Способ подготовки природного газа к транспорту Советский патент 1993 года по МПК F25J3/00 B01D53/26 

Изобретение относится к способам аб- сорбцюнной подготовки природного газа к транспорту в условиях Крайнего Севера и может быть использовано для предотвращения отложений уносимого газом абсорбента на поверхностях теплообменного оборудования при охлаждении газа и транспортировке его по подземному газопроводу в условиях вечномерзлых просадочных

ФУНТО

Из

зестен способ абсорбционной осушки влахного природного газа диэтиленгликолем

темпер

зысокой концентрации (99,3%) при туре контакта от+10 до+30°С. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки природного газа в условиях Крайнего Севера,

включающий традиционную осушку природного газа диэтиленгликолем по способу абсорбционной осушки, с последующим охлаждением газа на станциях охлаждения перед подачей его в газопровод до температуры минус 2-4°С.

Недостатком данного способа подготовки природного газа является накопление на поверхностях теплообменного оборудования станции охлаждения газа диэтиленгликоля. Это объясняется уносом с установок осушки газа диэтиленгликоля в виде мелких капель и в паровой фазе. Унос составляет 10-120 г на 1000 нм3 газа. При температурах около 0°С и ниже ДЭГ становится вязким, желеобразным и осаждается на холодных поверхностях теплообменного оборудования. При этом ухудшается тепло ч о

со

S

обмен и уменьшается свободное сечение теплообменников, что приводит как к снижению производительности станции, так и к увеличению энергозатрат на подготовку газа к транспорту.

Цель изобретения - повышение надежности работы станции охлаждения газа, уменьшение энергозатрат и эксплуатационных расходов при подготовке природного газа к дальнему транспорту в условиях Крайнего Севера.

Цель достигается тем, что производится изменение состава абсорбента, уносимого газом с установок осушки газа, в сторону снижения концентрации диэтиленгликоля в нем за счет введения в осушенный газ модификатора, в качестве которого предлагается использовать трибутилфосфат, N-метилпирролидон, у -бутиролактон, эфиры ди- и триэтиленгликоля, пропилен- карбонат, диметилформамид, 1.3-бутанди- ол, а также смеси из перечисленных веществ в любом соотношении.

Изменение состава уносимого газом абсорбента может быть произведено двумя способами:

путем впрыска в осушенный газ до его охлаждения модификатора;

путем промывки осушенного газа до его охлаждения модификатором либо его смесями с диэтиленгликолем с помощью известного устройства в виде глухой тарелки наверху абсорбционной колонны.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ подготовки природного газа к дальнему транспорту отличается от известного тем, что производится изменение состава и физико-химических свойств абсорбента, уносимого с установок осушки газа, в сторону снижения концентрации в нем диэтиленгликоля за счет введения мо-. дификаторэ в осушенный газ в количестве, определяемом уравнением

m g М

0.4 - 0.015 t° 85 4-1,61°

где m - количество модификатора в г/1000 нм3 газа;,

М - средняя молекулярная масса модификатора;

g -унос ДЭГ с газом, г/1000 нм3 газа;

t-температура газа, °С.

Известен способ подготовки природного газа, заключающийся в осушке природного газа диэтиленгликолем с последующим охлаждением газа на станции охлаждения. Однако при таком способе подготовки природного газа диэтиленгликоль. находящийся в осушенном газе, во время охлаждения газа на станции охлаждения осаждается на теплообменном оборудовании этой станции

и его слой нарастает с увеличением количества пропущенного газа, что приводит к снижению производительности станции и к увеличению энергозатрат на подготовку газа к транспорту.

в предлагаемом способе изменение состава и физико-химических свойств абсорбента за счет введения модификатора в осушенный газ при охлаждении газа на станциях охлаждения позволяет устранить

налйпанйе диэтйленгликоля на холодных поверхностях теплообменного оборудования. Образование на металлической поверхности теплообменного оборудования пленки абсорбента объясняется смачивающими свойствами. В дальнейшем при охлаждении газа накапливания абсорбента на станках теплообменного оборудования не происходит.

В Предлагаемом способе подготовки

природного газа к дальнему транспорту

предотвращение налипания ДЭГ на холодных поверхностях теплообменного оборудования позволяет не только повысить производительность станции охлаждения

газа, но и уменьшить энергозатраты и эксплуатационные расходы при подготовке газа к транспорту. Способ позволяет уменьшить объем закупки и доставки ДЭГ на Крайний Север, что уменьшит также эксплуатационные расходы на подготовку газа. Изменение состава уносимого газом абсорбента может быть произведено двумя способами:

путем впрыска в осушенный газ до его

охлаждения модификатора;

путем промывки осушенного газа до его охлаждения модификатором с помощью известного устройства в виде глухой тарелки наверху абсорбционной колонны.

