Способ регенерации абсорбентов процесса осушки газа Советский патент 1993 года по МПК B01D53/26 

Изобретение относится к способам очистки от растворимых солей высококонцентрированных минерализованных гликолевых растворов, применяемых для осушки природного газа перед его транспортировкой.

Цель изобретения - снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что вводят высаливающий агент в количестве, определяемом уравнением:

п Свыс (100-Со)-100 Со -В6 (100-Свыс)

где п - подача высаливателя, мас,%;

Со и Свыс - начальная и конечная концентрации хлорида натрия в рабочем растворе мас.%.

В - остаточное солесодержание хлорида натрия в рабочем растворе, мас.%.

Выведенная экспериментальным путем зависимость дает возможность снижать содержание солей в высококонцентрированных гликолевых растворах до заданных концентраций, что позволяет избегать процессов солеотложений нз-теплопередаю- щих поверхностях технологического оборудования, а значит и уменьшить энергозатраты в процессе регенерации ДЭГа.

Удаление солей из ДЭГа улучшает его сорбционные. свойства, что также ведет к уменьшению энергозатрат.

К снижению вредного воздействия на окружающую среду приведет применение таких высаливателей. как бутанон-2, бутанол-2 и этилацетат.

Авторами экспериментальным путем выявлена зависимость, по которой можно управлять фазовым равновесием процесса кристаллизации солей в высококонцентрированных минерализованных гликолевых растворах в зависимости от исходной концентрации солей до необходимой конечной концентрации солей.

СО

с

со

о со

со

При использовании предлагаемого способа высаливания солей регенерация высококонцентрированных минерализованных гликолевых растворов упрощается до одностадийного процесса, при этом значительно, сокращается теплообменное оборудование, по сравнению с прототипом.

Снижение энергозатрат осуществляется за счет того, что процесс высаливания проходит при нормальных условиях (температура 25°С, давление атмосферное).

Кроме того, в процессе кристаллизации солей из раствора удаляются мехпрммеси, что также влияет на кач ество регенерированного ДЭГа и снижает энергозатраты (если процесс удаления мехпримееей вести отдельной стадией).

Итак, предлагаемый способ регенерации абсорбентов позволяет исключить процесс осаждения солей на стенках теплообменного технологического оборудования, уменьшить расходы высаливающего агента, улучшить сорбционные свойства ДЭГа, используемого для сушки природного газа; применение предложенных высаливающих агентов позволяет снизить процесс вредного воздействия на окружающую среду по сравнению с прототипом.

Предложенный способ иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. Для выявления оптимальных соотношений водносолевого раствора диэтиленгликоля (ДЭГа) и высаливателя при 25°С была изучена система хлорид натрия - вода - диэтиленгликоль - высалива- тель. При этом исследованы системы (ЫаСЬНаО-ДЭГ): высаливатель с соотношением 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 как представляющие непосредственный технологический процесс. Исследования процесса высаливания выполнялись изотермическим методом.

В качестве высаливателя были использованы органические вещества, обладающие более низкой степенью токсичности, летучести, воспламеняемости и т. д. по сравнению с прототипом.

Сущность способа состоит в том, что варьируя количеством прибавляемого в раствор высаливателя можно понижать до необходимого уровня солесодержание раствора, или говоря по иному, управлять фазовыми равновесиями в многокомпонентных солевых гликолевых системах.

В заранее приготовленный минерализованный водно-гликолевый раствор добавляли высаливатель в заданном соотношении (см. табл.). При помощи мешадки смесь тщательно перемешивалась в термо- статируемой емкости при температуре эксперимента 25°С. Равновесная жидкая фаза,

свободная от кристаллов, подвергалась химическому анализу.

В растворе определяли содержание ионов хлора меркулометрическим методом,

плотность - ариометрическим методом, вязкость по ГОСТ 33-82.

В качестве рабочей системы был использован минерализованный водноглико- левый раствор следующего состава: вода 1,23 мас.%, NaCI - 4,05 мас.%, ДЭГ - остальное

Результаты опытов с использованием разных высаливающих агентов при заданных соотношениях представлены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что добавка к гликоле- вому раствору высаливающих агентов бута- нола-2 этилацетата или ацетона в соотношении 1:4 понижает растворимость хлорида натрия более чем в 5 раз. А это

значит, что подачей определенного количества высаливающего агента, можно добиться содержания солей в абсорбентах, близкого к значению растворимости соли в чистых высаливающих агентах (бутаноне-2,

бутаноле-2, этилацетате и ацетоне).

Пример 2. Состав, рабочей смеси мас.%; НаО 1,25, NaCI 4,05, ДЭГ - 94,72.

В экспериментах использовали высушенный, измельченный хлорид натрия марки х.ч., изопропанол, бутанол-2-, бутанон-2, этилацетат марки Ч, диэтиленгликоль марки тех.

