УСТАНОВКА АБСОРБЦИИ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ГАЗА Советский патент 1994 года по МПК B01D53/18 B01D53/14 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена в системе газ(пар)-жидкость, преимущественно для предварительной абсорбции сероводорода из углеводородного газа в схемах очистки газа от сероводорода, и для предварительного насыщения абсорбента в схемах низкотемпературной абсорбции, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.

Известна установка абсорбции компонентов из газа, содержащего сероводород, кислые компоненты, путем предварительной абсорбции этих компонентов в теплообменнике, содержащая массообменный аппарат - абсорбер, снабженный патрубками входа смеси, регенерированного абсорбента, патрубком выхода очищенного газа и патрубком выхода частичного насыщенного абсорбента, соединенного с трубопроводом подачи газа, поступающего на очистку в теплообменник-абсорбер, имеющий систему подвода и отвода хладоносителя, патрубками входа и выхода смеси газа с насыщенным абсорбентом, соединенным с сепаратором, который соединен газовой линией с абсорбером.

Недостатками данной установки абсорбции является низкая эффективность ее в работе, так как не полностью используется абсорбционная емкость абсорбента. Это связано с тем, что смешение газа с абсорбентом осуществляют в трубопроводе подачи газа в теплообменник. При этом не обеспечивается равномерное распределение, а следовательно, и взаимодействие потоков в межтрубном пространстве.

В итоге не используется эффективно объем теплообменного пространства как для процесса массообмена, так и для интенсификации процесса теплообмена, что не позволяет также снизить габариты аппарата.

Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет равномерного распределения абсорбента и снижение капитальных затрат.

Это достигается так, что в известной установке абсорбции компонентов из газа, включающей массообменный аппарат, снабженный патрубками входа и выхода абсорбента и газа, соединенный с теплообменником-абсорбером, имеющим патрубок входа газа, пучок теплообменных труб, трубную решетку, патрубок выхода газожидкостной смеси, систему подвода и отвода охлаждающей среды, патрубок подачи абсорбента, теплообменник-абсорбер снабжен камерой смешения, основание которой выполнено в виде горизонтальной трубной решетки, в которой установлены теплообменные трубы, выступающие над поверхностью трубной решетки.

Кроме того, камера смешения снабжена размещенной над кромками теплообменных труб пластиной с отверстиями, при этом патрубок входа абсорбента встроен в корпус камеры смешения между пластиной и трубной решеткой, а патрубок входа газа - над пластиной.

Кроме того, отверстия в пластине выполнены увеличивающимися от точки пересечения оси патрубка с плоскостью пластины к периферии; пластина выполнена вогнутой в сторону входа газа.

Кроме того, пластина снабжена воронкообразными насадками, большее основание которых установлено в ее отверстиях, а меньшее - с зазором к кромке теплообменной трубы, при этом диаметр этого основания равен или меньше диаметра теплообменной трубы.

Заявляемая совокупность признаков позволяет обеспечить равномерное смешение потока газа с абсорбентом на момент подачи газа на обработку. При этом в камере смешения теплообменника-абсорбера происходит первая эффективная ступень контакта между газом и эжектируемой им жидкостью. При этом происходит как выравнивание поля скоростей газа по сечению камеры смешения, так и равномерное распределение скоростей потока газа по сечению трубного пространства и равномерное поступление жидкости по теплообменным трубкам, в которых тоже происходит контакт газа с жидкостью. При этом в каждой теплообменной трубке происходят равноценные процессы, что позволяет оптимально использовать трубное пространство теплообменного аппарата для процесса абсорбции.

Одновременно происходит выравнивание и увеличение коэффициента теплопередачи по объему теплообменника за счет создания в каждой трубе жидкостно-газового потока с турбулентным режимом течения. В результате повышается эффективность массообмена и теплообмена, что позволяет снизить нагрузку на теплообменный аппарат по абсорбенту, т.е. количество циркулирующего потока на установке абсорбции или при той же нагрузке по абсорбенту, в зависимости от технологических потребностей обеспечить более полную очистку от вредных примесей или более полное насыщение абсорбента сухим газом, т.е. повышается эффективность работы установки в целом. Кроме того, уменьшается теплообменная поверхность теплообменного аппарата, что позволяет снизить капитальные затраты.

На фиг. 1 представлена установка абсорбции компонентов из газа при использовании ее для извлечения из газа абсорбцией сероводорода, кислых компонентов и т. п. ; на фиг.2 - установка абсорбции компонентов из газа при использовании его для извлечения целевых компонентов из газа путем предварительного насыщения абсорбента сухим газом.

Установка абсорбции компонентов из газа включает массообменный аппарат 1, снабженный патрубками 2 и 3 соответственно входа газа и абсорбента, патрубками 4 и 5 соответственно выхода газа и насыщенного абсорбента, и соединенный с теплообменником-абсорбером 6.

Теплообменник-абсорбер снабжен камерой 7 смешения, основание которой представляет собой горизонтальную трубную решетку 8 с установленными в ней теплообменными трубами 9, выступающими над поверхностью трубной решетки 8, которые могут быть отогнуты на 90^о, т.е. иметь как вертикальный, так и горизонтальный участок.

Кроме того, в камере 7 смешения над кромками теплообменных труб 9 установлена пластина 10 с отверстиями. При этом патрубок 11 входа газа расположен над пластиной 10, а патрубок 12 входа абсорбента встроен в корпус камеры 7 между пластиной 10 и трубной решеткой 8. Отверстия в пластине 10 выполнены увеличивающимися от точки пересечения оси патрубка с плоскостью пластины к периферии (фиг. 2). Кроме того, пластина 10 может быть выполнена вогнутой в сторону патрубка 11 входа газа. Пластина снабжена воронкообразными насадками 13, большее основание которого установлено в отверстиях пластины 10, а меньшее основание установлено с зазором к кромке теплообменной трубы 9, диаметр которого равен или меньше диаметра теплообменной трубы. Теплообменник-абсорбер имеет систему подвода и отвода охлаждающей среды (воздух или вода).

