ДЕСОРБЕР ОЧИСТКИ НЕФТИ ОТ ВРЕДНЫХ ГАЗОВ Российский патент 2009 года по МПК B01D19/00 C02F1/20 

Изобретение относится к области нефтепереработки и может быть использовано для десорбции сероводорода из добываемой нефти в промысловых условиях.

Известны и нашли широкое применение насадочные десорберы (они же - абсорберы), представляющие собой колонну (емкость) свободного слива, заполненную насадкам. В этих колоннах (емкостях) в противотоке контактируют десорбируемая жидкость и десорбирующий газ, подаваемый в нижнюю часть десорбера (Л.1. А.Н.Плановский, В.М.Рамм, С.З.Каган. «Процессы и аппарататы химической технологии». Издательство «Химия», Москва, 1968, с.509, рис.17-6).

Недостатком указанных аппаратов является их громоздкость, большая металло- и материалоемкость и недостаточная эффективность работы.

Для десорбции воды от агрессивных газов (кислорода, углекислоты) существуют также многоступенчатые термические десорберы (деаэраторы) (см. Л.3. Патент РФ №1454781), в которых в первой ступени осуществляется десорбция газов за счет контакта жидкости (воды) с газом (паром) и центробежная сепарация выпара (смеси пара с десорбированными газами), во второй ступени - капельная деаэрация на «начальном эффекте» - вскипании каждой капли воды, перегретой выше температуры насыщения, с выделением выпара и контакт капель жидкости с паром в паровом пространстве емкости, в третьей ступени барботаж газовой фаза (пара) через воду и окончательное освобождение от агрессивных газов.

В качестве аналогов можно использовать также и термические десорберы-деаэраторы (Л.4. Патент РФ №2242672 и Л.5 Патент РФ №2300050) аналогичные Л.3, но без барботажа пара через воду и аккумуляторной емкости. Оказалось, что при термической деаэраций центробежно-вихревая десорбция агрессивных газов (деаэрация) и капельная деаэрация (вскипание каждой капли воды с образованием выпара) настолько эффективны, что не требуется барботажная деаэрация).

Известна десорбционная (деаэрационная) установка для термической деаэрации воды (Л.3. Патент РФ №1454781). Она представляет собой трехступенчатую установку. В качестве первой ступени используется центробежно-вихревой десорбер (деаэратор) ЦВД (см. Л.7 Патент РФ №2131555), содержащий цилиндрический корпус верхней и нижней торцевыми крышками, центробежный сепаратор (циклон), выполненный в виде обечайки и соединенный с внутренней частью корпуса посредством отверстий, выполненных в нижней части корпуса, тангенциальный патрубок подвода жидкой среды (воды), патрубок подвода газообразной среды (пара) и патрубки отвода жидкой и газообразной сред, соединенные с внутренним пространством сепаратора, причем патрубок подвода газообразной среды подсоединен к кольцевому газовому коллектору вокруг перфорирорванной стенки корпуса (стенка корпуса имеет перфорации или тангенциальные сопла для обеспечения вращательного движения газов внутри корпуса) и (или) к верхней торцевой крышке корпуса, а патрубок отвода газообразной среды из сепаратора проходит через корпус. В качестве второй ступени установки служит диспергирующее устройство (перфорированная труба), размещенное в наджидкостном пространстве емкости и соединенное трубой с выходным патрубком жидкости устройства первой ступени. В качестве третьей ступени служит емкость, в которой под уровнем жидкости находится барботер (устройство для барботирования газообразной среды (пара) через жидкость (воду). В емкости имеется труба отвода отработанного десорбирующего агента (выпара) и труба отвода десорбированной (деаэрированной) жидкости (воды).

Такие термические десорберы можно было бы использовать в качестве нетермических десорберов, для оттувки нефти газом. Однако раздельный подвод десорбирующего газа к первой и третьей ступеням установки способствует увеличению удельного количества десорбирующего газа на единицу веса десорбируемой нефти. Кроме того, в прототипе недостаточна кратность циркуляции жидкости за счет аэрлифта газообразной среды.