Результаты опытов с использованием различных растворителей при заданном соотношении представлены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что высаливающий эффект зависит от соотношения (№С1-Й20-ДЭГ): высаливатель. С увеличением расхода высаливателя уменьшается

солесодержание в гликолевых растворах;

ацетон, этилацетат и бутанон-2 оказывают

более высаливающее действие, чем у изо.пропанола. При соотношении водногликолеврго раствора и высаливателя 1:4

отмечено понижение растворимости хлорида натрия более чем в пять раз.

Правильность выбранного высаливателя была подтверждена путем сравнения оценки нормы расхода (п) высаливателя по

формуле

п Саыс.(ЮО-Со) 100 Со В6(100-Свыс)

где Со и Свыс - начальная и конечная концентрации хлорида натрия в гликолевом растворе, мас.%; .

В - остаточное солесодержание хлорида натрия в рабочем растворе, мас,% (со

гласно требований проектировщиков, нято остаточное солесодержание в ДЭ 1,0 мае. %)

бутанол-2

1.20(100-4.05)100 9Й я. 4,05-1,00(100-1,20)

изопропанол

1.60(100-4.05) 100 „„ ц 4,05 1,00(100-1,60)

бутанон-2

0.80(100-4.05) 100 1П ... 4,05-1,00(100-0,80)

этилацетат

0.80(100 -4.05)

100

4,05 1,00(100-0,80)

.

ацетона

0.68(100-4.05) 100 4,05 1,00(100 -0,68)

Для ацетона, этилацетата и бутанона-2 норма расхода очень близка и колеблется в пределах 16,7-19,1 и меньше чем в полтора раза по сравнению с изопропанолом.

ПримерЗ. В дополнение к лабораторным исследованиям способ регенерации абсорбентов прошел опытно-промышленные испытания.

Предложенный способ регенерации осуществляется следующим образом, Загрязненный минерализованный диэтиленг- ликоль (ДЭГ), подлежащий очистке, по рабочему трубопроводу подается на смешение с высаливателем. При смешении ДЭГа с высаливателем происходит в осадок. Образовавшуюся смесь пропускают через фильтр для отделения твердой и жидкой фаз. Отделившуюся твердую фазу удаляют, а фильтрат подается на нагрев для разделения очищенного ДЭГа и высаливателя.

Рабочие параметры опытно-промышленной установки представлены в табл. 2, при этом в период работы установки в качестве высаливателя был использован ацетон.

Полученные результаты работы опытно- промышленной установки подтверждают, что с увеличением доли высаливателя уменьшается солесодержание з гликолевых

растворах.

Из вышеизложенного материала можно сделать вывод, что предложенный способ регенерации абсорбентов обладает следующими преимуществами процесс высзлива0 ния не зависит от качественного состава солей и от степени засолонения гликоля; возможность проведения процесса высали- вания солей из высококонцентрированных минерализованных гликолевых растворов

5 без предварительного удаления воды: решается комплексность процесса, а именно: удаляются растворимые соли и нерастворимые механические приме.си; не ограничен . по производительности; значительно сокра0. щается металлоемкость процесса; снижение энергозатрат за счет проведения процесса высаливания при нормальных условиях; поддается полной автоматизации; может реализоваться за счет увеличения ин5 тенсивности использования действующих установок регенерации ДЭГа или метанола при частичной реконструкции соответствующей технологической схеме.

Формула изобретения

0 1. Способ регенерации абсорбентов процесса осушки газов, включающий обработку высококонцентрированных минера- лизованных гликолевых растворов высаливающим агентом, отличающий5 с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, высаливающий агент вводят в количестве, определяемом из уравнения:

100

п Свыс(ЮО -Со)

Со В6 (100 -Свь,с)

где п - количество высаливателя. мас.%;

Со и Соыс. - начальная концентрация в нерегенерированном растворе и конечная концентрации хлорида натрия в растворе, высаливателя, мас.%;

В - остаточное содержание осадка хлорида натрия в регенерированном растворе, мас.%.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве высаливающего агента используют бутанон-2, или бутанол-2, или этилацетат.

Т а б л и ц а 1

Значение изменений концентраций солесодержания высококонцентрированных растворов ДЭГа при различных соотношениях (ДЭГ:№С :Н20) :высаливатель

Область применения: изобретение относится к способам очистки от растворимых солей и мехпримесей высококонцентрированных гликолевых растворов, применяемых для осушки природного газа перед его транспортировкой. Сущность изобретения; в высококонцентрированный раствор гликоля, содержащий соли, вводят высаливающий агент в количестве, определяемом Свыс (100-Со) 100 уравнением п - , Со-С6 (100-СВыС) где п - подача высаливающего агента, мас.%, Со и Свыс - начальная и конечная концентрации хлорида натрия в рабочем растворе, мас.%, В6 - остаточное солесо- держание хлорида натрия в рабочем растворе, мас.%. В качестве высаливающего агента используют бутанол-2, или бутанол-2 или этилацетат. 1 п. ф-лы. 3 табл.

Таблица2 Изменение концентрации солесодержания в гликолевом растворе

Результаты опытно-прошшпеншх исшташА

Т л 6.л и ц 3