насадочный абсорбер осушки газа (варианты)

Формула изобретения

1. Насадочный абсорбер осушки газа, содержащий входную сепарационную секцию, массообменную абсорбционную секцию, заполненную насадкой, и выходную фильтрующую секцию, отличающийся тем, что выходная фильтрующая секция выполнена в виде двух расположенных одна над другой полностью разборных тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками, над массообменной абсорбированной секцией установлена сепарационно-газораспределительная секция, а между входной сепарационной секцией и массообменной абсорбционной секцией размещена полуглухая тарелка для сбора и отвода отработавшего абсорбента, сообщенная с массообменной абсорбционной секцией и выходной фильтрующей секцией.

2. Насадочный абсорбер осушки газа, содержащий входную сепарационную секцию, массообменную абсорбционную секцию, заполненную насадкой, и выходную фильтрующую секцию, отличающийся тем, что входная сепарационная секция выполнена в виде установленной со стороны входа газа тарелки с центробежными сепарационными элементами и размещенной над ней в виде слоя пластинчато-сетчатой насадки, над массообменной абсорбционной секцией установлена сепарационно-газораспределительная секция, а между входной сепарационной секцией и массообменной абсорбционной секцией размещена полуглухая тарелка для сбора и отвода отработавшего абсорбента, сообщенная с массообменной абсорбционной секцией и выходной фильтрующей секцией.

3. Насадочный абсорбер по п.2, отличающийся тем, что пластинчато-сетчатая насадка выполнена в виде набора кассет с сетчатыми сепараторами, установленных с возможностью их монтажа и демонтажа без нарушения целостности сепарационного слоя и извлечения кассет из насадочного абсорбера для их зачистки, например, пропаркой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к устройствам для осушки газов, преимущественно природного или нефтяного газа.

Известен насадочный абсорбер осушки газа, содержащий входную сепарационную секцию, массообменную абсорбционную секцию, заполненную насадкой (см. патент RU 2140807, МПК 7 В 01 D 53/26, 10.11.1999).

Данный абсорбер позволяет проводить осушку газа от содержащейся в нем влаги. Однако в абсорбере не предусмотрена возможность отделения от осушаемого газа жидкости-сорбента, что сужает область использования данного абсорбера.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является насадочный абсорбер осушки газа, содержащий входную сепарационную секцию, массообменную абсорбционную секцию, заполненную насадкой, и выходную фильтрующую секцию (см. патент RU 2155092, МПК 7 В 01 D 53/26, 27.08.2000).

Данный абсорбер позволяет производить осушку газа как от влаги, так и от жидкого абсорбента. Однако в ряде случаев данный абсорбер не обеспечивает требуемую степень осушки газа, в частности в случаях, когда возникает необходимость увеличивать давление подаваемого на осушку газа при падении пластового давления.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение степени осушки газа и повышение надежности работы абсорбера за счет резкого сокращения уноса абсорбента с осушаемым газом и снижения вероятности попадания механических примесей вместе с осушаемым газом в массообменную абсорбционную секцию.

Анализ работы насадочных абсорберов показал, что одной из главных задач, которую необходимо решить, является ресурс непрерывной эффективной работы и снижение эксплуатационных затрат на восстановление нормальной работы абсорбера при нарушении его нормальной (штатной) работы. В частности имеют место большие затраты на реновацию фильтр-патронов, которые устанавливают в выходной фильтрующей секции. В ходе испытаний было установлено, что при определенной производительности, а также при изменениях технологического режима работы абсорбера может иметь место увеличивающийся по мере роста скорости газа вынос гликоля из массообменной абсорбционной секции в выходную фильтрующую секцию. Этот вынос в основном имеет место не из слоя насадки, а возникает в той области абсорбера, где расположен распределитель гликоля. Вынос гликоля в течение некоторого времени не оказывает существенного влияния на потери гликоля, уносимого из абсорбера с осушенным газом. Это время определяется степенью загрязненности фильтр-патронов (часто выполняемых в виде тканевых слоев) твердыми примесями, содержащимися в выносимом гликоле. По мере загрязнения фильтр-патронов растет скорость газа через более чистые участки фильтрующего слоя и возникает увеличивающийся во времени унос гликоля из аппарата.