В последние годы наметился устойчивый приоритет аппаратов с регулярными насадками (плоскопараллельные, из гофрированных листов, из листов с перфорацией, блочные насадки, различные типы регулярных объемных насадок из металла, керамики металлокерамики). Аппараты с такими насадками обладают более низким гидравлическим сопротивлением и более высокими эксплуатационными характеристиками.

Наиболее близким аналогом является вертикальный газоотделитель с регулярной насадкой АВР (см. Л.2 М.Н.Персиянцев. «Совершенствование процессов сепарации нефти от газа в промысловых условиях», Москва, Недра, 1999 г., с.194. Рис.5.4). Он представляет собой десорбер очистки нефти от вредных газов, например, от сероводорода, содержащий емкость, в верхней части которой установлена насадка (в виде гофрированных листов) для увеличения поверхности контакта фаз, с подводящими патрубками очищаемой нефти и газообразного десорбирующего агента, отводящими патрубками десорбированной нефти и отработанного десорбирующего газа.

Недостатками наиболее близкого аналога является его дороговизна, громоздкость (более 20 метров в высоту) и капельный унос влаги.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции десорбера для очистки нефти от вредных газов, снижение металло- и материалоемкости, повышение эффективности очистки нефти, снижение стоимости оборудования.

Указанная цель достигается тем, что десорбер очистки нефти от вредных газов, например от сероводорода, содержащий емкость с подводящими патрубками очищаемой нефти и газообразного десорбирующего агента, отводящий патрубок десорбированной нефти, патрубок отвода отработанного десорбирующего газа, содержит в нижней части емкости, заполняемой нефтью, циркуляционное устройство, выполненное в виде вертикальной обечайки или в виде короба с отбортовкой в верхней части, причем над отбортовкой с зазором установлен отбойник, образующий вместе с отбортовкой наклонный канал, а внутри циркуляционного устройства ниже отбойника установлено устройство для барботажа десорбирующего газа.

Кроме того, в десорбере подводящий к емкости патрубок нефти присоединен к отводящему патрубку десорбера первой ступени, выполненного в виде цилиндрического корпуса с верхней и нижней торцевыми крышкам, с подводящим и отводящим тангенциальными патрубками нефти, с подводящим патрубком газообразного десорбирующего агента, с центробежным сепаратором в виде обечайки, соединенным с внутренней частью корпуса посредством подводящего патрубка на верхней крышке или посредством отверстий в нижней части корпуса с патрубком отвода газообразной среды из сепаратора, проходящим через корпус.

Кроме того, в десорбере подводящий к емкости патрубок нефти из десорбера первой ступени соединен со второй ступенью десорбции, снабженной диспергатором нефти, выполненным в виде перфорированной трубы, нижняя часть которой расположена в верхнем наджидкостным пространством емкости, заполняемой нефтью. При этом емкость, заполняемая нефтью, образует десорбер третьей ступени.

Кроме того, трубопровод отработанного десорбирующего агента после десорбера третьей ступени соединен с подводящим патрубком газообразного десорбирующего агента десорбера первой ступени, или в рассечку этого трубопровода установлена газодувочная машина, или в рассечку подводящего трубопровода газообразного десорбирующего агента установлен газоструйный эжектор, всасывающий патрубок которого соединен с трубопроводом отработанного десорбирующего агента после десорбера первой ступени.

На фиг.1 схематически показан трехступенчатый десорбер с продольными разрезами его частей, с подводящими и соединительными трубопроводами без рециркуляции десорбирующего газа.

На фиг.2 - то же, но с рециркуляцией десорбирующего газа при помощи газодувной машины.

На фиг.3 - то же, с рециркуляцией десорбирующего газа при помощи газоструйного эжектора.

Десорбер состоит из десорбера первой ступени, содержащего цилиндрический корпус 1 с верхней и нижней торцевыми крышками, с тангенциальным патрубком 2, подводящим нефть по трубопроводу 3, тангенциальный патрубок 4, отводящий нефть во вторую ступень, сепаратор 5, соединенный с внутренней частью корпуса отверстиями 6, кольцевой коллектор 7 вокруг корпуса 1, имеющий перфорации или тангенциальное сопла, соединяющие коллектор с внутренней частью корпуса, подводящий газопровод 8 от емкости 12 к коллектору 7, патрубок 9 на верхней крышке с подводящим газопроводом 8а от емкости 12, трубу 10, соединяющую внутреннюю часть сепаратора 5 с отводящим газопроводом 10 и проходящей через корпус 1. Десорберов первой ступени может быть установлено несколько штук, если нагрузка десорбера изменяется в широких пределах.

