СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОЧИСТКИ ГАЗА Российский патент 2011 года по МПК C10L3/00 

Изобретение относится к области энергетики, конкретнее, к газовой и нефтяной промышленности, в частности к способам комбинированной осушки и очистки газа от жидкости, серо- и углеводородов.

Оно направлено на повышение пользовательских и транспортных свойств газов, как природных на газовых месторождениях, так и попутных при добыче нефти, перед сбросом в газотранспортные системы для поставки потребителям.

Известен способ абсорбционной осушки и очистки природного газа от тяжелых углеводородов, получивший наиболее широкое распространение. При абсорбционном способе в качестве абсорбентов используют гликоли, например диэтиленгликоль или триэтиленгликоль, обладающие высокой гигроскопичностью, стойкостью к нагреву и химическому разложению со сравнительно невысокой стоимостью.

Способ комбинированной очистки природного газа [1] принят в качестве прототипа. Способ включает предварительную очистку газов от кислых компонентов абсорбцией и второй этап - глубокую очистку и осушку газов адсорбцией в винтовом компрессоре.

Недостатком вышеизложенного прототипа является большая сложность технологии очистки на втором этапе из-за процессов сжатия газа, подачи в винтовой компрессор специальных сорбентов, обрабатываемых в электрическом поле ионной индукцией 0,15-0,25 Тл, применения вакуум-насоса с большим расходом энергии и расходуемых материалов при ограниченной производительности.

Целью заявляемого изобретения является повышение качества очистки природных газов с упрощением технологии процесса при снижении удельных расходов энергии и расходуемых материалов на адсорбцию.

Поставленная цель достигается в способе комбинированной очистки газа, при котором предварительную очистку газа от кислых компонентов проводят абсорбцией, а глубокую очистку высокопроизводительным конвейерно-мембранным способом, используя, например, целлюлозно-ацетатные, полисульфонные, полиаримидные или керамические углеродоволокнистые, а также смешанные матричные гибриды из неорганики с полимерами.

При этом последние циклически заменяют методом конвейерного перемещения мембран для перевода их при снижении производительности из-за роста гидродинамического сопротивления мембранного этапа очистки газа на регенерационное восстановление с последующим возвратом в технологический цикл очистки.

Существенным отличием от известных способов очистки природного или попутного при добыче нефти газов является то, что ни в одном из известных способов не достигается высокое качество очистки газа при высокой производительности и снижении расходов энергии, а также материалов адсорбентов на очистку при значительном упрощении самой технологии, что повышает ее надежность. За счет комбинирования традиционного абсорбционного процесса очистки с конвейерно-мембранным появляются также широкие возможности комплексной автоматизации технологии очистки в функции пропускной способности абсорбера на первом этапе комбинированной очистки газа Q=kpπd²Т_о3600/4Т_срρ, где k=0,818, p = избыточное давление в абсорбере, кгс/см², d - диаметр абсорбера, м, Т_о=273 К, Т_ср=Т_о+t (t - температура контакта), К; ρ - плотность газа в рабочих условиях, кг/м³.

Пример реализации способа.

Комбинированная очистка газа по заявляемому способу поясняется блок-схемой на чертеже и реализуется следующим образом.

Природный или попутный при нефтедобыче газ 1 подают на предварительную абсорбционную очистку 2 от серо-, углеводородов и воды, а потом комбинируют с глубокой конвейерно-мембранной очисткой. Процесс предварительной очистки 2 контролируют, измеряя 4 пропускную способность Q, например, по вышеприведенной формуле, устанавливая по ней 4 в функции снижения Q из-за «засаливания» мембраны 3, критическую степень повышения гидродинамического сопротивления всего тракта очистки.

Сравнивают измеренную производительность 4, например Q_изм=122 тыс. м³/ч, с заданным Q_зад=125 тыс. м³/ч и продолжают работать в штатном комбинированном режиме очистки. Если же падение Q_изм падает на 20% по сравнению с заданным: Q_зад-Q_изм=125×20%=25 тыс. м³/ч, то включают механизм 8 конвейерного перемещения мембраны 3.

Конвейерный механизм 8 перемещения мембраны 3 подает ее на позицию 6 регенерации, заменяя одновременно из бункера 7 на новую или регенерированную мембрану.

После процедуры регенерации 6 с помощью термо-, гидро-, вибро- или газодинамической продувки 9 регенерированная мембрана поступает в бункер 7 для повторной эксплуатации.

Прошедший комбинированную очистку газ после мембраны 3 направляют в трубопровод 10 потребителю. Регенерационный параметр по пропускной способности выбран 20% исходя из следующих соображений: ниже 20% Q_зад конвейерно передвигать мембраны на регенерацию нецелесообразно, так как у них есть еще ресурс работы по «засаливаемости», а больше 20% Q_зад влечет резкое снижение эффективности очистки газа.

Реализуемость патентуемого способа не вызывает сомнений, так как все операции: подача газа на предварительную абсорбционную и глубокую мембранную очистку, конвейерное перемещение элементов установки, термо-, вибро-, гидро- или газодинамическая продувка 9 регенерируемой мембраны, бункерное накопление 7 и подача 8 на рабочую позицию 3 технически вполне осуществимы.

Применение патентуемого способа комбинированной очистки газа повышает качество очистки в 1,2 раза при снижении удельных затрат энергии в 1,3 раза при расширении диапазона пользовательских свойств у потребителя комбинированно очищенного газа в 1,8 раза.

Список литературы

1. Патент RU 02270233 C1, 2006.02.20, кл. C10L 3/10 (2006.01), B01D 53/52 (2006.01). Способ комбинированной очистки природного газа и устройство для его осуществления. Скородумов Б.А., Герасимов В.Е., Передельский В.А., Дарбинян Р.В.

Изобретение относится к области энергетики, конкретнее, к газовой и нефтяной промышленности, в частности к способам комбинированной осушки и очистки газа от жидкости, серо- и углеводородов. В процессе комбинированной очистки газа контролируют пропускную способность, проводят предварительную очистку газа от кислых компонентов абсорбцией. Глубокую очистку проводят конвейерно-мембранным способом. Причем при снижении пропускной способности на 20% мембраны циклически конвейерным методом перемещают на регенерационную чистку, заменяя их на новые или регенерированные. В результате достигается повышение качества очистки природных газов с упрощением технологии процесса при снижении удельных расходов энергии и расходуемых материалов на адсорбцию. 1 ил.

Способ комбинированной очистки газа, при котором контролируют пропускную способность, проводят предварительную очистку газа от кислых компонентов абсорбцией, а глубокую очистку конвейерно-мембранным способом, отличающийся тем, что при снижении пропускной способности на 20%, мембраны циклически конвейерным методом перемещают на регенерационную чистку, заменяя их на новые или регенерированные.