Способ очистки природных и попутных газов от сероводорода Советский патент 1990 года по МПК B01D53/14 

Изобретение относится к нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности и может быть использовано для очистки природных и попутных газов от сероводорода.

Цель изобретения - повышение степени очистки газа от сероводорода до полной.

Установление условий образования и раз- решния гидратов проводят параллельно двумя методами, первый из которых - видуаль- ный - основан на непосредственном наблюдении перехода жидкой фазы в твердую гидратную, второй метод - скачка давления-основан на том, что при образовании или разрушении газового гидрата в камере наблюдается соответственно резкое понижение или повышение давления, которое фиксируют с помощью манометра.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит камеру 1, внутри которой установлен поршень 2, снабженный обратным клапаном 3, поршень 2 с клапаном 3 предназначен для отделения газовой фазы от твердой гидратной фазы после завершения полного превращения реакционной

массы в гидрат, отделение газовой фазы от гидратной осуществляют поступательным движением поршня в направление гидратной фазы, при этом клапан 3 открыт и пропускает газ, штуцер 4, предназначенный для ввода воды, штуцер 5 - для ввода очищаемого газа, штуцер 6 - для вывода очищенного газа, штуцер 7 - для вывода газа, выделяющегося при разложении гидрата, и узел контроля процесса - манометр 8.

С пособ-прототип и предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Пример 1 (способ-прототип). При верхнем положении порщня 2 в ка.мере 1, содержащей воду ниже уровня щтуцера 6, введенную при определенной температуре через штуцер 4, вводят, барботируя через штуцер 5, очищаемый газ до равновесного давления гидратообразования очищаемого газа, отвечающего данной температуре и устанавливаемого, например, с помощью метода скачка давления манометром 8. В результате начинается процесс гидратообразования. Достигнутое значение равновесного

сд со ;о о

05

О5

давления гидратообразования поддерживают в камере до тех пор, пока вся жидкая масса не перейдет в твердый гидрат. По завершению процесса гидратообразования (о чем судят, например, по моменту начала подъема давления в камере выше равновесного давления гидратообразования очищаемого газа с помощью манометра 8) прекращают ввод очищаемого газа и поступательным движением порщня 2 вниз отделяют газовую фазу от твердой гидратной фазы. Затем, стравливая давление в нижней части камеры, содержащей гидрат, с помощью штуцера 7 отводят газ, выделяющийся при разложении гидрата. Очищенный газ отводят через штуцер 6.

Результаты проведенных опытов для очищаемого газа № 1 и 2 приведены в табл. 1 и табл. 2 соответственно, где То и РО - равновесная температура и равновесное давление гидратообразования очищаемого газа, °С и атм; А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3, И, К - количество метана, этана, пропана, изобутана, н-бутана, изопентана, н-пентана, двуокиси углерода, азота, сероводорода в очищенном газе, мол. %.

Состав очищаемого газа № 1, мол. %: метан 83,74; этан 4,86; пропан 2,27; изобутан 0,39; н-бутан 0,64; изопентан 0,25; н-пентан о ,29; двуокись углерода 0,68; азот 2,67; сероводород 4,21.

Состав очищае.мого газа № 2, мол. %: метан 83,92; этан 4,21; пропан 1,75; изобутан 0,29; н-бутан 0,53; изопентан 0,19; н-пентан 0.21; двуокись углерода 0,47; азот 2,18; сероводород 6,25.

Пример 2 (предлагаемый способ) Проводят очистку тех же очищаемых газов № 1 и 2, что и в примере 1, при определенных температурах и давлениях, превышающих равновесное давление гидратообразования очищаемого газа, отвечающее данной температуре, аналогично примеру 1. При этом значение равновесного давления гидратообразования очищаемого газа, отвечающее данной температуре, устанавливают в предварительных опытах (как в примере 1).

Результаты проведенных опытов для очищаемого газа № 1 и 2 приведены в табл. 3 и 4 соответственно, где Т - температура, )и которой проводят гидратообразование, С; Р давление, при котором проводят J 11Д;)атообразование и которое превышает равновесное давление гидратообразован ия очищаемого газа, атм; А, Б, В, Г, Д, Е, Ж,

3 И, К - те же обозначения величин, что и в примере 1.

