УСТАНОВКА ОЧИСТКИ АМИНОВОГО РАСТВОРА ОТ ПЕНООБРАЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Полезная модель относится к установкам очистки аминового раствора от веществ, вызывающих повышенное вспенивание, и может быть использована в технологических схемах абсорбционной очистки газов от кислых компонентов (сероводорода и/или двуокиси углерода).
Вспенивание аминовых растворов - одна из серьезных проблем при эксплуатации установок очистки газа. Вспенивание приводит к нарушению режима работы установок, ухудшению качества очищенного газа и как следствие этого, к необходимости снижения производительности установок по газу. Основной причиной вспенивания являются примеси, поступающие с сырым газом и попадающие в абсорбент (жидкие углеводороды, пластовая вода, механические примеси, ингибиторы коррозии, различные ПАВ, смолистые вещества и др.). Пенообразователями также являются смазочные масла, продукты коррозии и деградации амина.
В настоящее время задача очистки растворов аминов в основном решается путем установки узла фильтрации, как правило, он состоит из двух патронных и одного угольного фильтра. Патронные фильтры предназначены для очистки циркулирующего раствора от механических примесей, к которым можно отнести продукты коррозии оборудования и трубопроводов и частицы угля, уносимого раствором из угольного фильтра-адсорбера. Часть раствора подвергается очистке от растворимых примесей (балластовых соединений) на угольном фильтре-адсорбере, которые удаляют из раствора тяжелые углеводороды [Н.М.Бутина, Г.С.Широкова. Эффективное использование аминных ресурсов - ключ к рентабельности производства. Наука и прогресс. - 2006 - №9 - стр.95-96].
Недостатком данной установки является низкая ее эффективность по очистки аминового раствора вследствие значительных эксплуатационных и трудовых затрат, обусловленных снижением со временем адсорбционной емкости активированного угля и необходимостью его периодической регенерации или замены на новый.
Наиболее близкой к заявляемой по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является применяемая на газоперерабатываюшем заводе ООО «Оренбурггазпром» установка очистки аминового раствора от пенообразующих веществ, содержащая емкость хранения аминового раствора с насосом для: его перекачки, аппарат воздушного охлаждения, фильтр для очистки от механических примесей, угольный фильтр, фильтр для очистки от угольной пыли [В.В.Николаев и др. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа. - М.: Недра, 1998. - стр.32-35].
Часть циркулирующего аминового раствора (14-20% всего раствора) из емкости его хранения насосом подается через холодильник, в котором он охлаждается, в фильтр для очистки от механических примесей (твердые частицы, продукты коррозии, накипь и др.). Очищенный от мехпримесей аминовый раствор частично (10-15% всего раствора, что обусловлено пропустной способностью фильтров) проходит последовательно установленные угольный фильтр и фильтр для очистки от угольной пыли. В угольном фильтре происходит очистка аминового раствора от органических примесей (тяжелых углеводородов). Последующее прохождение фильтра позволяет очистить аминовый раствор от попавшей угольной пыли при прохождении угольного фильтра. Очищенный раствор амина, объединившись с потоком аминового раствора после фильтра для очистки от механических примесей, поступает в емкость хранения аминового раствора. В процессе эксплуатации установки угольные фильтры периодически регенерируют водяным паром в атмосферу. Срок службы угольных фильтров
составляет 3-4 месяца, после чего осуществляется их перезагрузка свежим активированным углем, а отработанный уголь после пропарки вместе с другими твердыми отходами производства направляют в отвал на захоронение.
Основными недостатками указанной установки являются недостаточно высокая степень извлечения пенообразующих веществ в случае резкого повышения вспенивания аминового раствора, что обусловлено ограниченным диапазоном пропускной способности угольных фильтров, достаточно быстрая деактивация используемого активированного угля, приводящая к необходимости его регенерации путем пропарки водяным паром в атмосферу, а с истечением срока службы угля - замены на новый, что способствует образованию отходов отработанного угольного адсорбента (отвалов), загрязняющих окружающую среду.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы установки за счет увеличения степени очистки аминового раствора от пенообразующих веществ и обеспечения экологической безопасности производства.
Поставленная задача решается тем, что установка очистки аминового раствора от пенообразующих веществ, содержащая емкость хранения амина с насосом, аппарат воздушного охлаждения, фильтр для очистки от механических примесей, содержит экстрактор с линией подвода аминового раствора из фильтра для очистки от механических примесей, снабженной теплообменником, и линией отвода очищенного аминового раствора в емкость ее хранения, емкость хранения экстрагента с насосом для его подачи в экстрактор, разделитель с линией подвода насыщенного экстрагента из экстрактора и линией отвода пенообразующих веществ в отстойник, емкость хранения растворителя с насосом для его подачи в разделитель, отпарную колонну с линией подвода смеси экстрагента с растворителем из разделителя, верх которой соединен через теплообменник с емкостью хранения растворителя, а низ с емкостью хранения экстрагента.
