УСТАНОВКА ОСУШКИ И ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ

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, используемого в том числе в качестве сырья для выделения фракций углеводородов.
Известна установка осушки и очистки природного газа от сернистых соединений, содержащая адсорбер с адсорбентом, соединенный с линиями подачи сырого газа и газа регенерации и линиями отвода товарного газа и насыщенного газа регенерации, причем линия подачи газа регенерации соединена с линией подачи сырого газа 1.
Недостатком известной установки является ее низкая производительность, обусловленная снижением адсорбционной емкости адсорбента в результате повторной адсорбции компонентов газа регенерации, в качестве которого применяется сырой газ, поступающий в линию подачи газа регенерации из линии подачи сырого газа; это, в свою очередь, приводит к сокращению цикла адсорбции и увеличению количества циклов регенерации адсорбента, что снижает экономичность установки.
Наиболее близкой к заявляемой по совокупности существенных признаков является установка осушки и очистки природного газа от сернистых соединений, содержащая адсорберы с цеолитом и печь нагрева газа регенерации 2. Верх адсорберов 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, причем, линия подачи газа охлаждения соединена с линией отвода товарного газа, а линия отвода газа регенерации соединена с факельной линией.
Недостатком известной установки является невысокая степень осушки и очистки природного газа от сернистых соединений, обусловленная снижением адсорбционной емкости цеолита в процессе его охлаждения за счет повторной адсорбции компонентов газа, поступающего в линию подачи газа охлаждения из линии отвода товарного газа, а именно: тяжелых углеводородов и остаточных коМПК BOID 53/02
- 2
личеств сернистых соединений (сероводорода и меркаптанов). Снижение адсорбционной емкости цеолита приводит также к сокращению продолжительности цикла адсорбции и, следовательно, к увеличению числа циклов регенерации в год, что вызывает необходимость преждевременной замены цеолита и влечет за собой сокращение срока службы адсорбера; это наряду с потерями товарного газа, используемого в качестве газа регенерации и сжигаемого затем на факеле, приводит к снижению экономичности установки.
Заявляемая полезная модель решает задачу повышения производительности и экономичности установки и улучшения качества очистки товарного газа.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемой установке осушки и очистки природного газа от сернистых соединений, содержащей адсорберы с цеолитом и печь нагрева газа регенерации, причем, верх адсорберов 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, линия подачи газа охлаждения соединена с линией отвода товарного газа и снабжена последовательно установленными 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.
Технический результат, достигаемый за счет последовательной установки на линии подачи газа охлаждения блока низкотемпературной конденсации и ректификации, дожимной компрессорной станции и блока улавливания паров компрессорного масла состоит в следующем:
- наличие блока низкотемпературной конденсации и ректификации позволяет выделить углеводороды С2 и выше и остаточные количества сернистых соединений и воды из товарного газа, поступающего в линию подачи газа охлаждения из линии отвода товарного газа; это позволяет не только выделить дополнительное количество полезного продукта: этановую и широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ), т.е. углеводородов С2 и выше, но и использовать в качестве газов регенерации и охлаждения очищенный от остаточных количеств сернистых соединений и влаги газ - метановую фракцию, что приводит к повышению качества регенерации
за счет исключения повторной адсорбции компонентов газа охлаждения, увеличению длительности цикла адсорбции и, следовательно, сокращению количества циклов регенерации в год, увеличению срока службы цеолита и адсорбера;
-наличие дожимной компрессорной станции позволяет повысить до требуемого уровня давление газов регенерации и охлаждения, резко сниженное за счет дроссель-эффекта при выделении углеводородов С2 и выше из газа охлаждения на блоке низкотемпературной конденсации и ректификации;
-наличие блока улавливания паров компрессорного масла, установленного после дожимной компрессорной станции, позволяет предотвратить отравление цеолита парами масла при его охлаждении и прогар змеевика печи при нагреве газа регенерации.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемой установки осушки и очистки природного газа от сернистых соединений.
Установка содержит адсорберы 1, 2, 3, 4с цеолитом, верх которых соединен с линией 5 подачи сырого газа, линией б отвода газа регенерации и линией 7 отвода газа охлаждения, соединенной с печью 8 нагрева газа регенерации, а низ - с линией 9 отвода товарного газа, линией 10 подачи газа регенерации и линией 11 подачи газа охлаждения, соединенной с линией 9 отвода товарного газа и снабженной блоком 12 низкотемпературной конденсации и ректификации с линиями 13 отвода этана (С2} и ШФЛУ, дожимной компрессорной станцией 14 и блоком 15 улавливания паров компрессорного масла, выход которого соединен с низом адсорберов 1, 2, 3, 4.
Установка работает следующим образом.
