Способ очистки выделенного из технологических конденсатов газообразного аммиака
METHOD OF PURIFYING GASEOUS AMMONIA RECOVERED FROM PROCESS CONDENSATES

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности и предназначено для глубокой очистки выделенного из технологических конденсатов газообразного аммиака.
В патенте №2162444 (RU МПК C02F 1/04, опубл. 27.01.2001 Бюл. №3) описан способ очистки выделенного из технологических конденсатов газообразного аммиака, в котором смесь аммиака с остаточным сероводородом и водяным паром охлаждают и очищают от сероводорода в насадочном скруббере. При этом парогазовая смесь поступает снизу скруббера под слой насадки. В скруббере происходит охлаждение парогазовой смеси воды и аммиака с остаточным сероводородом циркулирующим потоком жидкости. Образовавшийся в слое насадки водный раствор гидросульфида аммония направляют в абсорбционно-отпарную колонну. Очищенный аммиак отводят сверху скруббера.
Общими признаками известного способа и патентуемого изобретения является осуществление очистки в массообменном аппарате, оборудованном насадкой, подача парогазовой смеси на очистку снизу аппарата под слой насадки, использование для охлаждения циркулирующего потока жидкости.
Недостатком данного способа является достаточно высокое остаточное содержание сероводорода в очищенном аммиаке и засорение трубопроводов солями гидросульфида аммония.
Из патента №2307795 (RU МПК C02F 1/04, B01D 3/14, опубл. 10.10.2007 Бюл. №28) известен способ очитки выделенного из технологических конденсатов газообразного аммиака, который включает подачу газовой смеси на очистку в скруббер с циркуляционным орошением и линиями отвода аммиака сверху скруббера и конденсата в качестве его кубового продукта. Очистку в скруббере смеси газов осуществляют в два этапа, на первом из которых смешивают газовую смесь с очищенным конденсатом, а на втором охлаждают несконденсировавшиеся газы и растворяют содержащийся в них остаточный сероводород в циркулирующем конденсате. Данный скруббер оборудован дополнительной секцией, в которой проводят первый этап очистки, при этом секцию выполняют в виде насадки (в виде трубчатого или пластинчатого теплообменника). Ввод конденсата в скруббер расположен между секциями, а ввод очищаемой газовой смеси расположен ниже слоя насадки дополнительной секции.
Общими признаками аналога и патентуемого изобретения является очистка газовой смеси в секционном массообменном аппарате с циркуляционным орошением и линиями отвода аммиака сверху аппарата и раствора солей в качестве его кубового продукта.
Недостатком известного способа является повышенное содержание сероводорода в очищенном аммиаке.
Наиболее близким (прототип) по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки выделенного из технологических конденсатов газообразного аммиака от остатков сероводорода, известный из патента №2602096 (RU МПК C02F 1/00, опубл. 16 Бюл. №31), который осуществляют в трехсекционном абсорбере. Парогазовую фазу, содержащую водяной пар, аммиак и остаточные серосодержащие соединения, подают в нижнюю часть состоящего из трех секций насадочного абсорбера, снабженного двумя циркуляционными, охлаждаемыми орошениями в его верхней и нижней частях. Полученный раствор аммонийных солей (меркаптидов, сульфидов и гидросульфидов) в аммиачной воде выводят с низа абсорбера. С верха трехсекционного абсорбера выводят очищенный продуктовый газообразный аммиак.
Недостатки прототипа заключаются в более высоком содержании сероводорода и воды в очищенном аммиаке.
Техническая задача заявляемого изобретения состоит в расширении ассортимента способов глубокой очистки полученного в результате очистки технологических конденсатов газообразного аммиака от остатков сероводорода.
Реализация заявляемого изобретения позволяет получить следующий технический результат:
- сокращение количества остаточного сероводорода и воды в очищенном аммиаке;
- предотвращение образования в аппаратах и трубопроводах солей гидросульфида аммония;
- оптимизация парожидкостной нагрузки в процессе очистки;
- исключение явлений брызгоуноса и провала жидкости в процессе очистки;
- повышение эффективности разделение аммиаксодержащего газа и остатков сероводородсодержащего газа.
Устранение указанных недостатков и технический результат от реализации заявляемого способа очистки выделенного из технологических конденсатов газообразного аммиака, включающего подачу газовой смеси на очистку в трехсекционный абсорбер, снабженный двумя циркуляционными, охлаждаемыми орошениями в его верхней и нижней частях, и линиями отвода аммиака сверху абсорбера и раствора аммонийных солей в аммиачной воде с низа абсорбера, достигают тем, что верхнюю и нижнюю секции абсорбера выполняют насадочными, а среднюю секцию - тарельчатой.
Сопоставительный анализ прототипа и заявляемого способа очистки выделенного из технологических конденсатов газообразного аммиака показывает, что оба способа включают подачу газовой смеси на очистку в трехсекционный абсорбер, снабженный двумя циркуляционными, охлаждаемыми орошениями в его верхней и нижней частях, и линиями отвода аммиака сверху абсорбера и раствора аммонийных солей в аммиачной воде с низа абсорбера.
