Устройство десорбции метанола Российский патент 2024 года по МПК B01D53/14 C10L3/10 

Изобретение относится к газовой, нефтяной, нефтехимической и другим смежным отраслям промышленности и предназначено для насыщения природного газа парами метанола (отдувки водометанольного раствора газом), а также для частичной абсорбции паров воды из влагонасыщенного газа жидким водометанольным раствором и может быть использовано как устройство для насыщения газа метанолом с целью предупреждения гидратообразования.

Известна Десорбционная установка, содержащая десорбер первой ступени, десорбер третьей ступени, содержащий емкость, барботер десорбирующего агента, патрубок, подводящий десорбирующий агент к барботеру, отводящие патрубки десорбированной воды и отработанного десорбирующего агента, десорбер второй ступени в виде перфорированной трубы, размещенный в верхней части емкости, соединенный трубой с патрубком, отводящим воду из десорбера первой ступени, барботер установлен внутри барботажно-циркуляционного устройства, выполненного в виде вертикальной обечайки или короба прямоугольного или другого сечения, имеющего отбортовку, выше которой расположено отбойное устройство, образующее вместе с отбортовкой наклонный канал, а барботер установлен ниже верхней кромки отбортовки, при этом десорбер первой ступени выполнен в виде цилиндрического корпуса с верхней и нижней торцевыми крышками, с подводящим и отводящим тангенциальными патрубками воды, с подводящим патрубком десорбирующего агента, с центробежным сепаратором в виде обечайки, соединенным с внутренней частью корпуса посредством отверстий в нижней части корпуса, с патрубком отвода газообразной среды из сепаратора, проходящим через корпус, а к подводящим патрубкам десорбирующего агента первой и третьей ступеней десорбирующей установки присоединены воздуховоды от дутьевого вентилятора, патрубок подвода десорбирующего агента к десорберу первой ступени заглушен, а на трубопроводе подвода воды к десорберу первой ступени присоединен в рассечку водоструйный эжектор, соединенный всасывающим патрубком с атмосферой, в качестве первой ступени установки применен упрощенный вариант центробежно-вихревого десорбера, представляющий собой цилиндрический корпус с верхней и нижней торцевыми крышками с тангенциальными патрубками подвода и отвода жидкости, с патрубком отвода газов, присоединенным к верхней крышке, последовательно по ходу воды за емкостью третьей ступени установлена дополнительная емкость с регулируемым уровнем воды, а емкость третьей ступени соединена с ней при помощи сливной трубы, выполненной в виде гидрозатвора (патент РФ № 2356843, C02F 1/20, опубликовано 27.05.2009 г.).

Недостатком известного технического устройства является низкая эффективность десорбции, обусловленная тем, что процесс десорбции происходит на поверхности раздела фаз, которая повышается за счет барботажа, а время взаимодействия фаз ограничивается временем всплытия пузырьков и падения брызг в процессе барботажа

Известен Десорбер, содержащий кубовую и массообменную части, кубовая часть снабжена защитным экраном, ориентированным перпендикулярно потоку реагента и прикрепленным к глухой тарелке десорбера, граничащей с массообменной частью, каждая из колпачковых тарелок массообменной части содержит жестко соединенные с ней патрубки, над каждым из которых с зазором от полотна тарелки установлен колпачок, по меньшей мере, три зубца колпачка отогнуты в сторону патрубка и жестко присоединены к его наружной поверхности, (патент РФ № 2452557, B01D 53/14; 3/20, опубликовано 10.06.2012 г.,) взятый в качестве ближайшего аналога (прототип).

Недостатком известного технического устройства является, а именно колпачковых тарелок, сложность их устройства, металлоемкость, большое гидравлическое сопротивление и малая предельно допустимая скорость газа, кроме того, устройство критично к содержанию механических примесей в сорбенте (водометанольном растворе), что повсеместно встречается на объектах подготовки природного и нефтяного газов, и требует дополнительной очистки сорбента (водометанольного раствора), либо периодической физической очистки колпачковых тарелок с высокими трудозатратами. Также недостатком является высокая энергозатратность, обусловленная необходимостью постоянного подогрева парогазовой смеси до высоких температур.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое Устройство, является предупреждение гидратообразования при реализации низкотемпературных процессов подготовки газа и/или газового конденсата со снижением безвозвратных потерь метанола с товарными продуктами установки подготовки газа и/или газового конденсата.