При превышении величины уноса некоторого нормируемого значения абсорбер подлежит остановке для внутренней зачистки и смены всего комплекта (до 120 шт) фильтр-патронов. При этом пользователь несет убытки от снижения производительности абсорбера осушки и материальные затраты на новые материалы для восстановления (реновации) фильтр-патронов. Кроме того, часто возникает необходимость периодически очищать нижние слои насадки от механических примесей, попадающих в массообменную абсорбционную секцию в связи с недостаточной эффективностью входной сепарационной секции.

Актуален также вариант эксплуатации абсорбера в тех случаях, когда при падении пластового давления и с целью поддержания стабильного давления в аппаратах приходится наращивать мощность дожимной компрессорной станции, установленной перед абсорберами. В этом случае постоянно растет попадание в осушаемый газ компрессорного масла и ингибитора гидратообразования, что приводит к снижается сепарационных возможностей входной сепарационной секции. Поступление масла в насадку массообменной абсорбционной секции способствует ее загрязнению и снижению эффективности осушки.

Указанная задача решается за счет того, что насадочный абсорбер осушки газа содержит входную сепарационную секцию, массообменную абсорбционную секцию, заполненную насадкой, и выходную фильтрующую секцию, при этом выходная фильтрующая секция выполнена в виде двух, расположенных одна над другой, полностью разборных тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками, над массообменной абсорбционной секцией установлена сепарационно-газораспределительная секция, а между входной сепарационной секцией и массообменной абсорционной секцией размещена полуглухая тарелка для сбора и отвода отработавшего абсорбента, сообщенная с массообменной абсорбционной секцией и выходной фильтрующей секцией.

В другом варианте выполнения насадочный абсорбер для осушки газа содержит входную сепарационную секцию, массообменную абсорбционную секцию, заполненную насадкой, и выходную фильтрующую секцию, при этом входная сепарационная секция выполнена в виде установленной со стороны входа газа тарелки с центробежными сепарационными элементами и размещенной над ней в виде слоя пластинчато-сетчатой насадки, над массообменной абсорбционной секцией установлена сепарационно-газораспределительная секция, а между входной сепарационной секцией и массообменной абсорционной секцией размещена полуглухая тарелка для сбора и отвода отработавшего абсорбента, сообщенная с массообменной абсорбционной секцией и выходной фильтрующей секцией.

Кроме того, пластинчато-сетчатая насадка может быть выполнена в виде набора кассет с сетчатыми сепараторами, установленных с возможностью их монтажа и демонтажа без нарушения целостности сепарационного слоя и извлечения кассет из насадочного абсорбера для их зачистки, например, пропаркой.

В ходе исследования было установлено, что выполнение выходной фильтрующей секции в виде двух расположенных одна над другой полностью разборных тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками позволяет решить проблему работы абсорбера в предельных условиях. При этом сетчатые насадки не содержат в своей конструкции тканевых слоев и устроены таким образом, что весь сетчатый слой омывается жидкостью, в этих насадках накопление твердых механических примесей происходит значительно медленнее чем, например, в фильтр-патронах с тканевыми фильтрами. Период непрерывной работы этой сепарационной тарелки превышает 2 года против менее года для фильтр-патронов. Очистка же загрязненных сетчатых насадок не сопровождается нарушением ее конструкции и затратами материалов. Эти насадки без перемотки могут использоваться в течение более пяти лет.

При выполнении в абсорбере опорного фланца для обеспечения возможности установки двух полностью разборных тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками эффективность работы абсорбера еще больше возрастает и позволяет снизить унос гликоля из абсорбера ниже нормативного даже в режиме массового выноса гликоля из массообменной абсорбционной секции. Дальнейшее увеличение числа тарелок не приводит к заметному улучшению работы абсорбера, однако значительно увеличивает гидравлические потери, что делает наращивание количества указанных выше тарелок экономически нецелесообразным.

Выполнение тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками полностью разборными и выполнение слоя пластинчато-сетчатой насадки в виде набора кассет с сетчатыми сепараторами, установленных с возможностью их монтажа и демонтажа без нарушения целостности сепарационного слоя и извлечения кассет из насадочного абсорбера, позволяет значительно облегчить работы по их восстановлению в процессе проведения ремонтных работ.

