УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ ГАЗА Российский патент 2009 года по МПК B01D53/02 B01D53/26 

Изобретение относится к установкам подготовки газа адсорбционным способом и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической, химической отраслях промышленности.

Известна установка осушки и очистки сырого природного газа от сернистых соединений (см. свидетельство на полезную модель №21357, МПК⁷ B01D 53/02, опуб. 20.01.02 г.), содержащая адсорберы с цеолитом, верх которых соединен с линией осушенного и очищенного газа и линией отвода газа регенерации, а низ - с линиями отвода товарного газа и подачи газа регенерации, а также линию подачи и линию отвода газа охлаждения, соединенную с последовательно установленными теплообменником и печью нагрева газа регенерации, при этом, линия подачи газа охлаждения соединена с линией осушенного и очищенного газа и с верхом адсорберов.

Общими признаками известной и предлагаемой установок являются:

- адсорберы, верх которых соединен с линией подачи исходного газа и линией отвода газа регенерации, а низ - с линией отвода подготовленного газа и линией подачи газа регенерации;

- адсорберы соединены с линиями подачи и отвода газа охлаждения;

- линия отвода газа охлаждения соединена с последовательно установленным теплообменником и печью;

- линия отвода газа регенерации соединена с последовательно установленным теплообменником и сепаратором;

- линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа.

Недостатками известной установки являются:

- неизбежное попадание влаги в процессе адсорбции на адсорбент, что приводит к разрушению сорбента, его частой замене и, следовательно, к большим эксплуатационным затратам.

- унос измельченных в процессе адсорбции частиц сорбента и, соответственно, эрозивный износ газопроводов и оборудования установки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой установке является установка адсорбционной осушки газа (см. ст.«Особенности и преимущества адсорбционной подготовки газа» авторов: В.Линда и А.Крячкова, опубл. в журнале «Нефтегаз», №4, 2004 г., стр.81-84), содержащая входной сепаратор, дроссель и адсорберы, верх которых соединен с линией подачи газа, линией подачи газа охлаждения и линией отвода отработанного газа регенерации, а низ - с линией отвода подготовленного газа, линией отвода газа охлаждения и линией подачи газа регенерации, при этом линия отвода подготовленного газа соединена с фильтрующим устройством, линия отвода газа охлаждения соединена с печью, линия отвода отработанного газа регенерации соединена через воздушный холодильник с сепаратором высокого давления, а линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа перед дросселем.

Общими признаками известной и предлагаемой установок являются:

- дроссель;

- входной сепаратор;

- адсорберы, верх которых соединен с линией подачи газа, линией подачи газа охлаждения и линией отвода отработанного газа регенерации, а низ - с линией отвода подготовленного газа, линией отвода газа охлаждения и линией подачи газа регенерации;

- сепаратор высокого давления;

- печь;

- линия отвода подготовленного газа соединена с фильтрующим устройством;

- линия отвода газа охлаждения соединена с печью;

- линия отвода отработанного газа регенерации соединена с сепаратором высокого давления;

- линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа перед дросселем.

Недостатками известной установки являются:

- недостаточное охлаждение потока газа в воздушном холодильнике, установленном на линии отвода отработанного газа регенерации из адсорберов, не позволяющее выделить большее количество тяжелых углеводородов и, тем самым, повысить эффективность работы установки;

- унос измельченных частиц сорбента на стадиях регенерации и охлаждения, приводящий к эрозивному износу газопроводов и оборудования.

Техническая задача заключается в повышении эффективности работы установки и увеличении срока службы сорбента.

Поставленная задача достигается тем, что в установке подготовки газа, включающей дроссель, входной сепаратор, адсорберы, верх которых соединен с линией подачи газа, линией подачи газа охлаждения и линией отвода отработанного газа регенерации, а низ соединен с линией отвода подготовленного газа, линией отвода газа охлаждения и линией подачи газа регенерации, фильтрующее устройство, печь, сепаратор высокого давления, в которой линия отвода подготовленного газа соединена с фильтрующим устройством, линия отвода газа охлаждения соединена с печью, линия отвода отработанного газа регенерации соединена с сепаратором высокого давления, а линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа перед дросселем, входной сепаратор установлен после дросселя, выход газа из входного сепаратора соединен с дополнительно установленным первым рекуперативным теплообменником, выход газа из которого соединен с адсорберами, линия отвода газа охлаждения соединена с печью через дополнительно установленный второй рекуперативный теплообменник, линия отвода отработанного газа регенерации последовательно соединена со вторым и первым рекуперативными теплообменниками и сепаратором высокого давления, а линия отвода отработанного газа регенерации из сепаратора высокого давления соединена с линией подачи исходного газа перед входным сепаратором.

Кроме того, линия подачи газа охлаждения соединена с дополнительно установленным фильтром-сепаратором, выход из которого соединен с верхом адсорберов.

Кроме того, сепаратор высокого давления последовательно соединен с дополнительно установленными сепараторами среднего и низкого давления.