Техническим результатом, достигаемым от реализации изобретения, является насыщение газа парами сорбента в виде водометанольного раствора, а также снижения в газе содержания паров воды в результате противоточного контакта газа и сорбента (водометанольного раствора) на основной массообменной секции, предварительной сепарации капельной жидкости во входной секции, предварительной осушке сырого газа на дополнительной массообменной секции сорбентом (водометанольным раствором), прореагировавшем на основной массообменной секции, что приводит к увеличению концентрации конденсирующегося из газа на выходе абсорбера водометанольного раствора на последующих стадиях низкотемпературного процесса подготовки газа и газового конденсата, приводит к равномерному насыщению по сечению трубопроводов и оборудования газожидкостного потока метанолом, за счет чего снижается количество дополнительно подаваемого водометанольного раствора по точкам низкотемпературного процесса подготовки газа, ведет к снижению концентрации подаваемого в массообменную секцию водометанольного раствора на выходе из устройства, что позволяет использовать его на дальнейших стадиях низкотемпературного процесса подготовки газа и газового конденсата с целью снижения концентрации водометанольного раствора в газожидкостных потоках до их разделения на товарную продукцию установки подготовки газа со снижением безвозвратных потерь метанола с осушенным газом и нестабильным конденсатом, с большим сохранением эффективности массообменного процесса в результате меньших отложений механических примесей, при значительном снижении металлоемкости, повышении ремонтопригодности, снижения трудозатрат на очистку внутренних устройств от отложений механических примесей, без приведения дополнительных энергетических затрат на подогрев, а также снижении общих потерь давления газа на устройстве за счет совокупности примененных конструктивных и технологических решений, при значительном снижении металлоемкости, повышении ремонтопригодности, снижения трудозатрат на очистку внутренних устройств от отложений механических примесей, без дополнительных энергетических затрат на подогрев, а также снижении общих потерь давления газа на устройстве за счет совокупности примененных конструктивных и технологических решений.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что Устройство десорбции метанола состоит из герметичного сосуда, представляющего собой вертикально ориентированный емкостный аппарат колонного типа, снабженного штуцером входа газа, расположенного в боковой поверхности нижней части герметичного сосуда, штуцером выхода газа, расположенного в верхней части герметичного сосуда, штуцером ввода сорбента или ингибитора, расположенного в боковой поверхности верхней части герметичного сосуда, штуцером вывода низко - концентрированного водометанольного раствора, расположенного в боковой поверхности нижней части герметичного сосуда, штуцером вывода жидкости, расположенного в боковой поверхности нижней части герметичного сосуда, внутри герметичного сосуда размещены снизу вверх нижняя накопительная емкость, соединенная со штуцером вывода жидкости, распределитель газа, соединенный со штуцером входа газа, центробежный каплеуловитель первой ступени, снабженный сливной трубой, накопительная емкость, соединенная со штуцером вывода низко - концентрированного водометанольного раствора, центробежный массообменный каплеуловитель, снабженный сливной трубой, опорная решетка, массообменная секция, прижимная решетка, распределитель жидкости, соединенный со штуцером ввода сорбента или ингибитора, центробежный каплеуловитель второй ступени, снабженный сливной трубой, при этом нижняя накопительная емкость расположена ниже штуцера входа газа с возможностью обеспечения стока в нее жидкости с распределителя газа, слива в нее жидкости сепарации из сливной трубы и отвода жидкости сепарации из нее посредством штуцера вывода жидкости, распределитель газа расположен с возможностью обеспечения снижения скорости газожидкостного потока на входе в герметичный сосуд посредством распределения газожидкостного потока по поперечному сечению герметичного сосуда, позволяя сепарировать крупные капли жидкости, содержащие высокую долю воды, в нижнюю накопительную емкость, центробежный каплеуловитель первой ступени представляет собой сепарационное устройство, выполненное в виде полотна, обеспечивающего герметичное перекрытие герметичного сосуда над распределителем газа и снабженного отверстиями, в которые установлены центробежные сепарационные элементы, и сливной трубой, обеспечивающей удаление с центробежного каплеуловителя первой ступени отсепарированной жидкости самотеком в нижнюю накопительную емкость, а нижний срез сливной трубы погружен в жидкость, находящейся в накопительной емкости, накопительная емкость расположена в герметичном сосуде с зазором между стенками накопительной емкости и герметичного сосуда с возможностью обеспечения беспрепятственного прохождения газа вверх, слива в нее прореагировавшего сорбента или ингибитора из сливной трубы и отвода прореагировавшего сорбента или ингибитора из нее посредством штуцера вывода низко - концентрированного водометанольного раствора, и выполнена формой, обеспечивающей расположение в герметичном сосуде, слив в нее сверху жидкости и обтекаемой для газа снизу, центробежный массообменный каплеуловитель представляет собой массообменное устройство, выполненное в виде полотна, обеспечивающего герметичное перекрытие герметичного сосуда над накопительной емкостью, снабженного отверстиями, в которые установлены центробежные сепарационные элементы, и сливной трубой, обеспечивающей удаления с центробежного массообменного каплеуловителя излишков жидкости самотеком в накопительную емкость, а нижний срез сливной трубы погружен в жидкость, находящейся в накопительной емкости, опорная решетка выполнена с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде под массообменной насадкой и поперечно потоку газа, массообменная секция содержит несколько сплошных слоев массообменной насадки, перекрывающих поперечное сечение герметичного сосуда, расположенных с чередованием направлений отклонения от вертикали восходящего газового потока и стока сорбента или ингибитора, при этом первый слой массообменной насадки расположен на опорной решетке, а последующие слои расположены друг на друге, обеспечивая совпадение направления отклонений восходящего потока газа в одном слое и несовпадение в соседних слоях направления отклонений восходящего потока газа, при этом слои состоят из отдельных блоков, формирующих полный круг по внутреннему сечению герметичного сосуда, прижимная решетка выполнена с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде над верхним слоем массообменной насадкой, обеспечивая прижим верхнего слоя и препятствуя его смещениям и подъему, и поперечно потоку газа, распределитель жидкости выполнен с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде над прижимной решеткой и с возможностью капельного орошения массообменной насадки сорбентом или ингибитором по поперечному сечению, центробежный каплеуловитель второй ступени представляет собой сепарационное устройство, выполненное в виде полотна, обеспечивающего герметичное перекрытие герметичного сосуда над распределителем жидкости, снабженного отверстиями, в которые установлены центробежные сепарационные элементы, и снабженного сливной трубой, обеспечивающей удаление с центробежного каплеуловителя второй ступени отсепарированной жидкости самотеком на верхний слой массообменной насадки посредством сливной трубы, нижний срез сливной трубы снабжен переливным стаканом и погружен в жидкость, переливающуюся через край переливного стакана, при этом оно дополнительно снабжено сборником капель, выполненным с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде над накопительной емкостью, обеспечивая стекание капель с массообменной насадки в накопительную емкость, снабжено дополнительным сепарационным устройством, расположенным в герметичном сосуде над центробежным каплеуловителем первой ступени и выполненным с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде, обеспечивая дополнительную сепарацию капель жидкости из газа, дополнительным сепарационным устройством, расположенным в герметичном сосуде над центробежным каплеуловителем второй ступени и выполненным с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде, обеспечивая дополнительную сепарацию капель сорбента или ингибитора из газа, дополнительным массообменным устройством, расположенным над центробежным массообменным каплеуловителем и выполненным с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде, обеспечивая дополнительное донасыщение газа парами метанола и дополнительное допоглощение жидким сорбентом или ингибитором паров воды из газа, дополнительной опорной решеткой или решетками и дополнительной прижимной решеткой или решетками, а каждый центробежный сепарационный элемент дополнительно снабжен трубкой, соединяющей внешнюю поверхность обечайки элемента с его центральной частью над статическим завихрителем элементов, обеспечивая предварительную промывку восходящего потока газа сорбентом или ингибитором за счет подсоса жидкости с полотна каплеуловителя в восходящий газовый поток каждого центробежного сепарационного элемента за счет динамического разрежения, создаваемого закруткой потока в обечайке центробежного сепарационного элемента.

На фиг. 1 изображена схема Устройства десорбции метанола, на фиг. 2 приведен график содержания метанола в газе до и после А-1, кг/1000 м³, на фиг. 3 приведен график содержания воды в газе после А-1, кг/1000 м³, на фиг. 4 приведен график содержания метанола в газе после А-1, кг/1000 м³, на фиг. 5 приведен график содержания воды в газе после А-1, кг/1000 м³, на фиг. 6 приведен график концентрации BMP после "отдувки" в А-1, % масс., на фиг. 7 приведен таблица «Параметры технологического процесса, использованные при моделировании технологического процесса».

Устройство десорбции метанола включает следующие конструктивные элементы:

1 - герметичный сосуд,

2 - штуцер входа газа

3 - штуцер выхода газа,

4 - штуцер ввода сорбента или ингибитора,

5 - штуцер вывода низко - концентрированного водометанольного раствора,

6 - нижняя накопительная емкость,

7 - штуцер вывода жидкости,

8 - распределитель газа,

9 - центробежный каплеуловитель первой ступени,

10 - центробежный каплеуловитель второй ступени,

11 - массообменная насадка,

12 - центробежный массообменный каплеуловитель,

13 - накопительная емкость,

14 - распределитель жидкости,

15 - опорная решетка,

16 - прижимная решетка,

17 - сливная труба,

18 - сливная труба,

19 - сливная труба.

При промысловой подготовке природного газа и/или газового конденсата на установках комплексной подготовки газа (далее по тексту - «УКПГ») продукция эксплуатационных скважин, поступающая из газосборный сети, предварительно сепарируется от капельной жидкости (пластовой воды) на сепараторах-пробкоуловителях и сепараторах первой ступени УКПГ. Газ сепарации после первой ступени насыщен до равновесия парами воды и метанола, в связи с чем требуется его осушать от влаги с целью достижения нормативных показателей качества товарного осушенного газа по температуре точки росы по влаге и углеводородам, а также во избежание образования гидратов из компонентов газа и жидкой воды при дальнейших технологических операциях снижения давления и температуры газа.