Предлагаемые способы ввода модификатора для изменения состава и физико-химических свойств абсорбента поясняются фиг.1 и 2.

По первому способу (фиг.1) сырой теплыйтаз с температурой выше 15° С поступает по трубопроводу 1 в абсорбционный аппарат 2, где производят осушку диэтиленгликолем, который поступает по трубопроводу 3 в абсорбционный аппарат, далее

осушенный газ поступает в сепаратор 4, где отбивается часть уносимого газом абсорбента, и по трубопроводу 5 поступает в сме- ситель 6, куда производят впрыск модификатора поступающего по трубопро воду 7, далее по трубопроводу 8 газ постуnaet на станцию охлаждения 9, затем по трубопроводу 10 в сепаратор 11 и по трубопроводу 12 в магистральный газопровод. Отделенный от газа в аппаратах стации охлаждения 9 и в сепараторе 11 конденсат, представляющий собой смесь диэтиленгли- коля| с модификатором, по трубопроводам

13и

мере

14 поступает в приемник 15, откуда по

накапливания направляется по трубопроводу 16 на разделение. Отработанный диэтиленгликоль по трубопроводу 17 направляют на регенерацию.

ho второму способу (фиг.2), с помощью которого достигается та же цель изобретения; сырой газ на осушку поступает по трубопроводу 1 в абсорбционный аппарат 2, где производят осушку диэтиленгликолем, который по трубопроводу 3 поступает в аб- сорбщионный аппарат 2, а по трубопроводу 4 подается модификатор на глухую изолированную тарелку 5 и далее осушенный и обработанный модификатором газ поступает в сепаратор 6, а по трубопроводу 7 в станцию охлаждения газов 8, После этого газ по трубопроводу 9 поступает в сепаратор 10 и по трубопроводу 11 в магистральный газопровод. Отбиваемый а сепараторе 6 абсорбент возвращается а изолированию тарелку 5, поэтому состав модификатора постепенно изменяется и в нем накапливается ДЭГ, В связи с этим по мере необходимости производится замена отработанного модификатора свежим. Смесь ДЭГ с модификатором, поступившая по трубопроводам 12, 13 и 14 из глухой тарелки 5, станции охлаждения газа 8 и сепаратора 10, собирается в сборной емкости 15 и далее по трубопроводу 16 подается на разделение, ДЭГ, подаваемый для о:сушки газа, по тру- бопро оду 17 направляется на регенерацию.

ДлЬ экспериментальной проверки определения степени налипания абсорбентов (композиции ДЭГ + модификатор) на холодной поверхности стакан с исследуемым раствором

термостатировали. при температуре

t (опыты проводили при трех температурах: 0°С, 10°С и минус 10°С)В раствор погружали металлические пластинки с общей площадью поверхности S м2. После установления равновесия пластинки вынимали и по их привесу G рассчитывали величину д, характеризующую свойства абсорбента к налипанию:

. g-i/s,

где g - количество абсорбента, налипающего на 1 м2;

G - привес пластинки;

S - общ.эя площадь поверхности пласт- нож.

В качестве модификатора исследовали N-метилпирролидон: трибутилфосфат, у - бугиролактон и смесь N-метилпирролидона с трибушлфосфатом (1:1).

При использовании комбинированного

модификатора (смесей из двух или более

компонентов) величина М в формуле 1 определяется как средняя молекулярная масса

по формуле

М MIXI.

где MI - молекулярная масса 1-го компонента смеси;

xi - его мольная доля.

Сравнительные результаты по Определению количества налипающего абсорбента на холодных поверхностях теплообменного оборудования при использовании различных модификаторов в разных соотношениях приведены в таблице и описаны в примерах.

П р и м е р 1. Исследовали диэтиленгли- коль при температуре -7,7°С, Налипаие 776 г/м2. .

П р и ме р . Исследовали диэтиленгликоль при 0°С. Налипание 332 г/м2.

П р им е р 3. Исследовали диэтиленгли- коль при 10°С, Налипание 220 г/м2.

П р и м е р 4. Исследовали смесь N-метилпирролидона (МП) с диэтиленгликолем при -ТО°С. Состав смеси m/g 0,79 г/г. Налипание 28 г/м2.

