УСТАНОВКА ОСУШКИ И ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Полезная модель относится к установкам адсорбционной осушки и очистки от сернистых соединений природных, нефтяных и других углеводородных газов и может быть использована в газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности для получения товарного газа.
В мировой практике известны трех - шести - адсорберные схемы осушки природных газов на цеолите. (Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. 2-е изд., - М., Химия, 1984, с.343)
Известна (4-х адсорберная) установка осушки и очистки природного газа от сернистых соединений, содержащая адсорберы с цеолитом, верх которых соединен с линиями подачи сырого газа и отвода газов регенерации и охлаждения, а низ - с линиями отвода товарного газа и подачи газов регенерации и охлаждения, печь нагрева газа регенерации, причем линия подачи газа охлаждения соединена с линией отвода товарного газа, линия подачи газа охлаждения снабжена последовательно установленным блоком низкотемпературной конденсации и ректификации, дожимной компрессорной станцией и блоком улавливания паров компрессорного масла, выход которого соединен с низом адсорберов, а линия отвода газа охлаждения соединена с печью нагрева газа регенерации. (Свидетельство РФ на полезную модель №12904, 7 МПК B 01 D 53/02, опубл. 27.02.2000, Бюл. №6)
Наиболее близкой к заявляемой по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является используемая на Оренбургском газоперерабатывающем заводе (4-х адсорберная) установка осушки и очистки природного газа от сернистых соединений (В.В.Николаев и др. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа. - М., Недра, 1998, с.67-70. Технологический регламент ТР 2-8-01
процесса адсорбционной очистки и осушки природного газа от меркаптанов первой очереди Оренбургского ГПЗ. Утв. гл. инженером - первым заместителем генерального директора ООО «Оренбурггазпром» 01.09.2001 г.)
Установка включает адсорберы с цеолитом, соединенные по схеме «режим адсорбции - режим регенерации - режим охлаждения», верх которых соединен с линией подачи сырьевого газа, линиями отвода газов регенерации и охлаждения, а низ - с линиями отвода товарного газа и подачи газов регенерации и охлаждения, линия подачи газа охлаждения соединена с линией отвода товарного газа, а линия отвода газа охлаждения соединена с последовательно установленными теплообменником и печью нагрева газа регенерации.
В известных установках при проведении планово предупредительных ремонтов адсорберы приходится выводить из рабочего процесса на 25 дней каждый, в результате чего происходят потери в объемах переработки газа и в целом снижается производительность установки.
Заявляемая полезная модель решает задачу повышения производительности и экономичности установки.
Поставленная задача в предлагаемой установке осушки и очистки природного газа от сернистых соединений включающая адсорберы с цеолитом, соединенные по схеме «режим адсорбции - режим регенерации - режим охлаждения», верх которых соединен с линией подачи сырьевого газа, линиями отвода газов регенерации и охлаждения, а низ - с линиями отвода товарного газа и подачи газов регенерации и охлаждения, причем линия подачи газа охлаждения соединена с линией отвода товарного газа, а линия отвода газа охлаждения соединена с последовательно установленными теплообменником и печью нагрева газа регенерации, решается тем, что адсорберы соединены с возможностью поочередного переключения двух из них в «режим ожидания».
Предлагаемая полезная модель отличается от указанной выше, наиболее близкой к ней, тем, что адсорберы соединены с возможностью поочередного переключения двух из них в «режим ожидания».
Технический результат, достигаемый за счет наличия отличительного признака, заключается в возможности обеспечения гибкого графика работы адсорберов при проведении планово-предупредительных ремонтов без потерь в объемах переработки газа и увеличении мощности установки по переработке сырьевого газа. Адсорберы, находящиеся в «режиме ожидания» в любой момент могут быть включены в рабочий процесс, что позволит сократить время простоя на проведение ремонта адсорберов и повысить экономичность установки.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков в предлагаемой установке обеспечивает повышение производительности и экономичности установки.
На чертеже представлена схема предлагаемой установки осушки и очистки природного газа от сернистых соединений.
Установка содержит сепаратор 1 с линией 2 подачи сырьевого газа, адсорберы 3 с цеолитом (NaX), верх которых соединен с линией 2 подачи сырьевого газа, линиями 4 и 5 отвода газов регенерации и охлаждения соответственно. Низ адсорберов 3 соединен с линией 6 отвода товарного газа, а также с линиями 7 и 8 подачи газов регенерации и охлаждения соответственно. Линия 8 подачи газа охлаждения соединена с линией 6 отвода товарного газа, а линия 5 отвода газа охлаждения соединена с последовательно установленными теплообменником 9 и печью 10 нагрева газа регенерации. Теплообменник 9 другим выходом соединен с воздушным холодильником 11 и сепаратором 12. Адсорберы 3 установлены параллельно и соединены по схеме «режим адсорбции - режим регенерации - режим охлаждения - режим ожидания». Переключение адсорберов из одного режима в другой осуществляется с помощью электрозадвижек или кранов (далее по тексту «краны») 13а, 13в, 14а, 14в, 15а, 15в. При этом краны 13а и
13в находятся в открытом положении у тех адсорберов 3, которые работают в «режиме адсорбции», краны 14а и 14в открыты у адсорберов 3 при их работе в «режиме регенерации», краны 15а и 15в открыты у адсорберов 3 при их работе в «режиме охлаждения». У адсорберов 3, находящихся в «режиме ожидания», все краны находятся в закрытом положении. Краны 13-15 установлены одинаково на всех адсорберах 3.