Из приведенных примеров видно, что наи- более эффективная полная очистка очищаемого газа от сероводорода газогидратным методом наблюдается в интервале температур 15-29°С. Ниже 15°С газ от сероводорода очищается не полностью, т. е. очистка неэффективна,, а выще 29°С, несмотря на повыщенные давления (до 600-700 атм), провести процесс гидратообразования, необходимый для очистки, не удается. Причем независимо от состава очищаемого сероводо- родсодержащего газа для полной очистки очищаемого газа от сероводорода в этом оптимальном интервале температур 15-29°С оптимальным интервалом давлений является интервал

20

igl,2930386-0,0524095.T... .

Выбор такого оптимального интервала давлений обусловлен следующим. При процесс гидратообразования, необходимый для очистки, нельзя осуществить. При

5 газ от сероводорода очищается не полностью, т.е. очистка не эффективна. При Р больше lo 2 зoз86- o,0524095Л наблюдается резкое понижение содержания ценного углеводородного сырья метана, кроме того, такие повыщенные давления нецелесообразны с

0 экономической точки зрения. По сравнению со способом-прототипом степень очистки от H2S при использвании предлагаемого способа увеличивается с 96-97% до 100% исходя из остаточного содержания H2S.

35

Формула изобретения

Способ очистки природных и попутных газов от сероводорода путем его контактирования с образовавщимися газовыми гидратами, отличающийся тем что, с целью повышения степени очистки газа от сероводорода, образование газовых гидратов осуществляют при 15-29°С и давлении, большем равновесного давления гидратообразования при температуре гидратообразования, 5 соответствующей условию

р 101,2930386+0, 0524095.Т

рде Р - давление, при котором проводится

гидратообразование, атм;

0 Т - температура, при которой проводится гидратообразование. °С.

I

10 14 15 20 25 29

38,1

65,0

71,2

115,3

261,2

614,1

84,77 85,37 85,53 86,27 87,04 87,61

4

4,

4,

4,

4,

92 76 71

54 31

4,16

0,48 0,49 0,49 0,50 0,51 0,52

0,56 0,57 0,57 0,57 0,58 0,59

0,69 0,70 0,70 0,71 0,72 0,73

2. 2. 2, 2, 2,

69 56 53 38 25

2,13

3,13 2,75 2,66 2,18 1,69 1,32

Таблица 1

0,56 0,57 0,57 0,57 0,58 0,59

0,69 0,70 0,70 0,71 0,72 0,73

2. 2. 2, 2, 2,

69 56 53 38 25

2,13

3,13 2,75 2,66 2,18 1,69 1,32

Изобретение относится к нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности и может быть использовано для очистки природных и попутных газов от сероводорода. Для повышения степени очистки газа от сероводорода до полной путем гидратообразования процесс гидратообразования осуществляют в интервале температур 15-29°С и интервале давлений 10^1,293°³⁸⁶⁺°^,°⁵²⁴°⁹⁵ @ ^T*98Р*98Р_о, где T - температура, при которой проводится гидратообразование, °С

P - давление, при котором проводится гидратообразование, атм

P_O - равновесное давление гидратообразования, соответствующее температуре T, атм. 4 табл., 1 ил.

30 Экономически нецелесообразно - в интервале 615-700 атм гидраты не обра- ззпотся

.

-I- а о л и ц а

J./.-J-±..Jl 3}ZlZ ZlTL7 Z TLlT

Таблица

Т а б

лица

-I- а о л и ц а

TLlT

Таблица 3 И

1 в г Тд ТЕ ж I 3 У и к

т I р 1 L - -J--J-

-.1-- - - - -4---- „ «гч-тг-1/. ЛА

30 экономически нецелесообразно - в интервале 615-700 атм гидраты не образуются

r-rr--- -T--7EZEIi Kl Z ZIEJZ--III

--Ц. - - - - -,.r /-inO l/.. 7

Продолжение табл. 3

Таблица 4

30 Экономически нецелесообразно - в интервале 518 - 600 атм гидраты не образуются

10

Продолжение табл. 4