СПОСОБ ОЧИСТКИ СЖИЖЕННОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА ОТ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА
METHOD OF PURIFICATION OF LIQUIFIED HYDROCARBON GAS FROM CARBON DIOXIDE

Изобретение относится к способам очистки углеводородных газов от диоксида углерода и может найти применение в газовой, нефтехимической и химической отраслях промышленности.
Широкое распространение получили разнообразные способы очистки углеводородных газов от диоксида углерода абсорбцией последнего растворами аминов. (Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. М.: Химия, 2001, с.294-304). Общим признаком этих способов является обработка газа в абсорбере циркулирующим аминовьм раствором при повышенном давлении и последующей многоступенчатой регенерацией насыщенного абсорбента. Общим недостатком этих способов является возможность существенного загрязнения получаемого диоксида углерода легкими углеводородами и потеря части очищаемого углеводородного газа в виде топливного газа, получаемого на первой ступени регенерации абсорбента.
Известен, в частности, способ очистки газа от диоксида углерода (а.с. СССР, №1279658 А1, кл. В01 53/14, 1985, БИ №48, 1986), включающий обработку газа а абсорбере смесью алкиламинов и высококипящих органических растворителей при повышенном давлении, последующую регенерацию насыщенного абсорбента путем дросселирования, деления полученного груборегенерированного абсорбента на два потока с возвратом одного из них в среднюю часть абсорбера и подачей другого на окончательную десорбцию и возврат тонкорегенерированного абсорбента в верхнюю часть абсорбера, при этом дросселирование ведут ступенчато с отбором товарного диоксида углерода на второй и/или последующих ступенях дросселирования. Недостатком данного способа является ухудшение качества товарного диоксида углерода в связи с загрязнением его углеводородными газами, равновесно выделяющимися при последовательном дросселировании из груборегенерированного абсорбента и получение на первой ступени дросселирования газового потока, который используется как низкокалорийный топливный газ из-за высокого содержания в нем диоксида углерода.
Перед авторами была поставлена задача повышения эффективности работы абсорбера и повышения чистоты и количества получаемых углеводородного газа и диоксида углерода и устранение выделения низкокалорийного топливного газа.
Технический результат достигается тем, что:
1) углеводородные газы с верха абсорбера с унесенным аминовым растворителем в виде мелкодиспергированных капель или пены (при нарушении режима работы адсорбера) поступают в отстойник, где газы отделяются от жидкого регенерированного растворителя, собираемого в накопителе отстойника, для ускорения разделения неоднородной системы газ-жидкость в форме тумана в отстойник через форсунки вводится балансовое количество частично регенерированного абсорбента в виде крупных быстро осаждающихся капель, что переводит разделение неоднородной системы газ-жидкость из медленно протекающего режима стесненного осаждения микрокапель унесенного аминового растворителя в более интенсивный режим солидарного осаждения с крупными каплями частично регенерированного растворителя; собираемый в отстойнике аминовый растворитель, разбавленный выделенным в отстойнике частично регенерированным абсорбентом далее используется в дополнительном абсорбере для очистки углеводородного газа, выделяющегося вместе с диоксидом углерода при дросселировании насыщенного абсорбента;
2) при дросселировании насыщенного абсорбента в экспанзере происходит отделение от груборегенерированного абсорбента смеси углеводородного газа и диоксида углерода, которая не используется в качестве низкокалорийного топливного газа, а с верха экспанзера подается в низ дополнительного абсорбера для улавливания диоксида углерода из топливного газа, на верх дополнительного абсорбера поступает из отстойника отстоявшаяся часть регенерированного абсорбента, дополняемая балансовым количеством частично регенерированного абсорбента, которая после абсорбции диоксида углерода из топливного газа с низа дополнительного абсорбера возвращается в экспанзер;
3) для предотвращения потери части углеводородных газов в виде топливного газа часть частично регенерируемого абсорбента из десорбера охлаждается, инжектирует топливный газ с верха дополнительного абсорбера и возвращает его в среднюю часть основного абсорбера.
