способ очистки углеводородного газа
Классы МПК: | B01D53/00 Разделение газов или паров; извлечение паров летучих растворителей из газов; химическая или биологическая очистка отходящих газов, например выхлопных газов, дыма, копоти, дымовых газов, аэрозолей F25J3/08 отделение газовых примесей от газов или газовых смесей |
Автор(ы): | Аджиев А.Ю. (RU), Бойко С.И. (RU), Килинник А.В. (RU), Шеин А.О. (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-11-25 публикация патента:
27.09.2004 |
Изобретение относится к технологии подготовки углеводородных газов к транспорту и/или переработке. Способ очистки углеводородного газа включает промывку его циркулирующей водой, при этом, по меньшей мере, часть потока циркулирующей воды, направляемого на промывку газа, отводят и нагревают до температуры кипения воды, затем паровую фазу отделяют от жидкой, охлаждают до получения водного конденсата и подают на рециркуляцию воды. Газ после промывки компримируют, а воду нагревают до температуры кипения воды теплом скомпримированного газа. В воде, подаваемой на промывку, концентрация солей не должна превышать 12 г/л. Скорость потока воды при подаче ее на стадию нагрева должна быть не ниже 2,0 м/с. Изобретение позволяет повысить степень очистки газа от вредных примесей до 98-99,9%, снизить остаточное содержание солей в газе до 0,17 мг/ст.м3, снизить капитальные и эксплуатационные затраты. 3 з.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ очистки углеводородного газа, включающий промывку его циркулирующей водой, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть потока циркулирующей воды, направляемого на промывку газа, отводят и нагревают до температуры кипения воды, затем паровую фазу отделяют от жидкой, охлаждают до получения водного конденсата и подают на рециркуляцию воды.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ после промывки компримируют, а воду нагревают до температуры кипения воды теплом скомпримированного газа.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в воде, подаваемой на промывку, концентрация солей не должна превышать 12 г/л.
4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что скорость потока воды при подаче ее на стадию нагрева должна быть не ниже 2,0 м/с.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии подготовки углеводородных газов к транспорту и/или переработке, и может быть использовано в нефтегазодобывающей и нефтегазоперерабатывающей отраслях промышленности.
Известен способ мокрой очистки газов, заключающийся в том, что газы орошают в трубопроводе промывочной жидкостью, а затем полученную смесь газа с жидкостью пропускают через циклонный сепаратор, из которого отводится очищенный газ (патент РФ № 2121866, опубл. 20.11.98 г., МПК6 B 01 D 47/06).
Общими признаками известного и предлагаемого способов являются: очистка газов промывочной жидкостью и отделение очищенного газа от жидкости.
Недостатком известного способа являются высокие эксплуатационные затраты и низкая эффективность очистки, связанные с низкой интенсивностью перемешивания газа и жидкости и, в результате этого, повышенным расходом жидкости на промывку.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, реализуемый на установке компримирования газа (патент РФ № 2073182, опубл. 10.02.97 г., кл. F 25 J 3/08). Способ заключается в промывке углеводородного газа промывочной водой.
Общим признаком известного и предлагаемого способов является промывка углеводородного газа циркулирующей водой.
В известном способе достигается недостаточно высокая степень очистки газа от вредных примесей - 75-80%. Остаточное содержание солей в газе после промывки около 4 мг/ст.м3, т.е. значительно превышает требования дальнейшей технологии (например, процесса осушки и очистки газа от сернистых соединений).
Недостатком известного способа также являются высокие капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с большим расходом воды на промывку. Кроме этого, данная технология предполагает использование специального блока подготовки воды для промывки. В виду того, что концентрация солей в циркулирующей воде после промывки очень высокая, такую воду нельзя использовать для повторной промывки.
Техническая задача заключается в повышении до 98-99,9% степени очистки газа от вредных примесей (тяжелых органических веществ, ПАВ, ингибиторов коррозии, механических примесей), снижении остаточного содержания солей (хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов) в газе после промывки до величины, не превышающей 0,17 мг/ст.3, и снижении капитальных и эксплуатационных затрат за счет проведения промывки газа циркулирующей водой с низким содержанием вредных примесей.
Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки углеводородного газа, включающем промывку его циркулирующей водой, по меньшей мере, часть потока циркулирующей воды, направляемого на промывку, отводят и нагревают до температуры кипения. Затем паровую фазу отделяют от жидкой, охлаждают до получения водного конденсата и возвращают на рециркуляцию воды.
В варианте способа очистки газ после промывки компримируют, а воду нагревают до температуры кипения воды теплом скомпримированного газа.
Кроме того, в воде, подаваемой на промывку, концентрация солей не должна превышать 12 г/л.
Кроме того, для снижения интенсивности солеотложения в теплообменном оборудовании скорость потока воды при подаче ее на стадию нагрева должна быть не ниже 2,0 м/с.
