Способ абсорбции углеводородныхгАзОВ Советский патент 1981 года по МПК B01D53/14 

Изобретение относится к способам абсорбции углеводородных газов, преимущественно нефтяных попутных газов и вторичных нефтезаводских газов, и может найти применение в нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей, газо перерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности. Известен способ абсорбции- углеводородных газов путем предварительного насыщения абсорбента легкими углеводородами 1 . Недостатком этого способа является то, что он эффективен только при абсорбции бедных сухих газов с низкими концентрациями целевых углеводородов пропана и бутанов. Известен способ абсорбции углеводородных газов путем предвари- . тельного отбензинивания сырого богатого целевыми углеводородами газа, заключающийся в том, что насыщенный абсорбент после абсорбции смешивается с сырым газом, поступающим на абсорбцию, и оба потока охлаждаются в одном холодильнике r2j. Недостатком известного способа является то, что в средней зоне абсорбера процесс абсорбции идет значительно менее эффективно, чем в вер ней и нижней его частях в результате снижения движущей силы процесса, за счет десорбции тяжелых компонентов при повыиении температу1Ж1 в процессе их абсорбции в нижней части аппарата. Кроме того, эвапорационное пространство в нижней части абсорбера, служащее для отделения насыщенного абсорбента от образовавшегося продукта смешения, увеличивает высоту аппарата и энергетические затраты на проведение процесса. Известен также способ абсорбции углеводородных газов путем противоточного контактирования газовой смеси с жидким абсорбентом в многоступенчатом абсорбере с получением после каждой ступени насыценного абсорбента и охлаждения абсорбента з. Недостатком указанного способа является то, что,несмотря на дополнительные энергетические затраты на охлаждение абсорбента, в абсорбере остаются тарелки по высоте аппарата, которые практически не участвуют в процессе массообмена между абсорбентом и газов в результате снижения движущей силы процесса в средних зонах каждой секции абсорбера. Кроме того, промежуточные холодильники абсорбента работают малоэффективно. Цель изобретения - интенсификация процесса. Поставленная цель достигается тем что насьщенный абсорбент подают на вышележащую ступень, При этом охлаждение абсорбента осуществляют между ступенями. На чертеже изображена схема абсорбера, реализующего предлагаемый способ. Абсорбер состоит из корпуса 1 с тремя ступенями 2-4, разделенными между собой глухими тарелками 5 и 6 и линии 7 ввода сырого газа, линии 8 подачи тощего абсорбента, насоса 9 для подачи абсорбента с низа ступени 2 на верхнюю тарелку ступени 3, холодильника 10, линии 11 подачи абсорбента в ступень 3, насоса 12 для подачи абсорбента с низа ступени 3 на верхнюю тарелку ступени 4, холодильника 13, линии 14 подачи абсорбента в ступень 4, линии 15 вывода насыщенного абсорбента и линии 16 вывода сухого газа. Способ осуществляют следующим образом. . . В корпус 1 под нижнюю тарелку ступени 2 по линии 7 подают сырой газ, а на верхнюю тарелку ступени 4 подают тощий абсорбент по линии 8. С низа ступени 2 абсорбент, насыщенный в основном бутанами и пентаНами, забирают насосом 9, прокачиваю через холодильник 10, где охлаждают его на 10-20с и подают по линии 11 на верхнюю тарелку ступени 3, где происходит в основном абсорбенция пропана из сырого газа охлажденным абсорбентом, насыщенньвд в ступени 2 бутанами и пентанами. С низа ступ ни 3 абсорбент, насьвденный уже бутанами, пентанами и пропаном, забирают насосом 12, прокачивают через холодильник 13, где охлаждают его еще на 10-20 с и подают на линии 14 на верх нюю тарелку ступени 4, где происходи абсорбция этана из сырого газа переохлажденным абсорбентом, насыщенным в ступенях 2 и 3 бутанами, пентанами и пропаном. Сырой газ в нижней ступени 2 объединяется пе.нтанами и бутанами и через глухую тарелку 5 поступает под нижнюю тарелку ступени 3, S которой он объединяется пропаном и с верхней тарелки ступени 3 через глухую тарелку 6 поступает под нижнюю тарелку ступени 4, где объеди няется в основном этаном, а с верха корпуса 1 выходит сухой газ, который по линии 16 направляют в магистральный газопровод (на чертеже не показа Насьпденный абсорбент с низа ступени направляют по линии на десорбцию Количество ступеней может быть от двух до пяти, в зависимости от высоты абсорбера и его назначения, смотр для извлечения каких углеводородов он применяется. Предпочтительно для извлечения пропана и этана в качестве целевых углеводородов применять трехсекционные абсорберы. Таким образом, в результате многоступенчатой абсорбции достигается су(цественная интенсификация процесса за счет снижения средней температуры абсорбции, использования углеводородов сырого газа в смеси с тощим абсорбентом в качестве поглотителя более легких углеводородов из сырого газа, увеличения движущейсилы процесса в средней части абсорбера, что в конечном -счете позволяет улучшить технико-экономические показатели работы абсорбционной установки при разделении многокомпонентных углеводородных газов. Способ абсорбции углеводородных газов проверен путем математического моделирования процесса с помощью ЭВМ Минск-22 в сравнении с фактическими показателями работы промышленного абсорбера, производительностью по газу 48000 , оборудованного 30-ю тарелками с круглыми колпачками. П р и,м е р. Расчеты проводят по исходным данным фактической работы промышленного, односекционного абсорбера, имеющего 30 рабочих тарелок, производительность по газу 48000 нм ч, расход 1ощего абсорбента 50 т/ч, средняя температура абсорбции (-3) С, давление 40 кг/см , коэффициент извлечения пропана составляет 0,85. На первом этапе расчетов устанавливают адекватность математической модели промышленному абсорберу, а на втором проводят расчет секционированного абсорбера по новому способу абсорбции углеводородных газов. Расчеты показали, что абсорбер по предлагаемому способу абсорбции углеводородных газов имеет лучшие показатели по извлечению углеводородов из сырого газа по сравнению с промьвиленным абсорбером по известному способу. Так, коэффициент извлечения этана в предлагаемом способе равен 0,39 против 0,16 в известном. Коэффициенты извлечения пропана, бутана и пентана также вьвие в предлагаемом способе и соответственно равны 0,99; 1,0 и 1,0 против 0,035; 0,93 и 0,98 в известном способе. Средняя температура абсорбции в предлагаемом способе равна. (-8)с, а. в известном (-3)С. Соотношение абсорбент-газа на верхней тарелке выше в предлагаемом способе и со- ставляет 1,35 л/м против 1,17 л/м визвестном способе. Наиболее рациональными параметрами процесса абсорбции углеводород ых газов являются давление 2070 кг/см ; средняя температураt в первой секции 20-30 с, во второй секции , в третьей секции 1020 С; соотношение абсорбент-газ 0,9-1,4 л/м.