Как правило, для исключения возможности образования газовых гидратов в трубопроводах и технологических аппаратах УКПГ применяется прямая подача высококонцентрированных растворов ингибиторов гидратообразования в газопроводы непосредственно перед всеми технологическими участками, где происходит ступенчатое охлаждение газа. Процесс диспергирования BMP, полного перемешивания с газожидкостным потоком и насыщения метанолом газа в газопроводе, куда он подается, может не происходить в полной мере до поступления газожидкостной смеси на защищаемый от гидратообразования участок охлаждения газа по причине относительно небольшой протяженности газопроводов на установках подготовки газа. В связи с этим требуется подача избыточного количества ингибитора, для гарантированной защиты технологического оборудования. Кроме того, в местах стоков, прежде всего сепараторов, метанол, который не растворился в газовой фазе, отводится из низкотемпературного процесса, что требует увеличения подачи высококонцентрированного раствора на дальнейших участках установки подготовки газа и/или газового конденсата.

Альтернативным способом ингибирования гидратообразования на установке низкотемпературной подготовки газа является его отдувка газом на массообменной секции заявленного Устройства десорбции метанола (далее по тексту - «Устройство»), с насыщением парами метанола газа в большей степени по сравнению с прямой подачей высококонцентрированного водометанольного раствора. Сопутствующим положительным фактором является насыщение сорбента (водометанольного раствора) парами воды из газа с дополнительным снижением концентрации отработанного BMP после массообменной секции. В случае применения Устройства, массообмен (насыщение газа метанолом и насыщение водой отработанного BMP) увеличивается за счет применения основной (регулярная насадка) и дополнительной (центробежные массообменные элементы) массообменной секции.

Применение отдувки BMP газом в десорбере в начале низкотемпературного процесса подготовки газа приводит к тому, что увеличивается концентрация BMP, который образуется в результате конденсации паров метанола и воды при охлаждении газа, что приводит к снижению или исключению необходимости дополнительного количества, подаваемого высококонцентрированного BMP, по соответствующим точкам процесса после Устройства с целью предотвращения гидратообразования.

В случае подачи на отдувку газом отработанного BMP, полученного в результате сепарации и разделения от газа и нестабильного конденсата, либо регенерированного BMP, являющегося рефлюксом колонны регенерации метанола, осуществляется более эффективное использование метанола в целом по установке подготовки газа с точки зрения потерь метанола с товарными продуктами и промышленными стоками. Данный эффект заключается в том, что отработанный BMP после Устройства может подаваться либо на регенерацию BMP с повышением его концентрации до уровня равному или близкому товарному состоянию метанола (80÷95% масс.), либо подаваться на конечные стадии низкотемпературного процесса, где происходит разделение осушенного газа и/или нестабильного конденсата от отработанного водометанольного раствора, с целью снижения содержания метанола в осушенном газе и/или нестабильном конденсате в результате снижения концентрации метанола в отделяемом отработанном BMP. При этом, чем ниже концентрация отделяемого отработанного BMP, тем ниже безвозвратные потери метанола с товарными продуктами. Увеличение концентрации BMP, поступающего на регенерацию метанола, приводит к повышению эффективности процесса за счет увеличения количества пара, который образуется при подогреве BMP, на массообменных тарелках колонны регенерации, что увеличивает производительность колонны регенерации, снижение концентрации метанола в кубовом остатке и увеличение концентрации рефлюкса, являющего целевым продуктом.

Устройство десорбции метанола состоит из герметичного сосуда, представляющего собой вертикально ориентированный емкостной аппарат колонного типа 1 (далее по тексту - «Аппарат»), снабженного штуцером входа газа 2 (далее по тексту - «Штуцер 2»), расположенным в боковой поверхности нижней части аппарата 1, штуцером выхода газа 3 (далее по тексту - «Штуцер 3»), расположенным в верхней части аппарата 1, штуцером ввода сорбента или ингибитора 4 (далее по тексту - «Штуцер 4»), расположенным в боковой поверхности верхней части аппарата 1, штуцером вывода низко - концентрированного водометанольного раствора 5 (далее по тексту - «Штуцер 5»), расположенным в боковой поверхности нижней части аппарата 1, штуцером вывода жидкости 7 (далее по тексту - «Штуцер 7»), расположенным в боковой поверхности нижней части аппарата 1, внутри аппарата 1 размещены снизу - вверх нижняя накопительная емкость 6 (далее по тексту - «Емкость 6»), соединенная со штуцером 7, распределитель газа 8, соединенный со штуцером 2, центробежный каплеуловитель первой ступени 9, снабженный сливной трубой 18, накопительная емкость 13, соединенная со штуцером 5, центробежный массообменный каплеуловитель 12, снабженный сливной трубой 17, опорная решетка 15, массообменная секция, прижимная решетка 16, распределитель жидкости 14, соединенный со штуцером 4, и центробежный каплеуловитель второй ступени 10, снабженный сливной трубой 19.

Штуцер представляет собой известную конструкцию технологического аппарата или трубопровода - это общеизвестная технологическая единица, упоминается во многих ГОСТ, АТК, иных нормативах. Понятие повсеместно используется во всей отрасли производства технологического оборудования, работающего под давлением.

Емкость 6 расположена ниже штуцера 2 с возможностью обеспечения стока в нее жидкости с распределителя газа 8, слива в нее жидкости сепарации из сливной трубы 18 и отвода жидкости сепарации из нее посредством штуцера 7. Например, емкость 6 сформирована нижним днищем аппарата 1 и нижней цилиндрической частью аппарата 1, представляя собой открытый сверху накопительный объем для сбора стекающей сверху из сливной трубы 18 жидкости.

Жидкость сепарации представляет собой смесь жидких углеводородов, раствора пластовой воды и метанола (ингибитора гидратообразования).

Распределитель газа 8 расположен с возможностью обеспечения снижения скорости газожидкостного потока на входе в аппарат 1 посредством распределения газожидкостного потока по поперечному сечению аппарата 1, что позволяет сепарировать крупные капли жидкости, содержащей высокую долю воды, в емкость 6.

В качестве распределителя газа 8 используют сепарирующее устройство, снижающее скорость газового потока, вводимого в аппарат 1 посредством штуцера 2, например, распределитель газожидкостного потока, указанный в патенте РФ № 2641133 (описание изобретения к патенту РФ 2641133, опубликовано 16.01.2018), конструкция которого эффективно снижает скорость газового потока, вводимого в аппарат 1 посредством штуцера 2, за счет наличия набора поперечных диафрагм переменного внутреннего диаметра, удерживаемых каркасом распределителя газа 8 на расстоянии друг от друга. Поток газа перенаправляется в кольцевые зазоры между диафрагмами в стороны от оси распределителя газа 8 и проходит слой внешней регулярной контактной насадки (на фиг. не показано), на контактной поверхности которой из замедленного потока газа оседают капли среднего и крупного размера, которые под собственным весом стекают в емкость 6, откуда жидкость выводится через штуцер 7. Распределитель газа 8 позволяет отсепарировать значительную часть капель жидкости, содержащейся в газовом потоке, таким образом исключая большую часть воды в жидкой фазе из дальнейшего процесса, а также замедляет и равномерно распределяет поток газа по поперечному сечению аппарата 1 для равномерной загрузки потоком газа центробежного каплеуловителя первой ступени 9 (далее по тексту - «Каплеуловитель 9»).