Сырой газ по линии 5 подачи сырого газа под давлением поступает в адсорберы 1, 2, 3, 4, где происходит адсорбция цеолитом воды, сероводорода и меркаптанов. Осушенный и очищенный от сернистых соединений, т.е. товарный газ, выходит из адсорберов по линии 9 отвода товарного газа и направляется на дальнейшую переработку или потребителю. После цикла адсорбции часть товарного газа по линии 11 подачи газа охлаждения направляется на блок 12 низкотемпературной конденсации и ректификации, где давление газа резко сбрасывается за счет дроссель-эффекта, при этом выделяются этановая (С2) и широкая фракция легких углеводородов (СЗ и выше) с сернистыми соединениями и водой, которые
- 3 отводятся по линии 13 на дальнейшую переработку. Оставшаяся метановая фракция направляется по линии 11 на дожимную компрессорную станцию 14, где ее давление повышается до 48 атм. Выходящий газ через блок 15, где он очищается, например, на отработа нных цеолитах, QT выносимых из дожимной компрессорной станции 14 паров компрессорного масла, направляется по линии 11 на охлаждение цеолита в адсорбере 1, прошедшем цикл регенерации. Охлаждая цеолит и нагреваясь, газ выходит из адсорбера 1 в линию 7 отвода газа охлаждения и направляется в печь 8 нагрева газа регенерации, где нагревается до температуры 300 - 350 град. С, и затем в качестве газа регенерации поступает в адсорбер 2 для регенерации цеолита, при этом адсорбер 1 переключается в режим адсорбции. Продуваемый через слой цеолита в адсорбере 2 газ регенерации нагревает его, эвакуирует адсорбированные воду, сероводород, меркаптаны и выводится из адсорбера по линии 6 отвода газа регенерации и далее в топливную сеть для использования в качестве топливного газа на нужды производства. Далее адсорбер 2 продувается новой порцией газа охлаждения, который поступает по линии 11 после блока 12 низкотемпературной конденсации и ректификации, дожимной компрессорной станции 14 и блока 15 очистки от паров компрессорного масла. Далее газ охлаждения по вышеописанной схеме направляется в печь 8 нагрева газа регенерации для использования в качестве газа регенерации цеолита в адсорбере 3.
Результаты опытно-промышленных испытаний предлагаемой установки на Оренбургском гелиевом заводе представлены в таблицах 1 и 2.
В таблице 1 представлен состав сырого газа (на входе в адсорберы 1, 2, 3, 4), состав осушенного и очищенного от сернистых соединений газа, т.е. товарного газа, применяемого в установке по прототипу в качестве газа регенерации, и состав газа после блока 12 низкотемпературной конденсации и ректификации (НТКиР), который использовали в качестве газов регенерации и охлаждений цеолита fo предлагаемой установке.
- 4 Как видно из таблицы 1, состав газа регенерации по предлагаемому техническому решению значительно отличается от состава товарного газа, применяемого в качестве газа регенерации и охлаждения в установке по прототипу, количественным содержанием сероводорода, углекислого газа, меркаптанов, воды (точка росы) и углеводородов С2 и выше. Применение значительно более чистого и сухого газа в качестве газа регенерации и охлаждения цеолита в предлагаемой установке обеспечивает более качественную регенерацию цеолита за счет исключения повторной адсорбции вредных примесей и тяжелых углеводородов в проддессе его охлаждения.
- 5 Таблица 1 Показатели Установка по содержание в товар|ном газе: I меркаптанов, мг/мЗ |Н28, мг/мЗ I Продолжительность I цикла адсорбции,час. IЧисло циклов в год, |ед. |срок службы цеолита, |час. 16000 I Количество дополнительно полученных: I этана, тыс.тонн IШФЛУ, тыс. тонн
Как видно из таблицы, предлагаемая установка позволяет за счет обеспечения более высокой степени регенерации цеолита в два раза уменьшить количество сернистых соединений в товарном газе, достичь увеличения продолжительности цикла адсорбции и, следовательно, снижения числа циклов регенерации и увеличения срока службы цеолита и адсорбера. Предлагаемая установка обеспечит также получение дополнительного полезного продукта - выделенных на блоке низкотемпературной конденсации и ректификации этановой фракции и ШФЛУ из газа регенерации и охлаждения, объем которых в год составит 82 тыс тонн при объеме газа регенерации и охлаждения 1200 млн. мЗ в год, что позволит увеличить производительность установки.
- б Таблица 2 35 6 протот. Предлагаем, уставов. 17,63 3,24 24 22 (ожидаем.) 20 (ожидаем.) 26 (ожидаем.) 56 (ожидаем.} Источники информации, принятые во внимание
при оформлении заявки на полезную модель.
1. Газовое дело, N 8, 1970 г., с. 27.
2,Энциклопедия газовой промышленности. Под редакцией К.С. Басниева. М., Акционерное общество ТВАНТ, 1994 г., с. 329 (прототип).
Вед. инженер патентного отдела
Авторы:
- 8 Т.М.Темиргалеева
В.В.Николаев
.А.Гафаров В.Д.Ломовских 3.В.Молчанова М.Н.Герасименко А.Н.Вшивцев В.И.Столыпин А.А.Брюхов
.Д.Шахов Р.У.Авзалов Е.А.Карнаухов
В.Я,Климов
.И.Ворошилов в.М.Трынов
trr С.А. Слющенко -v-V-r А.А. Биенко
Б.А.Дронов