П р и м е р 5. Исследовали смесь МП с ДЭГ при -10°С. Состав смеси m/g 100 г/г. Налипание 11 г/м .

Примерб. Исследовали смесь МП с ДЭГприО°С. Состав смеси m/g 0,47:1 г/г. Налипание 56 г/м .

П р и м е р 7. Исследовали смесь МП с ДЭГ при 0°е. Состав смеси m/g 1,00:1 г/г. Налипание 8 г/м2.

П р и м е р 8. Исследовали смесь МП с ДЭГ при +10°С. Состав смеси m/g 0,25 г/г. Налипание 26 г/м2.

П р и м е р 9. Исследовали смесь МП с ДЭГ при +10°С. Состав смеси m/g 0,50 г/г. Налипание 10 г/м ,

Пример 10. Исследовали смесь три- бутилфоефата (ТБФ) с ДЭГ при -10°С. Состав смеси m/g 2,12 г/г. Налипание 25 г/м2.

П р и м е р 11, Исследовали смесь ТБФ с ДЭГ при 0°С. Состае смеси m/g 1,25 г/г, Налипание 24,0 г/м2.

П р и м е р 12. Исследовали смесь ТБФ с ДЭГ при ТО°С. Состав смеси m/g 0.66 г/г, Налипание 20 г/м2.

П р и м е р 13. Исследовали смесь у -бутиролактона(БЛ)сДЭГпри-10°С. Состав смеси m/g 0.69 г/г. Налипанме 29 г/м2.

Пример 14. Исследовали смесь Б Л и ДЭГ при 0°С. Состав смеси m/g 0,40 г/г. Налипание 52 г/м .

П р и м е р 15. Исследовали смесь БЛ с ДЭГ при 10°С. Состав смеси m/g 0,21 г/г, Налипание 23 г/м2.

Пример 6. Исследовали смесь МП и ТБФ (1:1) с ДЭГ при -10°С. Состав смеси m/g 1,46 г/г. Налипание 25 г/м .

Пример 17. Исследовали смесь МП и ТБФ (1:1) с ДЭГ при 0°С. Состав смеси m/g - 0.86 г/г. Налипание 54 г/м2.

Из таблицы видно, что применение различных модификаторов позволяет избежать налипания абсорбента, так как образующийся на холодной поверхности теплооб- менного оборудования тонкий слой абсорбента, содержащего модификатор диэтиленгликоля, не обладает способностью к сцеплению и его толщина в отличие от немодифицированного ДЭГ не увеличивается со временем.:

Изобретение относится к области под- готовк 1 природного газа к транспорту. Цель - повь шение надежности работы станции охлаждения газа, уменьшение энергозатрат и эксплуатационных расходов при подготовке природного газа к дальнему транспорту в условиях Крайнего Севера. Цель достигается тем, что производится изменение состава и физико-химических свойств абсорбента, уносимого с установок осушки газа, в сторону снижения в нем содержания диэтиленгликоля за счет введения модификатора в осушенный газ в количестве, определяемом уравнением . ., 0,4 -0,0151° m g M ----:--- , 85 + 1,6t° где m - количество модификатора, г/1000 нм газа; М - средняя молекулярная масса модификатора; g - унос диэтиленгликоля с газом, г/1000 нм3 газа; t° - температура газа, °С. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. (Л t

Формулаизобретения 1. Способ подготовки природного газа к транспбрту, включающий его абсорбционную осушку диэтиленгликолем, охлаждение и подачу в газопровод, отличающийся тем, что, с целью уменьшения налипания абсорбента на стенки оборудования, в газо- пый поток после осушки вводят модификатор, выбранный из группы: N-метилпирролидон, у -бутиролактон, .эфирм гликолем, трибутилфосфат, пропи- леикарбонат, диметилформаммд, 1,3-бутан- дмол или их смеси в количестве, удовлетворяющем условию

,, 0,4 -0,015 t°

m g М -------- ,

85 + 1.6t°

Количество налипающего абсорбента на холодных поверхностях при использовании

различных модификаторов диэтиленгликоля

где m - масса модификатора, г на 1000 нм газа;

g - унос диэтиленгликоля с газом, г на 1000 нм3 газа;

t°.- температура холодных поверхностей станции охлаждения газа, °С;

М - молекулярная масса модификатора или средняя молекулярная масса его смеси.

Смесь N- метил- пирролидона с трибутилфосфа- том (1:1)

-10,0

То же

0,0

Продолжение таблицы

25

54

-53

-53