Заявляемая совокупность признаков позволяет достичь высокой степени очистки газа от вредных примесей - 98-99,9% при довольно низких капитальных затратах. Остаточное содержание солей в газе после промывки соответствует требованиям дальнейшей технологии (например, процессу осушки и очистки газа от сернистых соединений), т.е. не превышает 0,17 мг/ст.3. Концентрация солей в циркулирующей воде соответствует требуемому качеству. Это достигается за счет регенерации части потока циркулирующей воды (оптимальное количество циркулирующей воды - 5-50% от общего потока, направляемого на промывку), подпитки отрегенерированного потока свежей водой и направлением потока воды на стадию промывки газа, при этом насыщенная вредными веществами вода отводится в дренаж. Регенерация части потока циркулирующей воды осуществляется путем ее подогрева до температуры кипения, отделения жидкой фазы, в которой концентрируются вредные примеси, от паровой фазы, конденсации паров воды и направлении образовавшегося очищенного от примесей водного конденсата на стадию промывки газа. В результате осуществления таких операций отпадает необходимость в специальном блоке подготовки воды.
В варианте способа очистки газа последний промывают водой, отделяют от жидкости и компримируют, а часть потока воды (оптимальное количество циркулирующей воды - 5-50% от общего потока, направляемого на промывку) отводят и нагревают до температуры кипения путем теплообмена с нагретым за счет сжатия газом.
Пример 1.
Способ очистки углеводородного газа заключается в следующем. Углеводородный газ в количестве 260000 ст.м3/ч при давлении 0,4 МПа и температуре 23С, содержащий примеси, например ПАВ - 0,8 мг/ст.м3, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 20 мг/ст.м3, подают на промывку в скруббер. В скруббер также подают воду в количестве 7,5-10 т/ч (ПАВ - 0,17-0,42 г/л, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 4,46-12 г/л), поступающую из емкости рециркуляции. Углеводородный газ после промывки в скруббере содержит: ПАВ - 0,0026-0,0064 мг/ст.м3, что соответствует степени очистки газа примерно 99,7%. Остаточное содержание солей (хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов) - 0,07-0,17 мг/ст.м3 в газе, что соответствует требованиям дальнейшей технологии. Часть потока циркуляционной воды в количестве 5-50% от общего потока, направляемого на промывку, отводят и нагревают до температуры кипения при давлении 0,12-0,14 МПа, после чего паровую фазу отделяют от жидкой. Для предотвращения осаждения солей на стенках труб теплообменника скорость потока воды при подаче ее на стадию нагрева должна быть не ниже 2,0 м/с. Пары воды охлаждают в воздушном холодильнике до температуры конденсации, полученный при этом водный конденсат направляют в емкость рециркуляции воды и далее на стадию промывки газа в скруббер, а жидкую фазу, насыщенную вредными примесями (ПАВ - 0,85 г/л, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 22,24-22,39 г/л) отводят в дренаж. В качестве подпитки в емкость рециркуляции воды подают техническую воду в количестве, необходимом для поддержания требуемого количества циркулирующей воды и концентрации солей в промывочной воде.
Пример 2.
В варианте способа очистки газа углеводородный газ в количестве 260000 ст.м3/ч при давлении 0,4 МПа и температуре 23С, содержащий примеси, например ПАВ - 0,8 мг/ст.м3, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 20 мг/ст.м3, подают на промывку в скруббер. В скруббер также подают воду в количестве 7,5-10 т/ч, поступающую из емкости рециркуляции. Углеводородный газ после промывки в скруббере содержит: ПАВ - 0,0026-0,0064 мг/ст.м3, что соответствует степени очистки газа примерно 99,7%. Остаточное содержание солей (хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов) - 0,07-0,17 мг/ст.м3 в газе, что соответствует требованиям дальнейшей технологии. Углеводородный газ после отделения в сепараторе от жидкой фазы подают на компримирование, например до 5,6 МПа, при этом он нагревается за счет сжатия до температуры 159С. Циркуляционная вода, подаваемая на регенерацию в количестве 0,5-1,2 т/ч и со скоростью не менее 2,0 м/с, нагревается горячим потоком скомпримированного газа до температуры 104-109С при давлении 0,12-0,14 МПа и направляется на разделение. Паровая фаза, отведенная из разделителя, конденсируется в воздушном холодильнике в количестве 0,24-0,97 т/ч и полученный конденсат направляют в емкость рециркуляции воды, а оттуда - на промыву. Жидкую фазу из разделителя, содержащую вредные примеси, отводят в дренаж. В качестве подпитки в емкость рециркуляции воды подают техническую воду в количестве, необходимом для поддержания необходимого количества циркулирующей воды и концентрации солей в промывочной воде (ПАВ -0,17-0,42 г/л, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 4,46-12 г/л). Скомпримированный газ охлаждают до температуры 155-158С путем теплообмена с водой, поступающей из емкости рециркуляции, доохлаждают до температуры 40-50С, сепарируют и направляют на дальнейшую переработку или транспортировку.
Класс B01D53/00 Разделение газов или паров; извлечение паров летучих растворителей из газов; химическая или биологическая очистка отходящих газов, например выхлопных газов, дыма, копоти, дымовых газов, аэрозолей
Класс F25J3/08 отделение газовых примесей от газов или газовых смесей