установка для очистки газа от сероводорода

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА, содержащая сепараторы, узел выделения серы, насос, компрессор, абсорбер, регенератор, распределители газа и воздуха, подводящие и отводящие трубопроводы, отличающаяся тем, что, с целью снижения материальных затрат за счет безнасосной циркуляции абсорбента, абсорбер и регенератор соединены между собой трубопроводами крест накрест таким образом, что их верхние части соответственно соединены с нижними, при этом входные участки нижних частей трубопроводов установлены тангенциально к корпусам абсорбера и регенератора и расположены ниже распределителей газа и воздуха, а выходные участки верхних частей трубопроводов снабжены наклонными перемычками с диаметрами, уменьшающимися сверху вниз, которые соединены с карманами, расположенными на внутренних стенках корпусов, при этом нижние части абсорбера и регенератора соединены трубопроводом между собой и с узлом выделения серы, а трубопровод вывода абсорбента из последнего тангенциально соединен с нижними частями абсорбера и регенератора, при этом их выводы расположены ниже распределителей газа и воздуха, но в противоположном направлении выходным участкам трубопроводов, расположенных крест накрест, верхняя часть регенератора снабжена воздушным регулирующим клапаном, соединенным с датчиком давления, установленным в верхней части абсорбера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной, газовой и химической отраслям промышленности, в частности к установкам для мокрой очистки газов от сероводорода с получением элементарной серы, и может быть использовано при подготовке газа к потреблению.

Целью изобретения является снижение материальных затрат на очистку газа от сероводорода за счет безнасосной циркуляции абсорбента.

На чертеже изображена технологическая схема установки для очистки газа от сероводорода.

Установка содержит абсорбер 1, регенератор 2, трубопроводы 3 и 4, расположенные крест накрест, закругленные, соединяющие абсорбер и регенератор между собой так, что их верхние части соответственно соединены с нижними, при этом входные в нижнюю часть участки трубопроводов установлены тангенциально к корпусам абсорбера и регенератора и расположены ниже распределителей газа 5 и воздуха 6, а входные участки верхних частей трубопроводов 3 и 4 снабжены направленными перемычками 7 и 7" с диаметрами, уменьшающимися сверху вниз, которые соединены с карманами 8 и 8", расположенными на внутренних стенках корпусов, причем нижние части абсорбера и регенератора также соединены трубопроводами 9 и 9" между собой и узлом 10 выделения серы, а трубопровод 11 вывода абсорбента из последнего тангенциально соединен с нижними частями абсорбента и регенератора, при этом входы их расположены ниже распределителей газа 5 и воздуха 6, но в противоположном направлении к входным участкам трубопроводов, расположенных крест накрест, верхняя часть регенератора 2 снабжена воздушным регулирующим клапаном 12, соединенным с датчиком 13 давления, установленным в верхней части абсорбера 1, установка содержит входной сепаратор 14, выходной сепаратор 15, насос 16, компрессор 17, подводящие трубопроводы 18-21 и отводящие трубопроводы 22-26.

Установка работает следующим образом.