Десорбером второй ступени служит диспергатор 11 (перфорированная труба), разбрызгивающий нефть, поступающую из первой ступени в наджидкостное пространство емкости 12 третьей ступени (этих десорберов может быть несколько, по числу десорберов первой ступени). Десорбер третьей ступени состоит из емкости 12. Газопровод чистого газа 14 (десорбирующего агента) проложен внутрь емкости 12. На конце газопровода имеется барботер 15, выполненный, например, в виде боковой щели или отверстий в газопроводе, заглушенном с торца. Над барботером имеется отбойник 16, а ниже его - циркуляционное устройство в виде вертикальной обечайки 17, не доходящей до дна емкости или короба, верхняя части которого имеет отбортовку 18, которая вместе с отбойником 16 образуют наклонный циркуляционный канал. Отводящий трубопровод десорбированной нефти 19 присоединен к емкости 12 в нижней ее части и соединен с насосом 20. Регулятор 21 предназначен для регулирования расхода нефти по уровню в баке 12. Регулятор 21 может быть установлен или на трубопроводе 3 перед установкой, или на трубопроводе 23 после насоса 20. Патрубок 24 служит для отвода отработанного газа из десорбера третьей ступеней (из бака 12) и переходит в трубопроводы 8 и 8а. Изображенный на фиг.2 десорбер имеет дополнительно трубопровод 25 рециркуляции газов с установленной в рассечку газодувной машиной 26 (газодувкой или дутьевым вентилятором). Изображенный на фиг.3 десорбер дополнительно имеет газоструйный эжектор, установленный в рассечку подводящего газопровода десорбирующего агента, а всасывающий патрубок эжектора соединен с трубопроводом отработанного десорбирующего агента после десорбера первой ступени (с рециркуляционным трубопроводом).

Работает десорбер следующим образом. Исходная нефть подается в десорбер первой ступени через нефтеподводящую трубу 3 и тангенциальный патрубок 2, а газ по трубопроводу 8 и (или) по трубопроводу 8а из третьей ступени, через коллектор 7 и (или) через патрубок 9 - внутрь корпуса 1. Нефть вращается около стенки, а газ проходит ближе к центру, контактируя с нефтью. Далее нефть дробится на струи, проходя через отверстия 6 в нижней части корпуса, а между струями нефти проходит газ, обеспечивая контакт фаз (газа и нефти). Вращающийся поток нефти обладает эжектирующим эффектом. Далее нефть и газ попадают в нижнюю часть десорбера - в сепаратор 5, в котором газ сепарируется за счет центробежного эффекта и уходит по трубе 10 через корпус 1. В десорбере первой ступени нефть освобождается от большей части агрессивных газов (сероводорода). Далее нефть поступает в диспергатор 11 и разбрызгивается в наджидкостном пространстве емкости 12. Капли нефти соприкасаются с газом и еще более освобождаются от вредных газов (сероводорода). Попав на поверхности нефти, капли увлекаются потоком циркулирующей нефти вниз, и далее поток нефти поднимается вверх внутри циркуляционного устройства 17. Нефть встречается с потоком десорбирующего газа, выходящего из барботера 15. Нефть диспергируется на мелкие брызги, и газонефтяной поток разлетается над поверхностью нефти в стороны. Происходит интенсивнейший контакт капель нефти с газом и освобождение ее от остатков вредных газой (сероводорода). Многократная рециркуляция нефти через циркуляционное устройство способствует лучшей десорбции вредных газов из нефти.

Наличие трубопровода перепуска отработанного десорбирующего газа из третьей ступени в первую позволяет уменьшить расход десорбирующего газа при обеспечении высокого качества десорбции вредных газов.

Наличие в емкости 12 (третьей ступени десорбции) устройства, обеспечивающего барботаж десорбирующего газа, позволяет использовать барботажную десорбцию вредных газов из нефти при многократной рециркуляции потоков нефти по замкнутому контуру. Барботажная десорбция эффективнее струйной.