На фиг.1 схематично представлена установка, реализующая предлагаемый способ очистки углеводородных газов от диоксида углерода. Установка для очистки углеводородных газов от диоксида углерода включает абсорбер 1, дросселирующий клапан 2, экспанзер 3, дополнительный абсорбер 4, отстойник 5, рекуперативный теплообменник 6, десорбер 7, насос подачи регенерированного абсорбента 8, насос подачи не полностью регенерируемого абсорбента 9, холодильник 10, инжектор 11, циркуляционное орошение 12.
Пример. На очистку поступает 150000 кг/ч углеводородного газа под давлением 5,5 МПа с температурой 20°С, имеющего состав (мас.%):
азот
0
диоксид углерода
15,000
метан
66,984
этан
8,069
пропан-гексан
9,947
вода
0
Углеводородный газ поступает в низ абсорбера 1, на верх которого подается насосом 8 регенерированный абсорбент в количестве 308038,9 кг/ч в виде водного раствора диэтаноламина, содержащего 30 мас.% диэтаноламина при температуре 50°С. Очищенный от диоксида углерода углеводородный газ с взвесью капель унесенного растворителя поступает в отстойник 5, в котором от газа отделяются капли амина, для интенсификации этого процесса в отстойник 5 вводится через форсунки часть охлажденного в холодильнике 10 частично регенерированного растворителя. С низа абсорбера 1 выводится насыщенный растворитель с поглощенным диоксидом углерода и некоторым количеством легких углеводородов (метан, этан) и через дросселирующий клапан 2 под давлением 0,51 МПа поступает в экспанзер 3. В экспанзере 3 при низком давлении происходит отдувка легких углеводородов и части диоксида углерода в виде низкокалорийного топливного газа. Груборегенерированный растворитель из экспанзера 3 через рекуперативный теплообменник 6 (где растворитель нагревается до 100°С) поступает в десорбер 7 с подводом тепла в низ регенератора. Горячий регенерированный абсорбент с низа регенератора проходит через систему теплообмена десорбера 7 и рекуперативный теплообменник 6 и далее насосом 8 подается в абсорбер 1, в котором теплота абсорбции диоксида углерода отводится при помощи циркуляционного орошения 12. Из средней части десорбера отводится расчетное количество (10277,5 кг/ч) частично регенерированного абсорбента, который насосом 9 подается для охлаждения в холодильник 10, после которого абсорбент с температурой 70°С делится на два потока: первый поток поступает в смеситель 5, второй поток поступает в инжектор 11. Низкокалорийный топливный газ из экспанзера 3 поступает в низ дополнительного абсорбера 4, на верх которого подается абсорбент из накопителя отстойника 5, обеспечивая очистку топливного газа от диоксида углерода. Очищенный топливный газ возвращается инжектором 11 вместе с частично регенерированным холодным абсорбентом откачивается в среднюю часть абсорбера. Абсорбент с низа дополнительного абсорбера 4 возвращается в экспанзер 3. В результате реализации предлагаемого способа очистки углеводородных газов увеличится количество и чистота получаемых углеводородных газов и диоксида углерода.
В таблице приведены расчетные данные по улучшению работы системы очистки углеводородного газа по заявленному способу по сравнению с прототипом при прочих равных условиях.
Параметры потоков
По прототипу
По заявленному способу
Очищенный газ
Топливный газ
Диоксид углерода
Очищенный газ
Топливный газ
Диоксид углерода
Количество, кг/ч
127429,5
924,5
22945,7
127750,7
0
23588,4
Состав,  мас.%
Азот
0
0
0
0
0
0
диоксид углерода
0,0002
62,0033
96,0148
0,0002
0
96,0011
метан
78,6325
27,9503
0,0677
78,6357
0
0,0777
этан
9,4671
3,8992
0,0135
9,4713
0
0,0151
пропан-гексан
11,6820
3,4182
0,0118
11,3228
0
0,0131
вода
0,2182
2,7290
3,892
0,2156
0
3,8930
Как следует из данных таблицы, предлагаемый способ очистки углеводородных газов от диоксида углерода обеспечивает заданные цели и преимущества перед прототипом.