Каплеуловитель 9 представляет собой сепарационное устройство, выполненное в виде полотна, например, в виде полотна тарелки, обеспечивающего герметичное перекрытие герметичного сосуда 1 над распределителем газа 8, снабженного отверстиями, в которые установлены центробежные сепарационные элементы, например, центробежные сепарационные элементы, указанные в патенте РФ № 174445 (описание полезной модели к патенту РФ 174445, опубликовано 13.10.2017), а также снабженного сливной трубой 18 для обеспечения удаления с центробежного каплеуловителя первой ступени 9 отсепарированной жидкости самотеком в нижнюю накопительную емкость 6, при этом нижний срез сливной трубы 18 погружен в жидкость в накопительной емкости 6 для обеспечения гидрозатвора, обеспечивая низкое сопротивление восходящему потоку газа и эффективно сепарируя средние и мелкие капли жидкости, содержащие высокую долю воды.

Каплеуловитель 9 имеет низкое сопротивление восходящему потоку газа и обеспечивает сепарацию средних и мелких капель жидкости из восходящего газового потока, содержащие высокую долю воды, герметично перекрывает аппарат 1 над распределителем газа 8 и посредством сливной трубы 18 обеспечивает удаление с полотна каплеуловителя 9 отсепарированной жидкости самотеком в емкость 6.

Например, каплеуловитель 9 выполнен в виде горизонтальной тарелки, снабженной отверстиями для прохода газа, сливной трубой 18 и центробежными сепарационными элементами, расположенными в отверстиях, например, конструкция, описанная в патенте РФ № 174445, в количестве центробежных сепарационных элементов от одного до одной тысячи штук, при этом центробежный сепарационный элемент представляет цилиндрическую обечайку (открытый цилиндрический элемент), устанавливаемую над полотном, например, в виде полотна тарелки, каплеуловителя 9 в соответствующее отверстие для прохода газа, оснащенную в нижней входной для газа части статическим осевым завихрителем газа с лопастями переменного угла атаки аэродинамической формы, оптимизирующей потери давления восходящего потока газа. В верхней части центробежный сепарационный элемент размещен кольцевой съемник с образованием зазора между стенками кольцевого съемника и верхним краем обечайки центробежного сепарационного элемента. Поднимаясь, поток газа закручивается в обечайке центробежного сепарационного элемента за счет завихрителя, расположенного на входе, оттесняется центробежными силами к стенкам обечайки центробежного сепарационного элемента, капли жидкости, имеющие плотность больше чем у газа, смачивают стенки обечайки центробежного сепарационного элемента и поднимаются вверх, где удаляются с частью газового потока съемником на внешнюю поверхность обечайки центробежного сепарационного элемента, по которой стекают на полотно, например, в виде полотна тарелки, каплеуловителя 9, а далее самотеком стекают в емкость 6 по сливной трубе 18. При этом, и основная часть потока газа, прошедшая центробежный сепарационный элемент прямо вверх, и часть, снятая кольцевым съемником, поднимаются выше.

Накопительная емкость 13 расположена в аппарате 1 выше каплеуловителя 9 с зазором между стенками накопительной емкости 13 и аппарата 1 с возможностью обеспечения беспрепятственного прохождения газа вверх, слива в нее прореагировавшего сорбента или ингибитора из сливной трубы 17 и отвода прореагировавшего сорбента или ингибитора из нее посредством штуцера 5, и выполнена формой, обеспечивающей расположение в герметичном сосуде 1, слив в нее сверху жидкости и обтекаемой для газа снизу, обеспечивающей возможность стекания и сбора стекающей жидкости в виде отработанного водно-метанольного раствора в нее, прохода газа через образованные зазоры в ней и перенаправления падающих капель жидкости.

Сорбент представляет собой водно-метанольный раствор.

Ингибитор представляет собой метанол.

Например, накопительная емкость 13 выполнена открытой сверху и обтекаемой для газа снизу формой, накопительная емкость 13 выполнена открытой сверху формой, обеспечивающей расположение ее в аппарате 1 аксиально с равномерным зазором для прохода газа, с атакующим обтекателем в форме полуэллипсоида, оказывающую низкое сопротивление для восходящего газового потока при сохранении небольшой высоты емкости во избежание завышения металлоемкости аппарата 1 (для минимизации потерь давления восходящего потока газа, с оптимальной высотой для оптимизации общей металлоемкости аппарата 1 и обтекаемой формы снизу и открытой сверху, например, открытого цилиндра, обтекаемой формы полуэллипсоида снизу, обеспечивая стекание и сбор отработанного водно-метанольного раствора; накопительная емкость 13 выполнена открытой сверху формой, обеспечивающей расположение ее не аксиально в аппарате 1, а в виде открытого сверху отсека у стенки аппарата 1 со сборником капель (на фиг. не показано) в виде направленных в отсек наклонных лотков, расположенных с зазорами между собой, достаточными для прохода газа, и перекрытыми сверху козырьками для перенаправления падающих капель в наклонные лотки или второй уровень аналогичных сборных наклонных лотков.

Центробежный массообменный каплеуловитель 12 (далее по тексту - «Каплеуловитель 12») представляет собой массообменное устройство, выполненное в виде полотна, например, в виде полотна тарелки, обеспечивающего герметичное перекрытие герметичного сосуда 1 над накопительной емкостью 13, снабженного отверстиями, в которые установлены центробежные сепарационные элементы, например, центробежные сепарационные элементы, указанные в патенте РФ № 174445, а также снабженного сливной трубой 17 для обеспечения удаления с каплеуловителя 12 излишков жидкости самотеком в накопительную емкость 13, при этом нижний срез сливной трубы 17 погружен в жидкость в накопительной емкости 13, для обеспечения гидрозатвора, позволяя эффективнее использовать (доиспользовать) сорбент или ингибитор до его удаления из аппарата 1, за счет поглощения им паров воды из восходящего потока газа и первичного насыщения потока газа парами метанола.

Каждый центробежный сепарационный элемент дополнительно снабжен трубкой, соединяющей внешнюю поверхность обечайки элемента с его центральной частью над статическим завихрителем элементов, обеспечивая предварительную промывку восходящего потока газа сорбентом или ингибитором за счет подсоса жидкости с полотна каплеуловителя 12 в восходящий газовый поток каждого центробежного сепарационного элемента за счет динамического разрежения, создаваемого закруткой потока в обечайке центробежного сепарационного элемента.

Каплеуловитель 12 обеспечивает фазовый переход низкокипящих компонентов из жидкого раствора в газовую фазу и создание условий для поглощения жидким раствором сорбента или ингибитором паров воды путем перехода их в жидкую фазу и растворения в сорбенте или ингибиторе.

