СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАСТВОРА ГЛИКОЛЯ Российский патент 2024 года по МПК C07C41/34 C07C43/13 

Изобретение относится к газовой промышленности, может быть использовано на установках регенерации гликолей и заключается в частичном сохранении некондиционных растворов гликолей, загрязненных растворенными неорганическими солями, механическими примесями, тяжелыми углеводородами, продуктами деструкции, окисления и осмоления, с восстановлением их физико-химических показателей.

Известен способ очистки растворов гликолей от минеральных солей, согласно которому сырьевой раствор гликоля подают в рекуперативный теплообменник для предварительного нагрева, а затем в выпарной аппарат. Из нижней части выпарного аппарата смесь раствора гликоля и кубовой жидкости подают на всас циркуляционного насоса, где она смешивается с частью разбавленного водой гликоля для поддержания состояния кипения смеси и нагнетается в испарителе, где происходит испарение части циркулирующего потока. Образовавшаяся парожидкостная смесь выбрасывается из испарителя в выпарной аппарат для сепарации и удаления паровой фазы (смеси паров воды, гликоля и легкокипящих примесей).

Гликоль с минеральными солями и механическими примесями, выпадающими в осадок в выпарном аппарате, охлаждают, частично конденсируют в рекуперативном теплообменнике (первая ступень конденсации) и подают в первую сборную емкость, где собирается концентрированный гликоль, подаваемый потребителю. Паровую фазу из первой емкости охлаждают и конденсируют в холодильнике-конденсаторе (вторая ступень конденсации) и образовавшийся конденсат, а именно, разбавленный водой гликоль, подают во вторую сборную емкость, из которой неконденсирующуюся газовую фазу отводят вакуумным насосом, а часть образовавшегося конденсата возвращают на всас циркуляционного насоса для поддержания кипения в испарителе упариваемой смеси (Патент РФ №2110558, МПК B01D 53/14, опубликовано 10.05.1998).

Недостатки данного способа:

- неполная очистка гликолей от легколетучих примесей, в том числе кислот с нормальной температурой кипения 70-105°С, которые интенсифицируют процесс разложения гликолей и увеличивают коррозионную активность раствора гликоля, поскольку они конденсируются в холодильнике-конденсаторе вместе с парами воды и поступают с конденсатом во вторую сборную емкость, откуда часть кислого конденсата повторно направляется в испаритель;

- образование большого количества раствора разбавленного водой гликоля (около 55% от массы исходного сырья), с содержанием воды около 25 % масс., который необходимо повторно регенерировать, что влечет за собой увеличение энергозатрат.

Наиболее близким техническим решением является способ очистки растворов гликоля от минеральных солей путем предварительного нагрева раствора гликоля в рекуперативном теплообменнике, после чего его испаряют в кубовой секции ректификационной колонны с отбором концентрированного гликоля с контактных устройств в средней части массообменной секции. Испарение очищаемого гликоля производится за счет подвода тепла с кубовой жидкостью, нагреваемой в испарителе в жидкофазном состоянии. Выходящие сверху ректификационной колонны пары охлаждают и конденсируют, а необходимый вакуум в установке отчистки создают путем подключения вакуумного насоса (Патент РФ №2181069, МПК B01D 53/14, опубликовано 10.04.2002).

Недостатками данного способа являются:

- боковой отбор гликоля из средней части массообменной секции приводит к усложнению конструкции аппарата;

- отсутствие донасыщения гликоля водой снижает объем выпарки восстанавливаемого гликоля в кубе ректификационной колонны;

- нижележащие тарелки при отборе гликоля из средней части массообменной секции подвержены загрязнению продуктами разложения и осмоления гликоля, что вызывает сокращение межремонтного периода работы колонны регенерации гликоля, и как следствие, увеличение затрат на ремонт.

Задачей, на решение которой направлен заявляемый способ, является восстановление физико-химических показателей растворов гликолей (минерализация, цветность, плотность, наличие механических примесей, продуктов деструкции и осмоления) путем очистки от всех видов примесей с применением существующего оборудования.

