Способы осушки пирогаза и регенерации абсорбента

На практике развиваемый методический подход позволяет получать более высокие концентрации регенерированного гликоля без значительного увеличения степени его деструкции. При этом возникает задача не только минимизации температуры гликоля на теплопередающей поверхности, но и оптимизации в зоне регенерации (на что ранее практически не обращалось внимания). Следовательно, появляются возможности разработки систем регенерации нового поколения, в которых оптимизируется степень деструкции гликоля при его регенерации и одновременно повышается концентрация регенерированного гликоля.

7. ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ,

ИСПОЛЬЗУЮЩИЕСЯ ПРИ АБСОРБЦИОННОЙ ОСУШКЕ ГАЗА

7.1. СПОСОБЫ ОСУШКИ ГАЗА.

Краткое описание.

На рис. 1 представлена технологическая схема осушки газа, в которой после первичной сепарации осуществляется контакт газа с влагой, отпаренной и сконденсированной из насыщенного абсорбента, с последующей вторичной сепарацией газа от капельной влаги.

Газ подают на первичную сепарацию в сепаратор /, где от газа отделяется капельная влага, после чего газ с унесенной со стадии первичной сепарации капельной влагой, содержащей растворенные в ней соли, подают в контактор 2, где осуществляется его контактирование с отпаренной и сконденсированной на стадии регенерации водой, не содержащей солей, в результате которого газ с капельной влагой со сниженной концентрацией солей после сепарации в сепараторе 3 поступает на осушку в абсорбер 4. Насыщенный влагой абсорбент из абсорбера 4 подают на регенерацию в регенератор 5. Выделенные из абсорбента пары влаги конденсируются в холодильнике 6 и попадают в контактор 2, а регенерированный абсорбент подают на осушку газа в абсорбер 4.

Эффективность.

Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить эксплуатационные затраты, связанные с попаданием солей в абсорбент и последующим отложением их в технологическом оборудовании.

Рис. 1 Технологическая схема осушки природного газа:

/ - первичный  сепаратор;  2 - контактор; 3 - сепаратор;  4 - абсорбер; 5 -

регенератор;   6 - холодильник;   7-10 - линии подачи; // - испаритель; 12 -

выветриватель; 13 - теплообменник; 14 - емкость

Разработчик.

ДАО ЦКБН ОАО "Газпром" (142100, Московская обл., г. Подольск, Комсомольская, 28).

Краткое описание.

Предложенный способ осушки может быть использован для глубокой осушки нефтяного газа.

На рис. 2 представлена технологическая схема осуществления предложенного способа осушки газа.

Сырой газ подают в абсорбер / через штуцер подачи сырого газа 6 в сепарационную секцию 2, в которой отделяют капельную жидкость. Отсепарированный от жидкости газ затем направляют в абсорбционную секцию предварительной осушки газа 3, на которой осуществляют противоточный контакт с частью регенерированного абсорбента, подаваемого через штуцер 8 и таким образом извлекают основную часть влаги из газа.

Далее газ направляют на ступень окончательной осушки 4, где происходит противоточный контакт с абсорбентом высокой концентрации, который подают через штуцер 9. Осушенный газ после фильтрации от абсорбента на ступени 5 выводят в виде готового продукта через штуцер 7.

Смесь насыщенных абсорбентов выводят из абсорбера / через штуцер 10, после чего ее дросселируют, снижая давление на регулирующем клапане 12, и подают в выветриватель 13, газы выветривания отбирают через штуцер 15, а абсорбент через штуцер выветренного абсорбента 16 направляют на фильтр 17.

Рис. 2. Технологическая схема осушки газа:

/ - абсорбер; 2 - сепарационная секция; 3, 4 - абсорбционная секция пред­варительной и окончательной осушки газа; 5 — фильтрующая секция; штуце­ра: 6 - подачи сырого газа, 7 - выхода осушенного газа, 8 - подачи частично регенерированного абсорбента, 9 - подачи абсорбента высокой концентрации, 10 - выхода насыщенного абсорбента, // - выхода отсепарированной жидкости, 14 - входа насыщенного абсорбента, 15 - выхода газа выветривания, 16 -выхода выветренного абсорбента, 28 - подачи насыщенного абсорбента, 29 -выхода отпаренной воды, 30 - выхода частично регенерированного абсорбен­та; 31 - подачи несконденсированных паров, 32 - подачи части насыщенного абсорбента, 33 - подачи сырья с низа колонны, 34 - выхода остатка,  35 - выхода   несконденсированных паров,   36 - подачи хладагента,, 37 –выхода из дефлегматора, 38 - подачи отпарного газа, 39 - отбора высоко конденсированного абсорбента; 40 - подачи высоко конденсированного абсорбента на орошение, 41 - выхода несконденсированных паров, 42 - отбора углеводо­родного конденсата, 43 - отбора рефлюкса; 12 - регулирующий клапан; 13 -выветриватель; 17 - фильтр; 18, 19 - теплообменники; 20, 21 - ректифика­ционная колонна для частичной и окончательной регенерации абсорбента; 22 - конденсатор; 23 - рефлюксная емкость; 24-27 - насосы