Например, каплеуловитель 12 выполнен в виде полотна горизонтальной тарелки, снабженной отверстиями для прохода газа, внутри которых установлены адаптированные для массообмена центробежные сепарационные элементы, например, в виде конструкции, описанной в патенте РФ № 174445, в количестве от одного до одной тысячи штук, позволяя удалять с каплеуловителя 12 излишки прореагировавшего сорбента или ингибитора самотеком в накопительную емкость 13 посредством сливной трубы 17, при этом центробежные сепарационные элементы, используемые в составе каплеуловителя 12 дополнены трубкой, соединяющей пространство за обечайкой центробежного сепарационного элемента с зоной пониженного давления по оси обечайки над статическим завихрителем (на фиг. не показано), для свободного подхвата жидкости, находящейся на полотне тарелки каплеуловителя 12 в зону пониженного давления и дальнейшего диспергирования этой жидкости закрученным газовым потоком в центробежном сепарационном элементе массообменного каплеуловителя 12. Неиспарившаяся жидкость оттесняется центробежными силами на внутреннюю стенку обечайки центробежного сепарационного элемента, поднимается с потоком до верхнего ее края, где отводится кольцевым съемником (на фиг. не показано), на внешние стенки обечайки центробежного сепарационного элемента, откуда стекает на полотно тарелки каплеуловителя 12 и имеет возможность повторно многократно поступать по трубке в зону пониженного давления каждого центробежного сепарационного элемента и повторно многократно участвовать в массообмене с восходящим газовым потоком в каждом центробежном сепарационном элементе. При этом сливная труба 17 возвышается своим верхним открытым концом над поверхностью полотна тарелки каплеуловителя 12 выше уровня указанных трубок массообменных элементов, таким образом, обеспечивая заполнение этих трубок массообменных элементов и поступление сорбента или ингибитора на массообмен, но ниже кольцевых съемников центробежных элементов каплеуловителя 12, снимая избыток жидкости с полотна тарелки каплеуловителя 12.

Опорная решетка 15 выполнена с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде 1 под массообменной насадкой 11 и поперечно потоку газа, например, из полос листовой стали, поставленных на ребро, для минимизации сопротивления восходящему потоку газа, и закреплена горизонтально в аппарате 1 над каплеуловителем 12.

Аппарат 1 содержит орошаемую свежим сорбентом или ингибитором массообменную секцию, имеющую низкое сопротивление восходящему газовому потоку, выполненную из нескольких горизонтальных слоев массообменной насадки 11, расположенных с чередованием направлений отклонения восходящего газового потока и стока сорбента или ингибитора.

Массообменная секция содержит несколько сплошных слоев массообменной насадки 11, перекрывающих поперечное сечение аппарата 1, расположенных с чередованием направлений отклонения от вертикали восходящего газового потока и стока сорбента или ингибитора, при этом первый слой массообменной насадки 11 расположен на опорной решетке 15, а последующие слои расположены друг на друге, обеспечивая совпадение направления отклонений восходящего потока газа в одном слое и несовпадение в соседних слоях направления отклонений восходящего потока газа, при этом слои состоят из отдельных блоков формой, позволяющей формировать полный круг по внутреннему сечению аппарата 1, например, каждый блок выполнен в виде прямоугольной формы, при этом прямоугольную форму блока дополнительно формируют посредством подрезки по форме обечайки аппарата 1.

Каждый блок массообменной насадки 11 выполнен из пакета профилированных листов из нержавеющей стали или иного материала толщиной, определяемой коррозионной стойкостью материала и соображениями оптимизации металлоемкости, имеющих дополнительную обработку в виде перфораций и пуклевания, расположенных вертикально; листы профилируются (гофрируются) с отклонением направления гофры от вертикали на 20-120 градусов.

Соседние листы в пакете расположены таким образом, чтобы направление профилирования не совпадало, а именно, расположены поперек друг другу или под углом от 20 до 120 градусов, например, 90 градусов, и сварены по точкам соприкосновения профилей; блоки массообменной насадки 11 расположены в одном горизонтальном слое одинаково по направлению расположения листов в пакетах и их профилей; блоки каждого следующего слоя массообменной насадки 11 укладываются с поперечным расположения листов в пакетах и их профилей относительно соседних; слои укладываются друг на друга, а первый слой укладывается на опорную решетку 15 и верхний слой массообменной насадки 11 зафиксирован прижимной решеткой 16.

Прижимная решетка 16 выполнена с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде 1 над верхним слоем массообменной насадкой 11, обеспечивая прижим верхнего слоя и препятствуя его смещениям и подъему, и поперечно потоку газа, например, из полос листовой стали, поставленных на ребро, минимизируя сопротивление восходящему потоку газа и позволяя орошать каплями сорбента или ингибитора всю поверхность верхнего слоя массообменной насадки 11, и закреплена горизонтально в аппарате 1 над верхним слоем массообменной насадки 11, прижимая его во избежание подъема его восходящим потоком газа при пневматических ударах.

Распределитель жидкости 14 выполнен с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде 1 над прижимной решеткой 16 и с возможностью капельного орошения массообменной насадки 11 свежим (новым) сорбентом или ингибитором по всему поперечному сечению аппарата 1, при этом распределитель жидкости 14 соединен со штуцером 4 для ввода сорбента или ингибитора.

Например, состоит из системы коллекторов и труб, расположенных горизонтально, выполненных с периодической перфорацией на одном уровне, например, на уровне оси труб, или из системы открытых переливных лотков, имеющих углубления по верхнему краю лотков для обеспечения переливания жидкости в виде капель; распределитель жидкости 14 состоит из системы коллекторов и труб, расположенных горизонтально в аппарате 1 выше слоев массообменной насадки 11 и прижимной решетки 16, при этом в трубах распределителя жидкости 14 выполнена периодическая перфорация на уровне оси труб, обеспечивая орошение каплями ингибитора всю поверхность верхнего слоя массообменной насадки 11 через прижимную решетку 16, предотвращая засорение отверстий в трубах, так как механические примеси скапливаются в нижней части труб. В проекции на горизонтальную плоскость поперечного сечения аппарата 1 отверстия в трубах и коллекторах распределителя жидкости 14 максимально распределены в поперечном сечении аппарата 1, обеспечивая эффективное орошение слоев массообменной насадки 11 и исключение неорошенных участков массообменной насадки 11 при наиболее экономном расходовании ингибитора или сорбента.

Распределитель жидкости 14 выполнен в виде открытых сверху лотков, верхний край которых имеет прорези или отверстия для перетекания жидкости, при этом количество прорезей или отверстий и распределение их в горизонтальной проекции выбрано таким образом, чтобы максимально распределить орошение в сечении аппарата 1, исключив неорошаемые участки массообменной насадки 11 и минимизировать расход сорбента или ингибитора.

Центробежный каплеуловитель второй ступени 10 (далее по тексту - «Каплеуловитель 10») представляет собой сепарационное устройство, выполненное в виде полотна, например, в виде полотна тарелки, обеспечивающего герметичное перекрытие герметичного сосуда 1 над распределителем жидкости 14, снабженного отверстиями, в которые установлены центробежные сепарационные элементы, указанные в патенте РФ № 174445, а также снабженного сливной трубой 19 для обеспечения удаления с центробежного каплеуловителя второй ступени 10 отсепарированной жидкости самотеком на верхний слой массообменной насадки 11 посредством сливной трубы 19, при этом нижний срез сливной трубы 18 снабжен переливным стаканом и погружен в жидкость для обеспечения гидрозатвора, переливающуюся через край переливного стакана (на фиг. не показано).

