способ регенерации насыщенного раствора абсорбента

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ НАСЫЩЕННОГО РАСТВОРА АБСОРБЕНТА, включающий вывод из абсорбера установки осушки природных и нефтяных газов насыщенного абсорбента, подачу его в десорбер, разделенный полуглухой тарелкой, подогрев в печи и возврат в куб десорбера, отличающийся тем, что, с целью снижения эксплуатационных затрат, нагрев абсорбента в печи производят в жидкофазном состоянии в количестве, превышающем отбор абсорбента из куба десорбера при рециркуляции абсорбента через печь и определяемом кратностью рециркуляции по зависимости

K = - 1 = - 1,

где K - кратность рециркуляции кубового продукта (регенерированного абсорбента), выводимого из установки регенерации, доли единицы;

G_p - количество кубового продукта, подаваемого насосом в печь, кг/ч;

G_w - количество кубового продукта, выводимого из установки регенерации, кг/ч;

Q_k - количество тепла для образования паров продукта, выходящих из колонны, ккал/ч;

i_p - теплосодержание кубового продукта на выходе из печи, ккал/кг;

i_w - теплосодержание кубового продукта при условиях, обеспечивающих заданную концентрацию, ккал/кг.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к усовершенствованному способу регенерации насыщенных растворов поглотителей влаги (моно-, ди-, триэтиленгликолей), которые используются в качестве абсорбентов для извлечения водяных паров из газа в установках осушки природных и нефтяных газов.

Известен способ регенерации насыщенного раствора поглотителя влаги, в котором испарение воды из насыщенного раствора производится в трубчатой печи [1].

Недостатками данного способа являются: термическое разложение ДЭГа за счет его перегрева; интенсивная коррозия оборудования в паровой зоне; процесс сопровождается постоянными гидравлическими ударами за счет образования паровых "пробок".

Близким по технической сущности и достигаемому результату является способ регенерации насыщенного раствора поглотителя влаги, заключающийся в том, что часть подогретого раствора после печи подают в буферную емкость, в которую поступает также из полуглухой тарелки колонны насыщенный раствор абсорбента. За счет смещения более горячего раствора, поступающего из печи, с раствором, имеющим более низкую температуру, в емкости происходит испарение части воды.

Образовавшуюся паровую фазу подают в куб колонны. Раствор из буферной емкости насосами подают в печь. Регенерированный раствор из куба колонны насосами отводят с установки [2].

Недостатками данного способа являются: термическое разложение ДЭГа; интенсивная коррозия, которая в паровой фазе существенно выше, чем в жидкой; нарушение режима при изменении производительности.

Особенностью работы трубчатой печи в качестве испарителя является характер изменения температуры нагреваемого продукта по длине змеевика. На участке, где раствор нагревается без испарения, температура его повышается равномерно. С момента начала испарения рост температуры замедляется, так как часть тепла расходуется на испарение.

При этом наиболее интенсивное испарение отмечается в конце змеевика, где снижается давление и приближается к давлению в кубе колонны. Температура продукта на выходе из печи имеет меньшее значение, чем на предшествующих участках, где из-за повышенного давления испарение незначительно и поэтому происходит неконтролируемый перегрев продукта.

Скорость коррозии труб в паровой фазе адсорбентов в 5-7 раз выше, чем в жидкой.

Целью изобретения является повышение надежности эксплуатации и снижение эксплуатационных затрат в установках регенерации насыщенных абсорбентов.

Цель достигается тем, что нагрев раствора в печи производят в жидкофазном состоянии, а для получения необходимой концентрации абсорбента осуществляют рециркуляцию раствора в количестве, которое обеспечивает подвод тепла, необходимого для испарения влаги и других легколетучих компонентов, выходящих из колонны при давлении и температуре в кубе, определяющих заданную концентрацию регенерированного раствора. Циркулирующий через печь раствор подают и отбирают из разных отсеков нижней части колонны (десорбера), разделенной с помощью гидрозатвора на два отсека.

Нагретый в печи поток раствора поступает в отсек куба десорбера, где находится абсорбент с более высокой температурой, и через гидрозатвор переливается в другой отсек куба десорбера, где смешивается с насыщенным раствором абсорбента, поступающим с полуглухой тарелки десорбера и имеющим более низкую температуру. Из этого отсека смешанный раствор насосом подают в печь.

Гидрозатвор предотвращает смешение паров насыщенного и регенерированного растворов и способствует сохранению необходимой концентрации регенерированного абсорбента.

Заданная температура регенерированного раствора поддерживается за счет изменения количества абсорбента, циркулирующего через печь.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ регенерации насыщенного раствора абсорбента отличается от известного тем, что нагрев производят с поддержанием жидкофазного состояния абсорбента в количества, необходимом для получения заданной концентрации регенерированного раствора и определяемом кратностью рециркуляции кубового продукта через печь согласно формуле:

K = - 1 = - 1, где К - кратность рециркуляции кубового продукта (регенерированного абсорбента), выводимого из установки регенерации, в долях единицы;

G_p - количество кубового продукта, подаваемого насосом в печь, кг/ч;

G_w - количество кубового продукта, выводимого из установки регенерации, кг/ч;

Q - количество тепла для образования паров продуктов, выходящих из колонны, ккал/ч;

i_p - теплосодержание кубового продукта на выходе из печи, ккал/кг;

i_w - теплосодержание кубового продукта при условиях (давлении и температуре), обеспечивающих заданную концентрацию, ккал/кг.