Установка над массообменной абсорбционной секцией сепарационно-газораспределительной секции и размещение между входной сепарационной секцией и массообменной абсорционной секцией полуглухой тарелки для сбора и отвода отработавшего абсорбента, которая с помощью трубопроводов сообщена с массообменной абсорбционной секцией, в частности с газораспределительной тарелкой этой секции, и с выходной фильтрующей секцией позволяет собирать и выводить из абсорбера насыщенный влагой абсорбент, преимущественно гликоль. При этом достигается более равномерный подвод осушаемого газа как в массообменную абсорбционную секцию, так и в выходную фильтрующую секцию с одновременным выносом из выходной фильтрующей секции механических примесей, которые могут в нее попадать с осушаемым газом.

Одной из особенностей описываемых вариантов выполнения абсорберов является то, что они могут быть, в случае необходимости, объединены, что позволяет создать абсорбер, который позволяет решить большинство задач по осушке газов, в том числе и в экстремальных условиях, поскольку оба варианта выполнения решают одни и те же задачи:

- повышается массообменная эффективность работы абсорбера и степень осушки газа с одновременным снижением уноса (потери) гликоля при работе аппарата на предельных режимах и при кратковременных изменениях режима,

- снижаются трудоемкость и затраты материалов на регулярное внутреннее техническое обслуживание абсорберов,

- сокращаются сроки простоя аппаратов в связи с их техническим обслуживанием и увеличивается годовая производительность установки осушки.

На чертеже схематически представлен продольный разрез абсорбера, в котором объединены оба варианта его выполнения.

Насадочный абсорбер осушки газа содержит входную сепарационную секцию 1, массообменную абсорбционную секцию 2, заполненную насадкой, и выходную фильтрующую секцию 3. Массообменная абсорбционная секция 2 содержит газораспределительную тарелку 4, слой сплошной насадки 5 высотой 2,5-4 м, обладающей высокой удельной поверхностью, например насадку "Меллапак", или пластинчато-сетчатой насадки ЦКБН и распределитель гликоля 6. Над распределителем гликоля 6 может устанавливаться сепарационно-газораспределительная секция 7. Выходная фильтрующая секция 3 выполнена в виде двух, расположенных одна над другой, полностью разборных тарелок 8 с кольцевыми сетчатыми насадками 9. Тарелки 8 сообщены с полуглухой тарелкой 11 для сбора отработанного гликоля посредством трубопровода 10 сброса жидкости из выходной фильтрующей секции 3. Входная сепарационная секция 1 выполнена в виде установленной со стороны входа газа 12 тарелки 13 с центробежными сепарационными элементами и размещенной над ней в виде слоя пластинчато-сетчатой насадки 14. Пластинчато-сетчатая насадка 14 может быть выполнена в виде набора кассет с сетчатыми сепараторами, установленных с возможностью их монтажа и демонтажа без нарушения целостности сепарационного слоя и извлечения кассет из насадочного абсорбера для их зачистки, например, пропаркой.

Сырой газ входит в абсорбер через вход 12, очищается от содержащихся в нем воды, раствора ингибитора и компрессорного масла на тарелке 13 с центробежными сепарационными элементами, а затем на пластинчато-сетчатой насадке 14. Минуя полуглухую тарелку 11 и газораспределительную тарелку 4 осушаемый газ поступает для контакта с осушителем - гликолем (в качестве осушителя могут быть использованы раствор этиленгликоля, диэтиленгликоля или триэтиленгликоля) в слой насадки 5. На чрезвычайно развитой поверхности насадки 5 в противотоке со стекающей по этой поверхности пленке гликоля, происходит массообмен влагой между газом и концентрированным раствором гликоля.

Выходя из слоя насадки 5, газ предварительно очищается от капель жидкости на сепарационно-газораспределительной тарелке 7 и поступает в выходную фильтрующую секцию 3, где окончательно очищается на тарелках 8 с кольцевыми сетчатыми насадками 9 до требуемой кондиции от гликоля, выносимого из массообменной абсорбционной секции 2, и выводится из абсорбера.

Регенерированный гликоль подается в противоток с осушаемым газом через распределитель гликоля 6. Роль этого устройства заключается в равномерном орошении массообменной насадки 5.

Проходя через слой насадки в виде тонких пленок, гликоль насыщается водой, собирается на газораспределительной тарелке 4, стекает в полуглухую тарелку 11 и выводится из абсорбера для регенерации. Тарелки 8 сообщены с полуглухой тарелкой 11 для сбора отработанного гликоля посредством трубопровода 10 сброса жидкости из выходной фильтрующей секции 3.

Изобретение может быть использовано в газодобывающей, нефтедобывающей, химической и нефтехимической промышленности при осушке различных газообразных сред.