Адсорберы 3 работают попеременно в режимах адсорбции - регенерации - охлаждения, т.е. любой из адсорберов поочередно после «режима адсорбции» переключается сначала в «режим регенерации», а после «режима регенерации» переключается в «режим охлаждения». После «режима охлаждения» адсорбер по мере необходимости (например, для проведения плановых ремонтов) переводится в «режим ожидания».
Общее число адсорберов в схеме установки выбирается таким образом, что два адсорбера постоянно находятся в «режиме ожидания». Например, при наличии в установке восьми адсорберов их работа может осуществляться по нескольким вариантам:
- вариант 4:1:1:2 (представлен на чертеже), т.е. четыре адсорбера находятся в стадии адсорбции, один - на регенерации, один - на охлаждении, два - в режиме ожидания (при этом варианте возможна эксплуатация адсорберов по следующим циклограммам в часах: 16:4:4, 12:3:3, 20:5:5);
- вариант 3:2:1:2, т.е. три адсорбера находятся в стадии адсорбции, два -на регенерации, один - на охлаждении, два - в режиме ожидания (при этом варианте возможна эксплуатация адсорберов по следующим циклограммам в часах: 15:10:5, 12:8:4,9:6:3);
- вариант 3:1:2:2, т.е. три адсорбера находятся в стадии адсорбции, один - на регенерации, два - на охлаждении, два - в режиме ожидания (при этом варианте возможна эксплуатация адсорберов по следующим циклограммам в часах: 18:6:12, 15:5:10, 12:4:8, 9:3:6);
- вариант 2:2:2:2, т.е. два адсорбера находятся в стадии адсорбции, два - на регенерации, два - на охлаждении, два - в режиме ожидания (при этом
варианте возможна эксплуатация адсорберов по следующим циклограммам в часах: 4:4:4, 8:8:8, 6:6:6, 10:10:10, 12:12:12).
При различных вариантах подключения адсорберов 3 в установке, поочередно в «режим ожидания» переключаются два адсорбера, т.е. в «режиме ожидания» постоянно находятся два адсорбера.
Рассмотрим работу установки по варианту 4:1:1:2.
Предварительно очищенный и осушенный природный газ поступает в сепаратор 1 для отделения капельной жидкости, которая из нижней части сбрасывается в дренажную емкость (на чертеже не показана). Отсепарированный газ по линии 2 подачи сырьевого газа через открытые краны 13а поступает в первые четыре адсорбера 3 (при счете слева направо), проходит слой цеолита сверху вниз, на котором происходит процесс адсорбции сернистых соединений. Одновременно с адсорбцией меркаптанов на цеолите NaX происходит коадсорбция влаги и остаточных количеств сероводорода. В таблице приведен состав газа до и после адсорбционной очистки.
Таблица
Состав газа
До очистки
После очистки
RSH, мг/м<sup>3</sup>
318,4
4,6
H<sub>2</sub>S, мг/м<sup>3</sup>
7,2
1,5
точка росы по влаге, °С
-5
-56
Очищенный и осушенный газ из указанных адсорберов 3 через открытые краны 13в по линии 6 отвода товарного газа поступает на замерный пункт (на чертеже не показан).
Нагретый до 300°С в печи 10 газ по линии 7 подачи газа регенерации поступает через открытый кран 14а в один (пятый по счету) адсорбер 3, работающий в «режиме регенерации». При прохождении газа регенерации в адсорбере 3 снизу вверх происходит десорбция поглощенных цеолитом меркаптанов, сероводорода и влаги. Насыщенный газ регенерации из указанного адсорбера 3 через открытый кран 14в по линии 4 отвода газа регенерации поступает в теплообменник 9 для рекуперации тепла, далее в воздушный холодильник 11 на охлаждение и затем в сепаратор 12 для отделения содержащейся в газе капельной жидкости, после чего направляется на осушку и очистку. Жидкость из сепаратора 12 поступает в дренажную емкость (на чертеже не показана),
Часть товарного газа из линии 6 направляется по линии 8 подачи газа охлаждения через открытый кран 15а в один (шестой по счету) адсорбер 3, работающий в «режиме охлаждения». Пройдя снизу вверх через слой цеолита, и забрав из него тепло, газ охлаждения из указанного адсорбера 3 через открытый кран 15в по линии 5 отвода газа охлаждения поступает в трубное пространство теплообменника 9, где нагревается газом регенерации до температуры 180°С. Далее газ охлаждения направляется в печь 10 нагрева, где нагревается до температуры 300°С, после чего используется в качестве газа регенерации.
Два адсорбера 3 (крайние справа) находятся в «режиме ожидания» и все краны у этих адсорберов 3 закрыты.
Для проведения планово предупредительного ремонта (ППР) любой из адсорберов выводится из технологического процесса на 25 суток, а вместо него в работу переключается адсорбер, находящийся в «режиме ожидания».
Это обеспечивает гибкость в графике работы адсорберов при проведении ППР без потерь в объемах переработки газа, сокращает время простоя на проведение ремонта адсорберов и повышает экономичность установки.
3
Использование предлагаемой полезной модели позволит увеличить объем переработки сырьевого газа до 12 млрд. м/год, а также увеличить объем выпускаемой продукции, соответствующей требованиям ОСТ 61.40-83.