Кроме того, на линии отвода отработанного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и сепаратором высокого давления установлен пропановый холодильник.

Кроме этого, на линии отвода отработанного газа регенерации и на линии отвода газа охлаждения перед вторым рекуперативным теплообменником установлены фильтры.

Установка входного сепаратора после дросселя позволяет за счет более полного удаления из потока газа капельной жидкости избежать попадания влаги на сорбент и, соответственно, предотвратить разрушение сорбента, тем самым, продлив срок его службы.

Соединение линии отвода отработанного газа регенерации из адсорберов с сепаратором высокого давления через два последовательно установленных рекуперативных теплообменника позволяет охладить поток отработанного газа регенерации, содержащего поглощенные при адсорбции углеводороды и воду, и дополнительно выделить из него тяжелые углеводороды, тем самым, повысив эффективность работы установки. Т.е. снижение количества поглощенных углеводородов в отработанном газе регенерации обеспечивает большее поглощение углеводородов сорбентом из сырьевого потока, поскольку неизвлеченные из отработанного газа регенерации углеводороды являются балластом, который снижает эффективность работы установки.

Последовательное соединение сепаратора высокого давления с сепараторами среднего и низкого давления позволяет (при необходимости) дегазировать углеводородный конденсат за счет снижения давления и направить выделившийся газ дегазации из сепаратора среднего давления в топливную сеть, а из сепаратора низкого давления - на прием КС, или в трубопровод низкого давления, или на факел, тем самым, снизив потери газа дегазации и повысив эффективность процесса.

Установка пропанового холодильника на линии отвода отработанного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и сепаратором высокого давления позволит доохладить поток отработанного газа регенерации и дополнительно выделить из газового потока тяжелые углеводороды, повысив эффективность работы установки.

Использование фильтров на линиях отвода газа охлаждения и отработанного газа регенерации позволяет предотвратить унос измельченных частиц цеолита и, соответственно, абразивный износ трубопроводов и оборудования, а следовательно, повысить надежность работы установки.

На фиг.1 представлена принципиальная технологическая схема установки подготовки газа, на фиг.2 - принципиальная технологическая схема с дополнительно установленными пропановым холодильником и сепараторами среднего и низкого давления.

Установка содержит дроссель 1, входной сепаратор 2, соединенный с адсорберами 3-6 через первый рекуперативный теплообменник 7. Верх адсорберов 3-6 соединен с линией подачи газа I, линией подачи газа охлаждения II и линией отвода отработанного газа регенерации III, а низ - с линией отвода подготовленного газа IV, линией отвода газа охлаждения V и линией подачи газа регенерации VI. Адсорберы 3-6 работают периодически: два адсорбера работают параллельно в цикле адсорбции, один находится в цикле регенерации, один - в цикле охлаждения. Линия подачи газа охлаждения II может быть соединена с верхом адсорберов 3-6 через фильтр-сепаратор 8. Линия отвода отработанного газа регенерации III из адсорберов 3-6 последовательно соединена с фильтром 9, вторым рекуперативным теплообменником 10, первым рекуперативным теплообменником 7, сепаратором высокого давления 11. Линия отвода подготовленного газа IV из адсорберов 3-6 соединена с фильтрующим устройством 12. Линия отвода газа охлаждения V из адсорберов 3-6 последовательно соединена с фильтром 13, вторым рекуперативным теплообменником 10 и печью 14.

Сепаратор высокого давления 11 соединен с сепаратором среднего давления 15 и сепаратором низкого давления 16. На линии отработанного газа регенерации дополнительно установлен пропановый холодильник 17, размещенный между первым рекуперативным теплообменником 7 и сепаратором высокого давления 11.

Все трубопроводы снабжены запорно-регулирующей арматурой.

Установка работает следующим образом: исходный газ с давлением 20…100 кгс/см² и температурой 5÷40°С поступает на установку подготовки газа. Предварительно от общего потока исходного газа отбирается часть потока в количестве 5,0÷20,0% для проведения процессов регенерации и охлаждения. Основной поток газа дросселируется в дросселе 1 до давления 16…96 кгс/см², объединяется с отработанным газом регенерации III, выходящим из сепаратора высокого давления 11, и поступает во входной сепаратор 2, позволяющий более полно удалить из потока газа капельную жидкость. Далее газ I проходит первый рекуперативный теплообменник 7 и поступает на адсорбционную осушку, которая проводится по четырехадсорберной схеме в адсорберах 3-6. Адсорберы 3-6 представляют собой вертикальные цилиндрические секционные аппараты, загруженные сорбентом. В качестве сорбента используется силикагель, например фирмы ENGELHARD-BASF. При работе установки два адсорбера 3, 4 работают параллельно в цикле адсорбции, адсорбер 6 находится в цикле регенерации, а адсорбер 5 - в цикле охлаждения. Газ I проходит сверху вниз через адсорберы 3, 4, где осушается до температуры точки росы по воде минус 5-минус 60°С и по углеводородам 0-минус 50°С. Подготовленный газ IV из адсорберов 3, 4 поступает в фильтрующее устройство 12, где улавливается унесенная потоком газа цеолитная пыль, и затем направляется в магистральный газопровод. После завершения цикла адсорбции адсорберы 3, 4 переводят в цикл регенерации и далее - охлаждения.