Наличие трубопровода рециркуляции десорбирующего газа с газодувной машиной или с газоструйным эжектором позволяет обеспечивать качественную дегазацию нефти от вредных газов при еще более малом расходе газа.

Наличие трех ступеней установки позволяет обеспечить высокое качество десорбции нефти от вредных газов.

Центробежно-вихревая десорбция газов из жидкости обеспечивает улавливание капель нефти и предотвращает капельный унос нефти из первой ступени установки, что может позволить не устанавливать дополнительный каплеуловитель нефти после десорбера. После прохождения нефти через трехступенчатый десорбер в ней практически не останется сероводорода (только следы, значительно ниже нормы).

Десорбер очистки нефти от вредных газов относится к области нефтепереработки и может быть использован для десорбции сероводорода из добываемой нефти в промысловых условиях. Десорбер содержит емкость с подводящими патрубками очищаемой нефти и десорбирующего газа, отводящий патрубок десорбированной нефти, патрубок отвода отработанного десорбированного газа. Емкость, заполняемая нефтью, образует десорбер третьей ступени. Газопровод десорбирующего газа подводится к третьей ступени, где применено циркуляционное устройство, внутри которого установлено устройство для барботажа десорбирующего газа. Газообразный десорбирующий газ, отработавший в десорбере третьей ступени, через отводящий газопровод подведен к подводящему патрубку десорбирующего газа десорбера первой ступени. Отводящий патрубок нефти из десорбера первой ступени присоединен к емкости десорбера третьей ступени через десорбер второй ступени, снабженный диспергатором нефти. Барботажная десорбция вредных газов из нефти при помощи десорбирующего газа очень эффективна при многократной рециркуляции воды, так как обеспечивает большую поверхность контакта фаз. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции десорбера и снижение его себестоимости. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Десорбер очистки нефти от вредных газов, например от сероводорода, содержащий емкость с подводящими патрубками очищаемой нефти и десорбирующего газа, отводящий патрубок десорбированной нефти, патрубок отвода отработанного десорбирующего газа, отличающийся тем, что в нижней части емкости, заполняемой нефтью, установлено циркуляционное устройство, выполненное в виде вертикальной обечайки или в виде короба с отбортовкой в верхней части, причем над отбортовкой с зазором установлен отбойник, образующий вместе с отбортовкой наклонный канал, а внутри циркуляционного устройства ниже отбойника установлено устройство для барботажа десорбирующего газа.

2. Десорбер по п.1, отличающийся тем, что подводящий к емкости патрубок нефти присоединен к отводящему патрубку десорбера первой ступени, выполненного в виде цилиндрического корпуса с верхней и нижней торцевыми крышками, с подводящим и отводящим тангенциальными патрубками нефти, с подводящим патрубком десорбирующего газа, с центробежным сепаратором в виде обечайки, соединенным с внутренней частью корпуса посредством подводящего патрубка на верхней крышке или посредством отверстий в нижней части корпуса с патрубком отвода газообразной среды из сепаратора, проходящим через корпус.

3. Десорбер по п.1, отличающийся тем, что подводящий к емкости патрубок нефти из десорбера первой ступени соединен со второй ступенью десорбера, снабженного диспергатором нефти, выполненным в виде перфорированной трубы, нижняя часть которой расположена в верхнем наджидкостным пространством емкости, заполняемой нефтью.

4. Десорбер по п.1, отличающийся тем, что емкость, заполняемая нефтью, образует десорбер третьей ступени.

5. Десорбер по п.1, отличающийся тем, что трубопровод отработанного десорбирующего газа после десорбера третьей ступени соединен с подводящим патрубком десорбирующего газа десорбера первой ступени.

6. Десорбер по п.1, отличающийся тем, что трубопровод отработанного десорбирующего газа после десорбера первой ступени соединен с подводящим патрубком десорбирующего газа третьей ступени, а в рассечку подводящего трубопровода установлена газодувочная машина или газоструйный эжектор, всасывающий патрубок которого соединен с трубопроводом отработанного десорбирующего газа после десорбера первой ступени.