ректификации. Ректификацию абсорбента первой ступени проводят при атмосферном давлении, а ректификацию абсорбента второй ступени проводят под вакуумом. Насыщенный абсорбент до регенерации делят на два потока, меньший направляют в качестве хладоагента на дефлегматор второй ступени ректификации, после чего возвращают на первичную ступень ректификации в качестве сырья. Часть несконденсированных паров второй ступени ректификации используют для отдувки легких компонентов из остатка. Изобретение позволяет обеспечить увеличение продолжительности работы оборудования в два раза. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ осушки газа с использованием абсорбента, включающий двухступенчатую ректификацию насыщенного абсорбента и последующую подачу его в абсорбер двумя потоками, различными по объему и концентрации, отличающийся тем, что абсорбент высокой концентрации получают как верхний продукт второй ступени ректификации, несконденсированные пары возвращают в зону питания первой ступени ректификации, а остаток отбирают в виде нижнего продукта, причем количество абсорбента высокой концентрации определяют исходя из его насыщения в секции абсорбера окончательной осушки газа не ниже концентрации абсорбента первой ступени ректификации. 2. Способ осушки газа по п.1, отличающийся тем, что ректификацию абсорбента первой ступени проводят при атмосферном давлении, а ректификацию абсорбента второй ступени проводят под вакуумом. 3. Способ осушки газа по п.1, отличающийся тем, что насыщенный абсорбент до регенерации делят на два потока, меньший направляют в качестве хладоагента на дефлегматор второй ступени ректификации, после чего возвращают на первичную ступень ректификации в качестве сырья. 4. Способ осушки газа по п.1, отличающийся тем, что часть несконденсированных паров второй ступени ректификации используют для отдувки легких компонентов из остатка.