Технический результат от замены угольных фильтров на экстрактор с емкостью хранения экстрагента состоит в обеспечении возможности перевода установки с режима фильтрационной очистки аминового раствора от пенообразующих веществ на режим жидкостной экстракции этих веществ из аминового раствора. А наличие в установке емкости-разделителя с емкостью хранения растворителя и отпарной колонны в описанной компановке позволяют сделать этот процесс замкнутой системой с многократной рециркуляцией не только аминового раствора, но и участвующих в очистке и регенерации реагентов (экстрагента и растворителя). При этом регенерация экстрагента осуществляется простым его растворением в растворителе с последующим их разделением в отпарной колонне, что способствует повышению экологической безопасности работы установки за счет исключения выбросов в атмосферу горячего пара и образования отходов из отработанного активированного угля.
Кроме того, обеспечивается возможность увеличения почти вдвое подаваемого на установку количества аминового раствора без ухудшения качества очистки, что невозможно у прототипа, так как ограничено пропускной способностью применяемых угольных фильтров, а также увеличения глубины очистки аминового раствора путем регулирования количества экстрагента, подаваемого в аминовый раствор.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой установки очистки аминового раствора от пенообразующих веществ.
Установка содержит емкость хранения амина 1 с насосом 2, аппарат воздушного охлаждения 3, фильтр для очистки от механических примесей 4, экстрактор 5 с линией подвода аминового раствора 6 из фильтра для очистки от механических примесей и линией отвода очищенного аминового раствора 7 в емкость ее хранения, теплообменник 8, емкость хранения экстрагента 9 с насосом 10 для его подачи в экстрактор, разделитель 11 с линией подвода насыщенного экстрагента 12 из экстрактора и линией отвода пенообразующих веществ 13, отстойник 14 для сбора отделившихся
примесей, емкость хранения растворителя 15 с насосом 16 для его подачи в разделитель, отпарную колонну 17 с линией подвода смеси экстрагента с растворителем 18 из разделителя.
Аминовый раствор из емкости ее хранения 1 подается насосом 2 на охлаждение в аппарат воздушного охлаждения 3, где он охлаждается, и поступает в фильтр для очистки от механических примесей 4. Очищенный от механических примесей раствор амина по линии подвода 6 направляется в экстрактор 5. Одновременно в линию подвода (5 впрыскивается экстрагент, подаваемый из емкости его хранения 9 насосом 10. В качестве экстрагента может применяться реагент, который обладает высокой селективностью в отношении пенообразующих веществ, достаточно высокой разностью плотностей с аминовым раствором, минимальной растворимостью в воде и нерастворимостью в нем аминов, например, полифениловый эфир. Полученная смесь аминового раствора с экстрагентом проходит сначала теплообменник 8 и поступает в экстрактор 5, в котором из-за разности плотностей происходит разделение на аминовый раствор и экстрагент, насыщенный пенообразующими веществами. Очищенный раствор амина с верха экстрактора 5 по линии отвода 7 поступает в емкость его хранения 1. На этом цикл по экстракции раствора амина заканчивается.
Затем начинается цикл регенерации отработанного экстрагента от пенообразующих веществ. Из экстрактора 5 насыщенный экстрагент по линии подвода 12 направляется в разделитель 11, при этом в этот поток дополнительно впрыскивается растворитель, подаваемый в линию 12 из емкости хранения растворителя 15 насосом 16. В качестве растворителя может применяться реагент, обладающий неограниченной взаиморастворимостью с выбранным экстрагентом и значительной разностью их температур кипения. Например, для названного выше полифенилового эфира это может быть метилэтилкетон.
В разделителе 11 экстрагент растворяется в растворителе и полученная смесь располагается в верхней части разделителя, в то время как
пенообразующие вещества выпадают в осадок. Пенообразующие вещества выводятся из нижней части разделителя 11 по линии отвода 13 в отстойник 14 для дальнейшей их утилизации. Смесь экстрагента с растворителем по линии 18 поступает в среднюю часть отпарной колонны 17. Разделение экстрагента и растворителя происходит за счет изменения фазового состояния смеси. Колонна снабжена тарелками для более эффективного разделения смеси. Отпаренный растворитель из верхней части колонны, проходя теплообменник 8, где он охлаждается и конденсируется, поступает в емкость его хранения 15 для дальнейшего использования. Экстрагент стекает по тарелкам и выводится из кубовой части отпарной колонны 17 в емкость его хранения 9 для дальнейшего использования.
Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволяет повысить эффективность работы установки за счет повышения степени очистки аминового раствора от пенообразующих веществ, обеспечения экологической безопасности производства и возможности оперативно реагировать на поступление в раствор пенообразующих веществ путем изменения соотношения аминовый раствор - экстрагент и доли поглотительного раствора, подаваемого на экстракционную очистку.