В зависимости от назначения установки абсорбции компонентов из газа соединения аппарата 1 с теплообменником-абсорбером 6 различны. При использовании установки для абсорбции сероводорода из углеводородного газа (фиг. 1) патрубок 12 соединен с патрубком 14 выхода частично насыщенного абсорбента, а патрубок 15 выхода газа с абсорбентом теплообменника-абсорбера соединен с патрубком 2, который установлен в аппарате под глухой тарелкой.

При использовании установки для процесса предварительного насыщения абсорбента сухим газом (фиг.2) патрубок 4 выхода газа соединен с патрубком 11, а патрубок 15 посредством емкости 16 - с патрубком 3.

Установка абсорбции компонентов из газа работает следующим образом при использовании для процесса абсорбции сероводорода и кислых компонентов из газа. Исходный газ поступает через патрубок 11 в камеру 7 смешения. При этом, попадая на пластину 10, газовый поток равномерно распределяется по сечению камеры и через отверстия насадков 13 подается равномерными струями к теплообменным трубам 9. В камеру смешения из аппарата 1 через патрубки 14 и 12 подается частично насыщенный абсорбент, создавая на поверхности трубной решетки 8 заданный слой абсорбента, который регулируется уровнемером. Струи газа, ускоряясь на выходе каждого насадка 13, эжектируют через зазор между основанием насадка 13 и кромкой теплообменной трубы абсорбент, турбулизируя поток.

Далее турбулентные равномерные струи поступают в теплообменные трубы, где происходит постепенное расслоение газовой и жидкой сред и частичное отделение очищенного газа от насыщенного абсорбента при поступлении газожидкостного потока через патрубок 2 в аппарат 1 под глухую тарелку. Далее газ, проходя глухую тарелку, контактирует со свежей порцией абсорбента, подаваемого в патрубок 3, и выходит через патрубок 4, а насыщенный абсорбент выводится из аппарата 1 через патрубок 5.

Установка, изображенная на фиг.2, в принципе, работает аналогично за исключением разницы в технологических потоках.

Установка абсорбции компонентов из газа обеспечивает эффективную работу за счет обеспечения интенсивного контакта газа с абсорбентом при равномерном распределении абсорбента по объему потока газа и оптимального использования абсорбционной емкости абсорбента на стадии предварительной абсорбции и обеспечения интенсификации теплообмена, что позволяет также снизить капитальные затраты.

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена в системе газ - жидкость, преимущественно для предварительной абсорбции сероводорода из углеводородного газа в схемах очистки газа от сероводорода и для предварительного насыщения абсорбента в схемах низкотемпературной абсорбции, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и позволяет повысить эффективность в работе за счет равномерного распределения абсорбента и снижения капитальных затрат. Установка включает массообменный аппарат, снабженный патрубками входа и выхода абсорбента и газа, соединенный с теплообменником-абсорбером, имеющим патрубок входа газа, пучок теплообменных труб, трубную решетку, патрубок выхода газожидкостной смеси, систему подвода и отвода охлаждающей среды, патрубок подачи абсорбента. Теплообменник-абсорбер имеет камеру смешения, снабженную горизонтальной трубной решеткой, в последней установлены теплообменные трубы, выступающие над поверхностью трубной решетки. Кроме того, в камере смешения по всему ее сечению над кромками теплообменных труб установлена пластина с отверстиями, при этом патрубок входа абсорбента встроен в корпус камеры смешения между пластиной и трубной решеткой, а патрубок входа газа - над пластиной. Отверстия в пластине выполнены увеличивающимися от точки пересечения патрубка с плоскостью пластины к периферии. Пластина выполнена вогнутой в сторону патрубка входа газа. Отверстие в пластине выполнено в виде воронкообразного насадка, большее основание которого присоединено к пластине, а меньшее основание установлено с зазором в кромке теплообменной трубы, при этом диаметр этого основания равен или меньше диаметра теплообменной трубы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТАНОВКА АБСОРБЦИИ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ГАЗА, включающая массообменный аппарат, снабженный патрубками входа и выхода абсорбента и газа, соединенный с теплообменником-абсорбером, имеющим патрубок входа газа, пучок теплообменных труб, трубную решетку, патрубок выхода газожидкостной смеси, систему подвода и отвода охлаждающей среды, патрубок подачи абсорбента, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет равномерного распределения абсорбента, снижения капитальных затрат, теплообменник-абсорбер снабжен камерой смешения, основание которой выполнено в виде горизонтальной трубной решетки, в которой установлены теплообменные трубы, выступающие над ее поверхностью, камера смешения снабжена размещенной над кромками теплообменных труб пластиной с отверстиями, при этом патрубок входа абсорбента встроен в корпус камеры смешения между пластиной и трубной решеткой, а патрубок входа газа - над пластиной. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что отверстия в пластине выполнены увеличивающимися от точки пересечения оси патрубка входа газа с плоскостью пластины к периферии. 3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что пластина выполнена вогнутой в сторону входа газа. 4. Установка по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что пластина снабжена воронкообразными насадками, большее основание которых установлено в ее отверстиях, а меньшее - с зазором к кромке теплообменных труб, при этом диаметр меньшего основания равен или меньше диаметра теплообменной трубы.