АДСОРБЕР ДЛЯ ОСУШКИ И ОЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ ОТ МЕРКАПТАНОВ И СЕРОВОДОРОДА

Адсорбер для осушки и очистки углеводородных газов от меркаптанов и сероводорода
Полезная модель относится к устройствам для адсорбционной очистки от примесей природного или попутного нефтяного газа, а именно, к адсорберам для ОСЗШ1КИ и очистки газа от сернистых соединений, и может быть использована в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Известен адсорбер для очистки тлеводородных газов от сернистых соединений, включающий цилиндрический корпус с патрубками подвода исходной и отвода очищенной газовой смеси, который заполнен слоями адсорбента. В первом слое по ходу газа используют цеолит СаА, а во втором слое - цеолит NaX. Использование сочетания слоев цеолита СаА и NaX ограниченной высоты позволило увеличить динамическую емкость цеолита по сероводороду Авторское свидетельство СССР .К 1565498, МПК ВО ID 53/02, опубл. 14.05.86, Бюл. №19.
Недостатком известного адсорбера является низкая эффективность его работы, обусловленная быстрым снижением динамической адсорбционной емкости цеолита по сернистым соединениям вследствие одновременной адсорбции паров воды, меркаптанов Сз+, тяжелых углеводородов, смолистых веществ (в попутном нефтяном газе), а также сокращение срока службы цеолита в связи с частичным разложением меркаптанов и смолистых веществ при их десорбции с образованием коксовых отложений и сероводорода в процессе высокотемпературной регенерации цеолита.
Паиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является адсорбер для осушки и очистки углеводородных газов от сероводорода, меркаптанов и других загрязняюпщх компонентов (сероуглерода, асфальто-смолистых веществ), включаюшдй корпус с размещенным в нем двухслойным адсорбентом, в котором первым слоем по ходу газа является природный цеолит - клиноптилолит, а вторым слоем синтетические цеолиты А- и Х-форм авторское свидетельство СССР № 1204624, МПК С09К 3/30, опубл. 1983. Газ поступает сначала в слой природного цеолита - клиноптилолита, в котором он осушается от водяных паров, а далее последовательно проходит через слои синтетических цеолитов: на цеолите СаА адсорбируются низкомолекулярные сернистые соединения - сероводород, метил- и этилмеркаптаны. Па цеолите NaX происходит доочистка углеводородного газа от следов сероуглерода и более высокомолекулярных сернистых соединений - тяжелых меркаптанов: сульфидов, дисульфидов и т.д.
iifiiiiiii/ l9.38o
РЩШГШМПШ
ШШЛ1№ШЦ
-2 О D
.-V...
3 g j; Mf
8 о
МПК 7 BOID 53/04
словленных повышенной темнератзфой регенерации. Адсорбционная емкость цеолитов снижается с каждым циклом адсорбции - регенерации вследствие образования коксовых веществ при разложении адсорбированных цеолитами меркаптанов и тяжелых углеводородов в процессе высокотемпературной регенерации (разложение меркаптанов происходит при температуре выше 220°С). Это прршодит к ухудшению экономических показателей процесса.
Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности работы адсорбера за счет улучшения экономических показателей: снижения энергозатрат, увеличения срока службы цеолита.
Поставленная задача решается заявляемым адсорбером для осушки и очистки углеводородных газов от меркаптанов и сероводорода, включающим корпус с размещенным в нем двухслойным адсорбентом, в котором нижним слоем является синтетический цеолит, а верхний слой адсорбента выполнен из сшшкагеля при соотношении высоты слоев « силикагель - цеолит, равном 1-10 : 1.
Отличительными признаками заявляемой полезной модели являются:
-выполнение верхнего слоя адсорбента из силикагеля;
-соотношение высоты слоев «силикагель - цеолит равно 1-10 : 1. Авторами экспериментально установлено новое свойство силикагеля адсорбировать меркаптаны.