Указанная задача решается за счет того, что некондиционный гликоль насыщают водой и/или рефлюксом перед подачей в теплообменник, затем раствор подают в десорбер, откуда отводят в испаритель, где происходит интенсивное кипение в условиях давления ниже атмосферного и высоких температур (на 1…3°С ниже температуры разложения гликоля), при этом образуется паровая фаза (смесь паров воды, гликоля и легкокипящих примесей), которая выносится в куб десорбера, где частично конденсируется под полуглухой тарелкой. Пары воды и метанола конденсируются в воздушном холодильнике, после чего одна часть подается на орошение колонны, а вторая на насыщение гликоля. Отбор восстановленного гликоля производят с кубовой части десорбера. Для интенсификации выпарки в испарителе поддерживается температура, обеспечивающая максимальную выпарку смеси, но при этом ограничена температурой разложения гликоля. Разрежение создается в системе рефлюксная емкость – десорбер – испаритель.

Техническим результатом, достигаемым от реализации изобретения, является восстановление показателей с исключением утилизации части некондиционного объема гликоля, участвующего в процессах абсорбции и десорбции при подготовке природного газа к дальнему транспорту.

Способ предполагает загрязненный растворенными неорганическими солями, механическими примесями, тяжелыми углеводородами, продуктами деструкции, окисления и осмоления гликоль насыщать водой и/или рефлюксом для интенсификации выпарки в испарителе, в котором поддерживается температура, обеспечивающая максимальную выпарку смеси, но не превышающая температуру разложения гликоля. Насыщенный раствор нагревается в рекуперативном теплообменнике, затем поступает в десорбер. Получая тепло от восходящих паров, гликоль стекает на полуглухую тарелку откуда перетекает в испаритель, в котором происходит окончательный нагрев от теплоносителя. Пары кипящей смеси, возвращаясь в колонну с испарителя, частично конденсируются в кубовой части десорбера, откуда происходит отбор очищенного от примесей гликоля.

Пример реализации технологической схемы по представленному способу в случае применения диэтиленгликоля представлен на чертеже.

Некондиционный гликоль 1, загрязненный примесями, подается в накопительную емкость 2, откуда подается на всас насоса 3, предварительно насыщаясь до концентрации 96…97% масс. в подводящем трубопроводе на первом смешении с водой, а на последующем, в целях экономии затрат, рефлюксом ректификационной колонны при накоплении достаточного объема. Насыщенный водой гликоль перекачивается в трубное пространство теплообменника 4, где получает тепло от перекрестного потока гликоля, перекачиваемого с испарителя 5 в корпус теплообменника 4. Далее нагретый гликоль подается в десорбер 6, откуда отводится с полуглухой тарелки десорбера в испаритель 5, где происходит интенсивное кипение смеси в условиях давления ниже атмосферного (0,07…0,08 МПа) и высоких температур (161…163°С) в испарителе 5, при этом капли гликоля захватываются парами и выносятся в куб десорбера 6, где он конденсируется под полуглухой тарелкой десорбера 6. Температура верха колонны (60…70°С) десорбера обеспечивает конденсацию остатков гликоля из паровой фазы. Пары воды, метанола и легколетучие примеси конденсируются в воздушном холодильнике 7 при температуре 30…40°С и скапливаются в рефлюксной емкости 8, после чего насосом 9 одна часть подается на орошение колонны десорбера 6 через клапан-регулятор температуры 10, а вторая – на насыщение гликоля. Газовая фаза из рефлюксной емкости 8, содержащая часть водяных паров и неконденсирующихся легколетучих примесей, поступает на всас вакуумного насоса 11, где создается разрежение водяным кольцом. Газожидкостная смесь с выкидной линии насоса 11 попадает в сепаратор 12, откуда неконденсируемые пары подаются на свечу 13, а сконденсировавшиеся – на утилизацию промышленных стоков 14. В кубе десорбера 6 конденсируется восстановленный до нормативных показателей гликоль, который насосом 15 перекачивается в накопительную емкость готового продукта 16, откуда по мере накопления перекачивается насосом 17 в емкости длительного хранения (не показано). Загрязненный примесями некондиционный гликоль с концентрацией 99,0…99,3% масс. насосом 18 перекачивается в корпус теплообменника 4, после чего, отдав свое тепло, подается обратно в емкость 2, таким образом обеспечивается циркуляция гликоля в системе.

Предлагаемый способ очистки загрязненного раствора гликоля от примесей реализован на УКПГ-2 Ямбургского газоконденсатного месторождения во время планово-предупредительных работ на остановленном газовом промысле при условии достижения общей минерализации применяемого гликоля выше допустимого значения (10000 мг/л) в соответствии с технологическим регламентом на эксплуатацию. Для осуществления способа восстановления физико-химических показателей раствора гликоля из технологического процесса исключен воздушный холодильник регенерированного диэтиленгликоля (используется байпасный трубопровод) с целью сокращения теплопотерь и уменьшения энергозатрат на нагрев. Были смонтированы линия донасыщения раствора гликоля с выкида насоса 9 к трубопроводу всаса насоса 3 и трубопровод с выкида насоса 15 в накопительную емкость готового продукта 16.