Абсорбер 1 и регенератор 2 заполняют абсорбентом сероводорода - раствором комплекса трехвалентного железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой, взятыми в соотношении 1:8 соответственно. Затем по подводящему трубопроводу 18 через входной сепаратор 14 и трубопровод 20 в абсорбер 1 подают газ с содержанием сероводорода 34,1-40,2 г/м³ через распределитель 5 газа, расположенный в нижней части абсорбера. Сероводородсодержащий газ, проходя через слой абсорбента, очищается от сероводорода и по трубопроводу 25 поступает в выходной сепаратор 15, где осушается и с остаточным содержанием сероводорода до 20 мг/м³ по трубопроводу 26 направляется потребителю. Отделившийся от газа абсорбент по трубопроводу 21 поступает в верхнюю часть абсорбера 1. Одновременно с подачей сероводородсодержащего газа в абсорбер в регенератор 2 компрессором 17 через распределитель 6 воздуха подают воздух, который за счет присутствия в нем кислорода регенерирует отработанный абсоpбент, поступающий из абсорбера 1 по закругленному трубопроводу 4 в нижнюю часть регенератора 2, при этом входной в нижнюю часть участок трубопровода установлен тангенциально и расположен ниже распределителя 6 воздуха. Отработанный воздух из верхней части регенератора 2 отводят через воздушный регулирующий клапан 12 и трубопровод 23 в атмосферу. Для поддержания давлений в абсорбере и регенераторе равными регулирующий клапан 12, установленный на регенераторе, соединен с датчиком 13 давления, установленным в верхней части абсорбера. Испытания проводили при давлении отходящего очищенного газа 0, 0,5, 1,0 и 1,5 ати, поддерживая при этом давление воздуха в регенераторе 2 на этом же уровне. Это позволяет поддерживать высоту абсорбента в абсорбере и регенераторе на одном уровне, что является одним из условий, обеспечивающих в комплексе с другими признаками эффективную работу установки в целом. Подготовленный таким образом абсорбент из регенератора 2 по закругленному трубопроводу 3 поступает в нижнюю часть абсорбера, входной участок которого установлен тангенциально к корпусу абсорбера и расположен ниже распределителя 5 газа. Плотность жидкости в абсорбере и регенераторе, где осуществляется барботаж ее газом и воздухом соответственно, меньше плотности дегазированной жидкости в трубопроводах 3 и 4. Существующая разность плотностей позволяет осуществлять циркуляцию жидкости (абсорбента) из одного аппарата в другой. Наличие наклонных перемычек 7 и 7" в верхних частях трубопроводов 3 и 4, диаметры которых меньше диаметров отводящих абсорбент из абсорбера и регенератора трубопроводов 3 и 4, причем диаметры нижних меньше диаметра верхних, соединенных с карманами 8 и 8", расположенными на внутренних стенках корпусов абсорбера и регенератора, позволяет регулировать и поддерживать циркуляцию жидкости в аппаратах в случае изменения давления очищенного газа. При увеличении давления очищенного газа уровень абсоpбента в абсорбере понижается, а в генераторе повышается (до тех пор, пока клапан 12 с помощью датчика 13 не выравняет давление воздуха в регенераторе и газа в абсорбере). При этом уровень абсорбента может опускаться ниже верхней части трубопровода 4, соединенного с абсорбером. В этом случае циркуляция абсорбента по установке не нарушается, так как абсорбент начинает циркулировать через верхнюю перемычку 7. Если уровень жидкости понижается еще ниже, то циркуляция осуществляется через нижнюю перемычку 7. Таким образом предотвращается нарушение циркуляции абсорбента. Причем диаметр верхней перемычки 7 меньше диаметра трубопровода 4, а диаметры перемычек уменьшаются сверху вниз. Такое распределение диаметров по высоте позволяет исключить циркуляцию абсорбента через верхнюю часть трубопровода 4 и перемычки 7 одновременно. Верхняя перемычка 7 начинает "работать" только тогда, когда уровень жидкости опускается ниже верхней части трубопровода 4, а нижняя перемычка 7 - когда уровень жидкости опускается ниже верхней перемычки. Таким образом, расположение труб крест накрест и места входа и выхода отработанного и отрегенерированного абсорбента при соединении аппаратов между собой, снабжение верхних частей закругленных трубопроводов наклонными перемычками, соединенными последовательно с карманами, расположенными на внутренних стенках абсорбера и регенератора, позволяет обеспечить стабильную безнасосную циркуляцию абсорбента на установке.

В процессе абсорбции сероводорода в результате реакции с абсорбентом образуется сера, которая в виде суспензии в отработанном абсорбента поступает по закругленному трубопроводу 4 в низ регенератора 2, где оседает и выводится из него по трубопроводу 9 на узел 10 выделения серы. Закругление трубопроводов 3 и 4 предусмотрено для исключения оседания в них серы, возможности образования серных пробок, которые оказывают отрицательное влияние на процессы безнасосной циркуляции абсорбента. Исключение образования пробок достигается при радиусе закругления, большем 5 диаметров трубопровода.

Отработанный абсорбент с наиболее мелкими частицами серы в регенераторе обрабатывается кислородом воздуха, восстанавливает свои поглотительные свойства и по закругленному трубопроводу 3 поступает в низ абсорбера, где доочищается от серы и поднимается дальше в абсорбер, контактируя с сероводородсодержащим газом, далее процесс повторяется. Скорость циркуляции абсорбента поддерживают в пределах 4,2-18,1 м³/ч, что позволяет производить очистку 80-276 м³/ч сероводородсодержащего газа до остаточного содержания сероводорода 20 мг/м³.

Суспензия серы в абсорбенте с низа абсорбера 1 по трубопроводу 9 также поступает на узел 10 выделения серы, откуда по трубопроводу 22 выводится потребителю. Абсорбент, отделившийся на узле выделения по трубопроводам 11 и 11", насосом 16 подается в нижнюю часть абсорбера и регенератора, при этом входы их расположены тангенциально корпусам аппаратов и ниже распределителей газа 5 и воздуха 6, но в противоположном направлении к входным в нижнюю часть участкам трубопроводов 3 и 4, расположенных крест накрест, что позволяет периодически взмучивать осевшую серу, позволяя избегать ее уплотнения на дне аппаратов, своевременно ее выводить из абсорбера и регенератора.

Результаты, полученные при испытании известной (прототип) и предлагаемой установок по очистке газа от сероводорода, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемая установка обеспечивает глубокую очистку от сероводорода, остаточное содержание сероводорода в очищенном газе до 20,0 мг/м³, но высокое качество очистки достигается при безнасосной циркуляции абсорбента в системе абсорбер-регенератор, повышая надежность работы установки в целом за счет отсутствия циркуляционных насосов и сокращения ремонтных работ, связанных с заменой сальниковых уплотнений (прототип). Кроме того, исключение циркуляционных насосов позволяет сократить затраты на электроэнергию и обслуживание установки.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой установки для очистки газа от сероводорода достигается за счет снижения капитальных затрат на 14% и эксплуатационных на 44%.