Отфильтрованный поток насыщенных абсорбентов делят на две части. Одну часть подают на теплообменник 18, в котором ее нагревают частично регенерированным гликолем и подают через штуцер 28 в ректификационную колонну частичной регенерации 20 в качестве сырья. Другую часть подают на теплообменник 19, где ее нагревают высококонцентрированным потоком абсорбента, который отбирают через штуцер 39 колонны 21.

Из теплообменника 19 насыщенный абсорбент подают на дефлегматор через штуцер 36, из которого его отбирают через штуцер 37 и подают в качестве второго сырьевого потока в ректификационную колонну частичной регенерации 20 через штуцер 32.

Отпаренную влагу отбирают через штуцер 29 и подают на конденсацию в воздушный холодильник 22. После конденсации поток подают в рефлюксную емкость 23, из которой несконденсированные пары отводят через штуцер 41. Водяной конденсат через штуцер отбора рефлюкса 43 отбирают насосом 24. Часть его направляют на орошение колонны 20, а оставшуюся часть сбрасывают в дренаж или используют для промыва сырого газа, конденсат легких углеводородов отбирают через штуцер 42.

Основную часть потока частично регенерированного абсорбента, отбираемого из колонны 20 через штуцер выхода частично регенерированного абсорбента 30, после утилизации тепла в теплообменнике 18 насосом 25 подают через штуцер 8 в абсорбер / на контакт с сырым газом для предварительной осушки его от воды.

Другую часть потока горячего частично регенерированного абсорбента из колонны 20 подают через штуцер подачи сырья 33 на вторую ступень ректификации в ректификационную колонну окончательной регенерации 21. Отсепарированный и сконденсированный абсорбент отбирают из колонны 21 в виде жидкостного потока через штуцер 39. Небольшую часть потока абсорбента через штуцер 40 возвращают в колонну 21 для орошения. Остальную часть после охлаждения в теплообменнике 19 насосом 26 подают через штуцер 9 в абсорбер / на окончательную ступень осушки 4 для окончательного извлече­ния влаги из предварительно осушенного газа в абсорбционной секции предварительной осушки газа 3.

Из колонны 21 остаток отбирают через штуцер 34, а несконденсированные пары через штуцер 35 вакуумным насосом 27 подают в колонну 20 через штуцер 21.

Часть несконденсированных паров верха колонны 21 может использоваться в качестве отпарного газа при подаче его в колонну 21 через штуцер 38.

Эффективность.

Применение предложенного способа осушки газа позволит повысить качество подготовки газа, повысить надежность работы установки осушки газа, увеличить сроки службы теплообменного и фильтрационного оборудования за счет повышения концентрации раствора при одновременном выводе из системы примесей (солей, смолистых веществ, механических примесей) и за счет подачи наверх абсорбера конденсата абсорбента.

Разработчик.

ДАО ЦКБН ОАО "Газпром" (142100, Московская обл., г. Подольск, Комсомольская, 28).

7.2. КОЛОННЫЙ АППАРАТ.

Краткое описание.

Предложенный колонный аппарат относится к абсорбционному оборудованию осушки и очистки природного газа абсорбентом.

Принципиальная конструкция абсорбера представлена на рис.3.

Аппарат работает следующим образом.

Сырой газ в смеси с конденсатом подается в нижнюю часть корпуса / через патрубок 2 и поступает в цилиндрические патрубки 16, где он закручивается завихрителями /7 и взаимодействует с углеводородным конденсатом, который абсорбирует тяжелые фракции. Жидкость за счет сил инерции отбрасывается к стенкам патрубков 16, поднимается вверх в виде пленки за счет сил трения и отводится через кольцевые зазоры в сепараторах 18. Выделившийся конденсат по сливному устройству 5 перетекает в нижнюю часть 6 колонного аппарата, откуда выводится через патрубок 20.