Например, каплеуловитель 10 выполнен в виде полотна горизонтальной тарелки, снабженной отверстиями для прохода газа, внутри которых установлены центробежные сепарационные элементы, в виде конструкции, описанной в патенте РФ № 174445, в количестве от одного до одной тысячи штук, позволяя удалять с каплеуловителя 10 отсепарированную жидкость самотеком на верхний слой массообменной насадки 11 посредством сливной трубы 19.

Каплеуловитель 10 обеспечивает сепарацию средних и мелких капель жидкого ингибитора или сорбента из восходящего газового потока, на выходе осушенного по воде и насыщенного по метанолу газа, имеет низкое сопротивление восходящему потоку газа и эффективно сепарирующий средние и мелкие капли жидкости, содержащей высокую долю метанола.

Устройство дополнительно снабжено сборником капель, выполненным с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде 1 над накопительной емкостью 13, обеспечивая стекание капель с массообменной насадки 11 в накопительную емкость 13.

Устройство снабжено дополнительным сепарационным устройством, расположенным в аппарате 1 над каплеуловителем 9 и выполненным с возможностью расположения и закрепления в аппарате 1, обеспечивая дополнительную сепарацию капель жидкости из газа, позволяя дополнительно увеличить эффективность использования сорбента за счет снижения содержания воды в газе, дополнительным сепарационным устройством, расположенным в аппарате 1 над каплеуловителем 10 и выполненным с возможностью расположения и закрепления в аппарате 1, обеспечивая дополнительную сепарацию капель сорбента или ингибитора из газа, позволяя дополнительно увеличить эффективность использования сорбента или ингибитора за счет снижения его уноса с газом, дополнительным массообменным устройством, расположенным над каплеуловителем 12 и выполненным с возможностью расположения и закрепления в аппарате 1, обеспечивая дополнительное донасыщение газа парами метанола и дополнительное допоглощение жидким сорбентом или ингибитором паров воды из газа, позволяя дополнительно увеличить эффективность использования сорбента или ингибитора за счет доиспользования отработанного сорбента или ингибитора, дополнительной опорной решеткой или решетками 15, обеспечивая применение большего количества слоев массообменной насадки 11 для удобства их монтажа и в целях оптимизации металлоемкости и прочности слоев массообменной насадки 11, дополнительной прижимной решеткой или решетками 16, обеспечивая применение большего количества слоев массообменной насадки 11 для удобства их монтажа и в целях оптимизации металлоемкости и прочности слоев массообменной насадки 11.

Устройство работает следующим образом.

Газовый поток содержащий в себе капельную жидкость (пластовая вода) поступает в нижнюю часть аппарата 1 через штуцер 2, на котором установлен распределитель газа 8.

BMP высокой концентрации подается в верхнюю часть Аппарата 1 через штуцер 4, и посредством распределителя жидкости 14 в виде падающих вниз капель распределяется по всему поперечному сечению Аппарата 1.

Распределитель газа 8 эффективно замедляет газовый поток и равномерно распределяет его по сечению Аппарата 1. Замедление газового потока позволяет отсепарировать крупные капли газового потока на контактной поверхности во внешнем слое распределителя газа 8, откуда они стекают в емкость 6. Равномерное распределение газового потока по сечению аппарата 1 позволяет равномерно загрузить центробежные элементы каплеуловителя 9.

Замедленный газовый поток, содержащий мелкие и средние капли жидкости, поднимается внутри аппарата 1 и проходит через центробежные сепарационные элементы, установленные на горизонтальном полотне тарелки каплеуловителя 9, расположенного в нижней части аппарата 1 выше распределителя газа 8. Проходя через центробежные сепарационные элементы тарелки каплеуловителя 9, газовый поток закручивается на статическом завихрителе (на фиг. не показано) каждого центробежного сепарационного элемента, центробежными силами оттесняется к внутренней поверхности цилиндрической обечайки центробежного сепарационного элемента. При этом на верхнем срезе обечайки центробежного сепарационного элемента установлен кольцевой съемник, который отводит жидкую пленку, выделенную из газового потока, с внутренней стенки обечайки центробежного сепарационного элемента на ее наружную поверхность, по которой жидкость стекает на полотно тарелки каплеуловителя 9, откуда удаляется самотеком по сливной трубе 18 в емкость 6. На сливной трубе 18 предусмотрен гидрозатвор во избежание прохода неотсепарированного газа по сливной трубе 18, минуя каплеуловитель 9, для чего нижний срез сливной трубы 18 расположен ниже нижнего уровня жидкости сепарации в емкости 6.

Жидкость сепарации собирается в емкость 6 и выводится оттуда через штуцер 7, оснащенный клапаном поддержания уровня (на фиг. не показаны). Таким образом, отсепарированная жидкость не участвует в дальнейшем технологическом процессе.

Далее поток газа сепарации поднимается по аппарату 1 и минует накопительную емкость 13 для отработанного BMP, которая расположена в аппарате 1 соосно и имеет кольцевой зазор вдоль стенок аппарата 1, обеспечивая беспрепятственное прохождение газа вверх.

Миновав накопительную емкость 13, влагонасыщенный газ сепарации проходит через массообменные центробежные элементы, установленные на горизонтальном полотне каплеуловителя 12, где в процессе многократного диспергирования происходит испарение метанола из отработанного BMP и поглощение отработанным BMP паров воды из газа.

В массообменных центробежных элементах тарелки каплеуловителя 12 газ закручивается статическим завихрителем (на фиг. не показано), находящимся под полотном каплеуловителя 12, поднимаясь, поток газа за счет центробежных сил оттесняется к внутренней поверхности цилиндрической обечайки (на фиг. не показано) центробежного массообменного элемента, образуя зону пониженного давления в оси обечайки. В зону пониженного давления трубками, соединяющими внешнюю стенку обечайки каждого центробежного элемента и зону пониженного давления в оси их обечаек, подается отработавший ингибитор или сорбент, находящийся на полотне с центробежными массообменными элементами каплеуловителя 12, и диспергируется в поток газа. Капли BMP оттесняются вместе с потоком газа к внутренней стенке обечайки каждого центробежного массообменного элемента, образуя пленку жидкости, которая, поднимаясь вверх по стенке обечайки, снимается кольцевым съемником и отводится по внешней поверхности обечайки на полотно тарелки с центробежными массообменными элементами каплеуловителя 12, откуда снова непрерывно подается в центробежные массообменные элементы. Уровень BMP на полотне тарелки с центробежными массообменными элементами каплеуловителя 12 поддерживается за счет стока прореагировавшего сорбента с верхней массообменной секции, представляющей собой BMP низкой концентрации. Излишки BMP стекают самотеком с полотна тарелки с центробежными массообменными элементами каплеуловителя 12 по сливной трубе 17 в накопительную емкость 13 отработанного BMP, при этом сливная труба 17 приподнята своим верхним открытым концом над полотном тарелки каплеуловителя 12 выше уровня трубок подачи BMP массообменных элементов, но ниже съемников центробежных элементов каплеуловителя 12.

На сливной трубе 17 предусмотрен гидрозатвор во избежание прохода газа по сливной трубе 17, минуя каплеуловитель 12, для чего нижний срез сливной трубы 17 расположен ниже нижнего уровня BMP в накопительной емкости 13. Уровень отработанного BMP в накопительной емкости 13 поддерживается, например, по показаниям контрольного - измерительного прибора, например, уровнемера (на фиг. не показано), а излишки отводятся через штуцер 5 по трубопроводу, оснащенному клапаном поддержания уровня (на фиг. не показано), на регенерацию метанола.