В качестве газа регенерации и охлаждения используется часть потока исходного газа, отбираемого перед дросселем 1. Газ охлаждения II проходит фильтр-сепаратор 8 и подается в адсорбер 5 сверху вниз. В конце цикла охлаждения температура цеолита снижается до 35…65°С. После адсорбера 5 газовый поток V проходит через фильтр 13, второй рекуперативный теплообменник 10, где нагревается потоком газа регенерации III, и направляется в печь 16. Нагретый до 160…280°С газ VI поступает снизу вверх в адсорбер 6 на регенерацию цеолита. Об окончании процесса регенерации судят по стабилизации температуры газа на выходе из адсорбера 6 на уровне 140…260°С.

Отработанный газ регенерации ΙΙΙ после адсорбера 6 последовательно проходит фильтр 9, второй и первый рекуперативные теплообменники 10 и 7, пропановый холодильник 17, в которых охлаждается до температуры 5…25°С, и направляется в сепаратор высокого давления 11, где от отработанного газа регенерации III отделяются вода и углеводородный конденсат. Отработанный газ регенерации III из сепаратора высокого давления 11 объединяется с основным потоком газа, поступающим во входной сепаратор 2, вода выводится в промканализацию, а углеводородный конденсат поступает в сепаратор среднего давления 15. В сепараторе среднего давления 15 происходит за счет снижения давления частичная дегазация углеводородного конденсата. Выделившийся при этом газ дегазации (легкие углеводороды) направляется в топливную сеть установки, а нестабильный углеводородный конденсат поступает в сепаратор низкого давления 16. Газ из сепаратора низкого давления 16 сбрасывается на прием компрессорной станции, или в трубопровод низкого давления, или на факел, а углеводородный конденсат по мере его накопления насосом (не показан) подается на дальнейшую переработку или в нефтесборный коллектор.

Изобретение может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической, химической отраслях промышленности. Установка включает дроссель 1, входной сепаратор 2, адсорберы 3-6, работающие попеременно в режиме адсорбции, охлаждения и регенерации, фильтрующие устройства 9, 12 и 13, печь 14, сепаратор высокого давления 11, рекуперативные теплообменники 7 и 10. Входной сепаратор 2 установлен после дросселя 1. Верх адсорберов 3-6 соединен с линией подачи газа I, линией подачи газа охлаждения II и линией отвода отработанного газа регенерации III, а низ соединен с линией отвода подготовленного газа IV, линией отвода газа охлаждения V и линией подачи газа регенерации VI. Линия подачи газа охлаждения соединена с дополнительно установленным фильтром-сепаратором 8, выход из которого соединен с верхом адсорберов 3-6. Технический результат - повышение эффективности работы установки и увеличение срока службы адсорбента. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка подготовки газа, включающая дроссель, входной сепаратор, адсорберы, верх которых соединен с линией подачи газа, линией подачи газа охлаждения и линией отвода отработанного газа регенерации, а низ соединен с линией отвода подготовленного газа, линией отвода газа охлаждения и линией подачи газа регенерации, фильтрующее устройство, печь, сепаратор высокого давления, при этом линия отвода подготовленного газа соединена с фильтрующим устройством, линия отвода газа охлаждения соединена с печью, линия отвода отработанного газа регенерации соединена с сепаратором высокого давления, а линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа перед дросселем, отличающаяся тем, что входной сепаратор установлен после дросселя, выход газа из входного сепаратора соединен с дополнительно установленным первым рекуперативным теплообменником, выход газа из которого соединен с адсорберами, линия отвода газа охлаждения соединена с печью через дополнительно установленный второй рекуперативный теплообменник, линия отвода отработанного газа регенерации последовательно соединена со вторым и первым рекуперативными теплообменниками и сепаратором высокого давления, а линия отвода отработанного газа регенерации из сепаратора высокого давления соединена с линией подачи исходного газа перед входным сепаратором.

2. Установка подготовки газа по п.1, отличающаяся тем, что линия подачи газа охлаждения соединена с дополнительно установленным фильтром-сепаратором, выход из которого соединен с верхом адсорберов.

3. Установка подготовки газа по п.1, отличающаяся тем, что сепаратор высокого давления последовательно соединен с дополнительно установленными сепараторами среднего и низкого давления.

4. Установка подготовки газа по п.1, отличающаяся тем, что на линии отвода отработанного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и сепаратором высокого давления установлен пропановый холодильник.

5. Установка подготовки газа по п.1, отличающаяся тем, что на линии отвода отработанного газа регенерации и на линии отвода газа охлаждения перед вторым рекуперативным теплообменником установлены фильтры.