Отличительной особенностью заявляемого способа очистки выделенного из технологических конденсатов газообразного аммиака является то, что верхнюю и нижнюю секции абсорбера выполняют насадочными, а среднюю секцию тарельчатой.
Сущность изобретения поясняет чертеж (Фиг. 1.).
На Фиг. 1. показан абсорбер для очистки выделенного из технологических конденсатов газообразного аммиака, представляющий собой трехсекционный массообменный аппарат, снабженный двумя циркуляционными, охлаждаемыми орошениями в его верхней и нижней частях, оборудованный двумя насадочными секциями (вверху (1) и внизу (2) абсорбера) и тарельчатой секцией (3) (тарелки клапанные), размещенной в средней части абсорбера.
Для подачи очищаемой газовой смеси в скруббер и подачи очищенной воды на тарельчатую секцию, отвода очищенного аммиака, организации циркуляционного орошения и для ввода паров из буферной емкости в абсорбере выполнены следующие штуцеры:
- 4 - ввод очищаемой парогазовой фазы, содержащей водяной пар, аммиак и остаточные серосодержащие соединения;
- 5 - вывод продуктового аммиака;
- 6- ввод нижнего циркуляционного орошения;
- 7 - вывод нижнего циркуляционного орошения;
- 8 - ввод верхнего циркуляционного орошения;
- 9 - вывод верхнего циркуляционного орошения;
- 10 - возврат паров (10 - штуцер ввода отдувки паров из буферной емкости, в которую поступает верхнее циркуляционное орошение с глухой по жидкости тарелки абсорбера);
- 11 - ввод очищенной воды.
Способ очистки реализуют следующим образом.
Выделенную из технологических конденсатов парогазовую смесь, содержащую водяной пар, аммиак и остаточный сероводород, подают в трехсекционный абсорбер под нижний слой насадки 1-й по ходу паров (нижнюю) насадочной секции.
В нижней части абсорбера за счет нижнего циркуляционного орошения (НЦО), подаваемого на первую по ходу паров насадочную секцию, происходит конденсация водяных паров. В среднюю часть абсорбера, на тарельчатую секцию, подают очищенную воду. Таким образом, в двух нижних секциях абсорбера создают условия для поглощения остатков сероводорода, а также аммиака.
Образовавшийся раствор гидросульфида аммония в аммиачной воде выводят с куба абсорбера насосом и делят на два потока. Один поток в качестве рециклового направляют на прием сырьевых насосов установки очистки сточных вод. Второй - охлаждают в воздушном, а затем водяном холодильниках и направляют в качестве НЦО в абсорбер.
Для снижения температуры газообразного аммиака и, вместе с тем, снижения уноса паров воды из абсорбера на верхней насадочной секции абсорбера организовано верхнее циркуляционное орошение (ВЦО). Верхнее циркуляционное орошение обеспечивает температуру верха трехсекционного абсорбера в пределах 48-50°С. Жидкость с насадки верхней секции собирается глухой тарелкой и самотеком направляется в буферную емкость. Жидкость из емкости насосом подают на охлаждение в водяном холодильнике, а затем после смешения с потоком чистой воды подают наверх абсорбера в качестве ВЦО. Балансовую часть потока перед водяным холодильником отводят в колонну выделения аммиака. Очищенный продуктовый аммиак с верха абсорбера направляют в сепаратор для отделения капельной воды и выводят с установки.
Загрузка верхней и нижней насадочных секций абсорбера нерегулярной насадкой обеспечивает достижение низкого гидравлического сопротивления, высокую развитую поверхностью контакта и отсутствие необходимости поддержания высоких парожидкостных нагрузок.
Средняя секционная часть абсорбера оснащена контактными клапанными тарелками. За счет размещения тарельчатой секции в средней части абсорбера обеспечивают исключение явления брызгоуноса и провала жидкости, максимально эффективное разделение аммиаксодержащего газа и остатков сероводородсодержащего газа, а также оптимальную парожидкостную нагрузку на тарелках. Показано, что оборудование абсорбера тарельчатой секцией в средней части имеет ряд преимуществ перед применением в средней части абсорбера нерегулярной насадки (как в прототипе). Из Фиг. 2. видно, что соотношения значений паровой и жидкостной нагрузки находятся в оптимальном положении.
Сопоставительные результаты очистки выделенного из технологических конденсатов газообразного аммиака представлены в таблице.
Из таблицы видно, что патентуемый способ очистки газообразного аммиака более эффективен, чем способ по прототипу. Очищенный рассматриваемым способом продуктовый аммиак содержит значительно меньшее количество остаточного сероводорода и менее обводнен.
Оптимальный подбор внутренних устройств и применение в средней секции абсорбера тарельчатых контактных устройств позволяют получить продуктовый аммиак высокой чистоты и исключить образование отложений гидросульфида и сульфида аммония в газовых трубопроводах установки, оптимизировать парожидкостную нагрузку в процессе очистки, исключить явления брызгоуноса и провала жидкости в процессе очистки, повысить эффективность разделения аммиаксодержащего газа и остатков сероводородсодержащего газа.
Вместе с тем технический результат от реализации изобретения достигается не аддитивным вкладом каждого компонента, а за счет суммарного синергетического эффекта.