Пройдя каплеуловитель 12 газ, частично насыщенный парами воды и парами метанола, поднимается вверх и проходит сквозь массообменную насадку 11, которая опирается на опорную решетку 15 и верхний слой которой зафиксирован прижимной решеткой 16 во избежание подъема массообменной насадки 11 потоком газа.

Поток газа, частично насыщенного парами воды и предварительно насыщенного парами метанола на каплеуловителе 12, поднимается сквозь слои массообменной насадки 11, следуя пересекающимся направлениям профилей в каждом слое и меняя направление в каждом следующем слое. Благодаря такому движению потока газа в профилях листов массообменной насадки 11 с удельной поверхностью в пределах 250 м²/м³, поднимаясь сквозь массообменную насадку 11, газ эффективно контактирует с жидким BMP, подаваемым на массообменную насадку 11 сверху через распределитель жидкости 14, расположенный над прижимной решеткой 16.

BMP равномерно распределяется распределителем жидкости 14 по поперечному сечению аппарата 1 и стекает по контактной поверхности массообменной насадки 11, при этом направления профилей листов массообменной насадки 11 и их деформированная контактная поверхность позволяет дополнительно распределять жидкость по контактной поверхности и замедлять скорость ее стекания, увеличивая время контакта газа с жидкостью, а множество каналов восходящего потока газа, формируемых гребнями профилированных листов из которых состоят блоки массообменной насадки 11 с переменой направления отклонения потока газа от вертикали перемешивают газ внутри каждого канала, позволяя газу полнее контактировать со слоем BMP, смачивающим стенки каналов.

В результате длительного контакта газа с тонкой пленкой жидкого BMP, часть BMP сорбирует в себе пары воды из газа, осушая газ от паров воды, а часть метанола из BMP испаряясь, уносится газом в паровой фазе, дополнительно снижая температуру образования кристаллогидратов в газе, что и является целью, достигаемой Устройством.

Далее осушенный от паров воды и насыщенный парами метанола природный газ поднимается выше и проходит через каплеуловитель 10, устроенный аналогично каплеуловителю 9. Отсепарированные из газа капли метанола, собираются на полотне каплеуловителя 10 и откуда по сливной трубе 19 стекают на слой массообменной насадки 11. На сливной трубе 19 предусмотрен гидрозатвор во избежание прохода неотсепарированного газа по сливной трубе 19, минуя каплеуловитель 10, для чего нижний срез сливной трубы 19 расположен ниже верхнего края, закрепленного на трубе 19 переливного стакана.

Пример

Показатели процесса отдувки BMP газом в Устройстве зависят от давления и температуры сепарации первой ступени на входе газожидкостной смеси от эксплуатационных скважин в установку подготовки газа, концентрации метанола в отделяемом при сепарации первой ступени BMP, давления и температуры газа в Устройстве, расхода газа через Устройство, концентрации метанола и расхода BMP, подаваемого в Устройство на отдувку газом. Т.е. на величину насыщения газа парами метанола и извлечения паров воды влияет содержание паров метанола и воды в газе на входе в Устройство, которое изменяется в зависимости от указанных параметров.

На УКПГ-1В Ямбургского нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ) применение Устройства приводит к снижению содержания паров воды (в зимний и летний период) и увеличению количества паров метанола в газе после Устройства (в летний период) - фиг. 2, 3,

где Q BMP - водометанольный раствор

А-1 - десорбер, аппарат отдувки, метанола газом,

ромбы фиолетового цвета - данные до А-1 - лето,

квадраты синего цвета - данные после А-1 - лето,

кресты фиолетового цвета - данные до А-1 - зима,

кресты синего цвета - данные после А-1 - зима.

Отсутствие извлечения паров воды при отдувке в зимний период объясняется низкой температурой газа при сепарации первой ступени, что приводит к снижению содержания паров воды до процесса отдувки в Устройство, и высокой температурой в Устройстве относительно температуры при сепарации первой ступени. В результате этого газ недонасыщен до равновесия парами воды на входе в Устройство.

На УКПГ-1В Ямбургского НГКМ после проведения модернизации Устройства в соответствии с техническими решениями Устройства, произошло увеличение степени насыщения газа на выходе Устройства парами метанола в летний и зимний периоды - фиг. 4, 5, 6, где

ромбы фиолетового цвета - данные без проекта - лето,

квадраты синего цвета - данные с проектом - лето,

кресты фиолетового цвета - данные без проекта - зима,

кресты синего цвета - данные с проектом - зима.

Параметры технологического процесса, использованные при моделировании технологического процесса представлены в таблице (фиг. 7)

Заявляемое Устройство позволяет предупредить гидратообразование при реализации низкотемпературных процессов подготовки газа и/или газового конденсата со снижением безвозвратных потерь метанола с товарными продуктами установки подготовки газа и/или газового конденсата, обеспечивая насыщение газа парами сорбента в виде водометанольного раствора, а также снижение в газе содержания паров воды в результате противоточного контакта газа и сорбента (водометанольного раствора) на основной массообменной секции, предварительной сепарации капельной жидкости во входной секции, предварительной осушке сырого газа на дополнительной массообменной секции сорбентом (водометанольным раствором), прореагировавшем на основной массообменной секции, что увеличивало концентрацию конденсирующегося из газа на выходе Устройства водометанольного раствора на последующих стадиях низкотемпературного процесса подготовки газа и газового конденсата, приводило к равномерному насыщению по сечению трубопроводов и оборудования газожидкостного потока метанолом, за счет чего снижало количество дополнительно подаваемого водометанольного раствора по точкам низкотемпературного процесса подготовки газа, снижало концентрацию подаваемого в массообменную секцию водометанольного раствора на выходе из Устройства, позволяя использовать его на дальнейших стадиях низкотемпературного процесса подготовки газа и газового конденсата с целью снижения концентрации водометанольного раствора в газожидкостных потоках до их разделения на товарную продукцию установки подготовки газа со снижением безвозвратных потерь метанола с осушенным газом и нестабильным конденсатом, с большим сохранением эффективности массообменного процесса в результате меньших отложений механических примесей, при значительном снижении металлоемкости, повышении ремонтопригодности, снижения трудозатрат на очистку внутренних устройств от отложений механических примесей, без приведения дополнительных энергетических затрат на подогрев, а также снижении общих потерь давления газа на устройстве за счет совокупности примененных конструктивных и технологических решений, при значительном снижении металлоемкости, повышении ремонтопригодности, снижения трудозатрат на очистку внутренних устройств от отложений механических примесей без дополнительных энергетических затрат на подогрев, а также снижении общих потерь давления газа на устройстве за счет совокупности примененных конструктивных и технологических решений.

Заявленное техническое решение обеспечивает предупреждение гидратообразование при реализации низкотемпературных процессов подготовки газа и/или газового конденсата за счет эффективного насыщения газа парами сорбента в виде водометанольного раствора, а также снижает в газе содержание паров воды, повышая эффективность использования сорбента и снижая концентрацию водометанольного раствора на выходе из Устройства, что приводит к снижению безвозвратных потерь метанола с товарными продуктами установки подготовки газа и/или газового конденсата, снижает общие потери давления газа на устройстве, повышает ремонтопригодность, снижает количество отложений механических примесей на внутренних устройствах Устройства с большим сохранением массообменной эффективности.