Реализация способа позволила восстановить (исключить утилизацию) 58,8% (48,6 м³) диэтиленгликоля от общего циркулирующего объема в системе. Лабораторные анализы гликоля из кубовой части колонны выявили, что его минерализация составляет от 30 до 200 мг/л. Бесцветность отобранных проб говорит об отсутствии продуктов осмоления. Дальнейшее восстановление привело к потемнению восстановленного гликоля, что свидетельствует о попадании продуктов осмоления в кубовую часть десорбера.

При дальнейшем использовании восстановленного гликоля по предложенному способу выявлено, что его поглощающая способность соответствует нормативной, как для свежего гликоля, полученного от завода-изготовителя, и позволяет осушать сырой природный газ до температуры точки росы -22…-27°С (зависит от давления в абсорбере, температуры контакта и расхода гликоля).

Опытным путем в условиях действующей установки доказано, что при уменьшении концентрации насыщенного некондиционного гликоля, то есть при увеличении доли воды, куб десорбера наполняется интенсивней. При этом оптимальная концентрация насыщенного гликоля составила 96…97% масс. Превышение данного значения приводит к уменьшению расхода восстановленного по физико-химическим показателям раствора гликоля, а снижение – к неоправданному увеличению энергозатрат на нагрев гликоля при сравнительно низком увеличении расхода восстановленного гликоля.

Способ восстановления физико-химических показателей раствора гликоля позволяет в условиях газового промысла посредствам дистилляции очистить загрязненный некондиционный гликоль от растворенных неорганических солей, механических примесей, тяжелых углеводородов, продуктов деструкции, окисления и осмоления, что в свою очередь способствует снижению коррозии оборудования, предотвращению образования твердых и высоковязких отложений, обеспечению первоначальной осушающей способности гликоля, исключению утилизации части некондиционного гликоля.

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано на установках регенерации гликолей. Предложен способ восстановления физико-химических показателей раствора гликоля удалением растворенных неорганических солей, механических примесей, тяжелых углеводородов, продуктов деструкции, окисления и осмоления. Данный способ включает нагрев раствора в рекуперативном теплообменнике, подачу нагретого гликоля в десорбер, отвод гликоля из десорбера, его нагрев в испарителе, отвод с верха колонны паров с последующим охлаждением и конденсацией, создание разрежения путем откачки несконденсировавшихся паров вакуумным насосом. При этом перед подачей в теплообменник раствор некондиционного гликоля насыщают водой и/или рефлюксной жидкостью и подачу нагретого гликоля в десорбер производят выше полуглухой тарелки. Регенерацию раствора гликоля осуществляют в десорбере с отбором восстановленного до нормативных показателей гликоля из кубовой части аппарата, а насыщенный раствор гликоля, перетекающий с полуглухой тарелки, нагревают в испарителе до температуры на 1…3°С ниже температуры разложения гликоля. Разрежение создают в системе рефлюксная емкость – десорбер – испаритель. Технический результат – удаление загрязнений из некондиционного гликоля, что способствует снижению коррозии оборудования, предотвращению образования твердых и высоковязких отложений, обеспечению первоначальной осушающей способности гликоля, исключению утилизации части некондиционного гликоля. 1 ил., 1 пр.

Cпособ восстановления физико-химических показателей раствора гликоля удалением растворенных неорганических солей, механических примесей, тяжелых углеводородов, продуктов деструкции, окисления и осмоления, включающий нагрев раствора в рекуперативном теплообменнике, подачу нагретого гликоля в десорбер, отвод гликоля из десорбера, его нагрев в испарителе, отвод с верха колонны паров с последующим охлаждением и конденсацией, создание разрежения путем откачки несконденсировавшихся паров вакуумным насосом, отличающийся тем, что перед подачей в теплообменник раствор некондиционного гликоля насыщают водой и/или рефлюксной жидкостью, подачу нагретого гликоля в десорбер производят выше полуглухой тарелки, регенерацию раствора гликоля осуществляют в десорбере с отбором восстановленного до нормативных показателей гликоля из кубовой части аппарата, а насыщенный раствор гликоля, перетекающий с полуглухой тарелки, нагревают в испарителе до температуры на 1…3°С ниже температуры разложения гликоля, при этом разрежение создают в системе рефлюксная емкость – десорбер – испаритель.