Основные параметры абсорбции углеводородных газов по предлагаемому способу в сравнении с показателями работы известного абсорбера представлены в таблице.

Число секций в абсорбере, шт

Количество рабочих тарелок, шт: всего в абсорбере

в первой секции

, во второй секции

в третьей секции

Давление в абсорбере, кг/см

Расход сырого газа, тыс,-- им /ч Расход тощего абсорбента, т/ч

Соотнтэшение абсорбент -газ на щ&ней тарелке абсорбера, л/м

Температура, °С

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа абсорбции угле-, водородных газов применительно к современной установке низкотемпера- ,, турной абсорбции природного газа мсйцностью 100 т с.т/год составляет более 250000 руб. в год.

Формула изобретения . 1. Способ абсорбции углеводородных газов путем противоточного контактирования газовой смеси с жидким абсорбентом в многоступенчатом

1,35

1,17

абсорбере с получением после каждой ступени насьоценного абсорбента и охлаждения абсорбента, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, насыщенный абсорбент подают на вышележащую ступень.

2,Способ.ПОП.1, отличающийся тем, что охлаждение абсорбента осуществляют между ступенями.

Источники информ ии, принятые во вниманиепри экспертизе

gffj

i

g

Сырой аз

/

/

/

Несыщенн1гш

AJ afcopfenm

3

,f

JL

7/

Y

fff