Изобретение относится к газовой, нефтяной, нефтехимической и другим смежным отраслям промышленности, а именно к устройству десорбции метанола. Устройство состоит из герметичного сосуда колонного типа, снабженного штуцером входа и выхода газа, штуцером ввода сорбента или ингибитора, штуцером вывода низкоконцентрированного водометанольного раствора, штуцером вывода жидкости. При этом внутри сосуда размещены накопительные емкости, распределитель газа, центробежный каплеуловитель первой ступени, центробежный массообменный каплеуловитель, опорная решетка, массообменная секция, прижимная решетка. Устройство обеспечивает предупреждение гидратообразования при реализации низкотемпературных процессов подготовки газа и/или газового конденсата. 7 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.

1. Устройство десорбции метанола состоит из герметичного сосуда, представляющего собой вертикально ориентированный емкостный аппарат колонного типа, снабженного элементами входа и выхода, внутри герметичного сосуда размещено массообменное устройство, отличающееся тем, что элементы входа представляют собой штуцер входа газа, расположенный в боковой поверхности нижней части герметичного сосуда, и штуцер ввода сорбента или ингибитора, расположенный в боковой поверхности верхней части герметичного сосуда, элементы выхода представляют собой штуцер выхода газа, расположенный в верхней части герметичного сосуда, штуцер вывода низкоконцентрированного водометанольного раствора, расположенный в боковой поверхности нижней части герметичного сосуда, и штуцер вывода жидкости, расположенный в боковой поверхности нижней части герметичного сосуда, массообменное устройство представляет собой центробежный массообменный каплеуловитель, внутри герметичного сосуда размещены снизу вверх нижняя накопительная емкость, соединенная со штуцером вывода жидкости, распределитель газа, соединенный со штуцером входа газа, центробежный каплеуловитель первой ступени, снабженный сливной трубой, накопительная емкость, соединенная со штуцером вывода низкоконцентрированного водометанольного раствора, центробежный массообменный каплеуловитель, снабженный сливной трубой, опорная решетка, массообменная секция, прижимная решетка, распределитель жидкости, соединенный со штуцером ввода сорбента или ингибитора, центробежный каплеуловитель второй ступени, снабженный сливной трубой, при этом нижняя накопительная емкость расположена ниже штуцера входа газа с возможностью обеспечения стока в нее жидкости с распределителя газа, слива в нее жидкости сепарации из сливной трубы и отвода жидкости сепарации из нее посредством штуцера вывода жидкости, распределитель газа расположен с возможностью обеспечения снижения скорости газожидкостного потока на входе в герметичный сосуд посредством распределения газожидкостного потока по поперечному сечению герметичного сосуда, позволяя сепарировать крупные капли жидкости, содержащей высокую долю воды, в нижнюю накопительную емкость, центробежный каплеуловитель первой ступени представляет собой сепарационное устройство, выполненное в виде полотна, обеспечивающего герметичное перекрытие герметичного сосуда над распределителем газа и снабженного отверстиями, в которые установлены центробежные сепарационные элементы, и сливной трубой, обеспечивающей удаление с центробежного каплеуловителя первой ступени отсепарированной жидкости самотеком в нижнюю накопительную емкость, а нижний срез сливной трубы погружен в жидкость, находящуюся в накопительной емкости, накопительная емкость расположена в герметичном сосуде с зазором между стенками накопительной емкости и герметичного сосуда с возможностью обеспечения беспрепятственного прохождения газа вверх, слива в нее прореагировавшего сорбента или ингибитора из сливной трубы и отвода прореагировавшего сорбента или ингибитора из нее посредством штуцера вывода низкоконцентрированного водометанольного раствора и выполнена формой, обеспечивающей расположение в герметичном сосуде, слив в нее сверху жидкости и обтекаемой для газа снизу, центробежный массообменный каплеуловитель представляет собой массообменное устройство, выполненное в виде полотна, обеспечивающего герметичное перекрытие герметичного сосуда над накопительной емкостью, снабженного отверстиями, в которые установлены центробежные сепарационные элементы, и сливной трубой, обеспечивающей удаление с центробежного массообменного каплеуловителя излишков жидкости самотеком в накопительную емкость, а нижний срез сливной трубы погружен в жидкость, находящуюся в накопительной емкости, опорная решетка выполнена с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде под массообменной насадкой и поперечно потоку газа, массообменная секция содержит несколько сплошных слоев массообменной насадки, перекрывающих поперечное сечение герметичного сосуда, расположенных с чередованием направлений отклонения от вертикали восходящего газового потока и стока сорбента или ингибитора, при этом первый слой массообменной насадки расположен на опорной решетке, а последующие слои расположены друг на друге, обеспечивая совпадение направления отклонений восходящего потока газа в одном слое и несовпадение в соседних слоях направления отклонений восходящего потока газа, при этом слои состоят из отдельных блоков, формирующих полный круг по внутреннему сечению герметичного сосуда, прижимная решетка выполнена с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде над верхним слоем массообменной насадкой, обеспечивая прижим верхнего слоя и препятствуя его смещениям и подъему, и поперечно потоку газа, распределитель жидкости выполнен с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде над прижимной решеткой и с возможностью капельного орошения массообменной насадки сорбентом или ингибитором по поперечному сечению, центробежный каплеуловитель второй ступени представляет собой сепарационное устройство, выполненное в виде полотна, обеспечивающего герметичное перекрытие герметичного сосуда над распределителем жидкости, снабженного отверстиями, в которые установлены центробежные сепарационные элементы, и снабженного сливной трубой, обеспечивающей удаление с центробежного каплеуловителя второй ступени отсепарированной жидкости самотеком на верхний слой массообменной насадки посредством сливной трубы, нижний срез сливной трубы снабжен переливным стаканом и погружен в жидкость, переливающуюся через край переливного стакана.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено сборником капель, выполненным с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде над накопительной емкостью, обеспечивая стекание капель с массообменной насадки в накопительную емкость.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным сепарационным устройством, расположенным в герметичном сосуде над центробежным каплеуловителем первой ступени и выполненным с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде, обеспечивая дополнительную сепарацию капель жидкости из газа.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным сепарационным устройством, расположенным в герметичном сосуде над центробежным каплеуловителем второй ступени и выполненным с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде, обеспечивая дополнительную сепарацию капель сорбента или ингибитора из газа.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным массообменным устройством, расположенным над центробежным массообменным каплеуловителем и выполненным с возможностью расположения и закрепления в герметичном сосуде, обеспечивая дополнительное донасыщение газа парами метанола и дополнительное допоглощение жидким сорбентом или ингибитором паров воды из газа.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной опорной решеткой или решетками.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено дополнительной прижимной решеткой или решетками.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый центробежный сепарационный элемент дополнительно снабжен трубкой, соединяющей внешнюю поверхность обечайки элемента с его центральной частью над статическим завихрителем элементов, обеспечивая предварительную промывку восходящего потока газа сорбентом или ингибитором за счет подсоса жидкости с полотна каплеуловителя в восходящий газовый поток каждого центробежного сепарационного элемента за счет динамического разрежения, создаваемого закруткой потока в обечайке центробежного сепарационного элемента.