Отсепарированный от конденсата поток газа поступает на орошаемые сверху контактные ступени 4, где взаимодействует в прямоточно-центробежных элементах 13 с жидким абсорбентом, освобождаясь от влаги. Регенерированный жидкий абсорбент подается через патрубок 7 на верхнюю контактную сту­пень в приемный карман 15, откуда по сливному устройству 5 перетекает на нижележащую ступень.

Пройдя все контактные ступени 4, осушенный газ, унося с собой абсорбент, поступает в коалесцирующую ступень 8, где в патрубках 10 происходит укрупнение мелкодисперсных взвешенных в газе частиц абсорбента, которые отводятся через сливное устройство 11 в карман 15. Оставшиеся частицы абсорбента вместе с газом поступают в сепаратор 12, откуда жидкость отводится через сливное устройство 14 в карман 15.

Рис. 3. Колонный аппарат:

/ - корпус; патрубки: 2 -для подачи газа, 7 - подвода жидкого абсорбента, 16 -цилиндрический, 19, 20 -отвода насыщенного абсорбента и конденсата, 22 -вывода сухого газа; 8 -коалесцирующая ступень; 9 - основание; 10 - патрубок; 11, 14 – сливное устройство; 12 - сепаратор; 13 - прямоточно-центробежный элемент; 15 - прием­ный карман; 17 — завихритель; 18 - сепаратор; 21 -перегородка

Сухой газ выводится из аппарата через патрубок 22.

Насыщенный абсорбент по сливным устройствам 5 протекает в нижнюю часть 6 корпуса аппарата, откуда отводится через патрубок 19.

Эффективность.

Так как аппарат снабжен коалесцирующей ступенью, установленной между сепаратором и верхней контактной ступенью, выполненной в виде основания, снабженного патрубками, заполненными  стекловолокном, предотвращается унос абсорбента сухим газом и повышается эффективность разделения. Техническое решение использовано на объектах ОАО "Газпром" и нефтяной промышленности.

Разработчик.

ДАО ЦКБН ОАО "Газпром" (142100, Московская обл., г. Подольск, Комсомольская, 28).

7.3. КОЛОННЫЙ МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ.

Краткое описание.

Предложенный колонный массообменный аппарат предназначен для использования на установках подготовки и переработки газа и конденсата (рис. 4).

Аппарат работает следующим образом.

Газ подается снизу колонны, барботирует на тарелках через слой жидкости, подаваемой сверху, и выходит из колонны. На тарелке образуется определенный газожидкостной слой, избыток которого сливается через переливное устройство 3 на нижележащую тарелку 2.

Выход газа

Рис. 4. Колонный массообменный аппарат:

1 — корпус; 2 — тарелки;  3 — переливное устройство; 4 — вертикальный короб; 5 - элементы для слива; 6 - ороситель

Поверхностно-активные вещества, ингибиторы коррозии и примеси при контакте с жидкостью плавают на ее поверхности, значительно увеличивая вспениваемость системы, а следовательно, и высоту газожидкостного слоя на тарелке 2.

При увеличении высоты газожидкостного слоя жидкость стекает через элементы 5 для слива по всей высоте колонны и выводится из ее кубовой части. Вследствие этого поверхностно-активные и другие вещества, находящиеся на поверхности барботажного слоя, удаляются из колонны и не участвуют в дальнейшем процессе массоотдачи. В вертикальный короб сверху подается часть орошения для уменьшения вспенивания жидкости.

Эффективность.

Предложенная конструкция позволяет увеличить производительность аппарата за счет удаления поверхностно-активных веществ и примесей с поверхности барботажного слоя, благодаря чему значительно уменьшается вспенивание раствора. Техническое решение использовано в проектах ЦКБН и внедено в промышленность.

Разработчик.

ДАО ЦКБН, ВНИИГаз, ОАО "Газпром"

7.4. КОЛОННЫЙ АППАРАТ МАССООБМЕНА МЕЖДУ ГАЗОМ И ЖИДКОСТЬЮ.

Краткое описание.

Колонный аппарат для процессов массообмена между газом и жидкостью предназначен для проведения абсорбционных процессов осушки и очистки природного газа (рис. 5).

Аппарат содержит корпус с патрубками ввода и вывода газа и жидкости, внутри которого расположены сепараторы, глухая по жидкости тарелка, контактные ступени и коалесцирующая ступень, клапанная тарелка и вертикальная перегородка, делящая часть аппарата, в которой установлены контактные ступени, на две части, причем верхний торец перегородки соединен с клапанной тарелкой, клапаны которой над одной частью разделенной перегородкой колонны полностью открыты, а штуцер подачи жидкости расположен между верхней контактной ступенью и клапанной тарелкой.