Полз аемый при этом технический результат состоит в обеспечении возможности еще на стадии осушки газа в верхнем слое адсорбента адсорбировать меркаптаны и тяжелые углеводороды, полностью исключив их попадание на цеолит, размещенный в нижнем слое адсорбента. При этом исключается накопление на цеолитах трудно десорбируемых полициклических соединений, которые образуются вследствие термокаталитических превращений меркаптанов и углеводородов при высокотемпературной регенерации. Это позволяет не только увеличить динамическую адсорбционную емкость цеолита по сероводороду, но и снизить температуру газа регенерации, что способствует увеличению срока службы цеолита и снижению энергозатрат на нагрев и охлаждение адсорбента. Кроме того, использование сочетания слоев силикагеля и цеолита с соотношением высот 1-10 : 1 позволяет существенно увеличить динамическую емкость адсорбента по сероводороду, а, следовательно, увеличить степень испо;П)Зования загруженного в аппарат адсорбента.
На чертеже изображен адсорбер, общий вид в разрезе.
Адсорбер включает корпус 1 с патрубками подвода 2 исходной и отвода 3 очищенной газовой смеси, размещенные в нем перфорированные решетки 4, между которыми засыпаны слои адсорбента. В верхней части адсорбера расположен слой 5 силикагеля, а в нижней - слой 6 синтетического цеолита А- и Х-форм. Соотношение высоты слоев определяют расчетным путем с учетом конкретного состава осушаемого и очищаемого углеводородного газа. В зависимости от точки росы по воде, содержания меркаптанов и тяжелых углеводородов с одной стороны, и сероводорода с другой стороны определяют оптимальное соотношение высоты слоев силикагеля и цеолита для достижения необходимой продолжительности цикла адсорбции. Оптимальным является соотношение высоты слоев силикагеля и цеолита в пределах 1-10 : 1 соответственно. При высоте слоя силикагеля меньше высоты слоя цеолита происходит недостаточная осушка и предварительная очистка газа, в результате часть паров воды, меркаптанов и тяжелых углеводородов попадают на цеолиты, снижая динамическую адсорбционную емкость цеолитов по сероводороду. Если же высота слоя силикагеля превышает высоту слоя цеолита более, чем в 10 раз, то соответственно уменьшается высота слоя цеолита в адсорбере, что приводит к резкому снижению степени очистки газа от сернистых соединений.
Адсорбер работает следующим образом.
Углеводородный газ, подлежащий осушке и очистке от сернистых соединений (сероводорода и меркаптанов), подают в адсорбер сверху вниз, где он через отверстия решетки равномерно распределяется по верхнему слою силикагеля. На силикагеле происходит конкурирующая адсорбция паров воды, меркаптанов и углеводородов €5+. Далее газ попадает в нижний слой адсорбента, состоящий из цеолита, где очищается от сероводорода и остаточных количеств углеводородов С5+ (проскоковое количество).
Регенерацию цеолита и силикагеля производят потоком нагретого очищенного углеводородного газа противотоком (снизу вверх) в последовательности цеолит - силикагель. При этом экспериментально определен преимущественный интервал температзф проведения регенерации, составляющий 180-220 °С. Из цеолита десорбируют сероводород и остаточное количество тяжелых углеводородов, при этом разложения их при данной температуре не происходит. Относительно низкая температзфа регенерации обусловлена отсутствием в цеолите воды, которая легче адсорбируется и прочнее удерживается цеолитами (для десорбции воды из цеолитов требуется повыщение температуры до 300°С, эта температура на 80 - 100°С выше, чем требуется для десорбции меркаптанов). При регенерации силикагеля происходит десорбция меркаптанов, тяжелых углеводородов и воды, при этом образования коксовых отложений также не происходит. Вода с силикагелей десорбируется в интервале температур 100-180°С. Осуществление регенерации в указанном выше диапазоне температур позволит сохранить адсорбционную емкость цеолитов по сероводороду. По расчетным данным срок слзжбы цеолита при этом увеличится до 4 лет.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет повысить эффективность работы адсорбера за счет сохранения динамической адсорбциошюй емкости цеолитов, снижения энергозатрат вследствие более низкой температуры регенерации адсорбентов и увеличения срока службы цеолита.