Нагрев абсорбента в печи производят с поддержанием жидкофазного состояния за счет создания давления в печи, превышающего давление упругости паров раствора при температуре раствора на выходе из печи.

В отличие от прототипа, согласно которому печь работает в режиме подогревателя-испарителя, в заявляемом способе в печи осуществляется только нагрев абсорбента.

Нагрев однофазного (жидкого) раствора в печи при рециркуляции абсорбента происходит равномерно с высоким коэффициентом теплоотдачи от стенки к раствору, что обеспечивает в отличие от прототипа существенное снижение температуры стенки, предотвращает перегрев раствора и его разложение, а также предотвращает процесс коррозии в печи.

В предлагаемом техническом решении регулируемый нагрев раствора позволяет поддерживать на выходе из печи предельно допустимую температуру без его разложения.

В результате изложенного заявленное техническое решение соответствует критериям "Новизна" и "Существенные отличия".

Предложенное техническое решение обеспечивает надежную работу установки, уменьшает потери абсорбента, улучшает качество осушки газа, обеспечивает снижение расхода абсорбента и затрат на эксплуатацию.

Это подтверждает соответствие данного технического решения критерию "положительный эффект".

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа.

Насыщенный раствор абсорбента по трубопроводу 1 подают в десорбер 2, разделенный полуглухой тарелкой 3 на верхнюю (ректификационную) и нижнюю (кубовую) части. Нижняя часть разделена с помощью гидрозатвора 4 на два отсека 5 и 6. С полуглухой тарелки 3 раствор поступает в отсек 5, откуда насосом 7 по трубопроводу 8 раствор подают в печь 9, где нагревают до 165^оС, по трубопроводу 10 нагретый раствор проходит через регулятор 11 давления, поддерживающий давление в печи на 0,03МПа выше давления упругости паров раствора, и далее по трубопроводу 12 поступает в отсек 6 десорбера.

При снижении давления в регуляторе происходит испарение воды и части абсорбента и при этом снижается температура смеси. Часть раствора из отсека 6 через гидрозатвор 4 поступает в смежный отсек 5, где смешивается с раствором, поступающим из полуглухой тарелки 3. Образовавшиеся после смешивания пары поступают в верхнюю часть десорбера.

Заданная концентрация регенерированного раствора в отсеке 6 поддерживается за счет рециркуляции раствора через печь.

Регенерированный раствор абсорбента из отсека 6 десорбера насосом 13 отводят с установки.

П р и м е р. Конкретно способ рассмотрен на примере установки регенерации диэтиленгликоля (ДЭГа) Ямбургского газоконденсатного месторождения.

В десорбер подают насыщенный раствор ДЭГа концентрацией 96,3% и температурой 115^оС в количестве 33000 кг/ч. Жидкая фаза с температурой 125^оС стекает на полуглухую тарелку и затем в отсек 5 нижней части десорбера, где смешивается с горячим циркулирующим раствором, поступающим из отсека 6 через гидрозатвор. Концентрация генерированного раствора ДЭГа должна составлять 99,3%, для обеспечения которой при давлении 0,026 МПа равновесная температура имеет значение 155^оС. Количество рециркулирующего через печь раствора для поддержания такой температуры в отсеке 6 десорбера определяют по формуле:

G_р = = = 99000 кг/ч, где G_w - количество кубового продукта, подаваемого насосом в печь, кг/ч;

Q_к - количество тепла для образования паров, выходящих из колонны, составляет 750,4 тыс.ккал/ч;

i_p - теплосодержание кубового продукта при условиях на выходе из печи (температура 165^оС, давление 0,13 МПа) составляет 112,2 ккал/кг;

iw - теплосодержание кубового продукта при условиях, обеспечивающих заданную концентрацию (температура 155^оС, давление 0,026 МПа), составляет 104,6 ккал/кг.

Следовательно, коэффициент рециркуляции составляет

K = - 1 = - 1 = 2,1

Из отсека 5 колонны раствор ДЭГа в количестве 99000 кг/ч с температурой 145^оС, концентрацией 98,9% насосом 7 подается в печь 9, где нагревается до 165^оС при давлении 0,13 МПа,которое поддерживается регулятором 11.

Нагретый раствор из печи через регулятор 11 с давлением 0,026 МПа поступает в отсек 6 колонны, где его температура становится равной 155^оС за счет испарения воды и части ДЭГа.

Регенерированный раствор абсорбента в количестве 31970 кг/ч насосом отводится с установки.

Таким образом для достижения заданной концентрации абсорбента 99,3% при количестве насыщенного раствора 33050 кг/ч, количество раствора, подаваемого на печь, составит 99000 кг/ч.

Коэффициент рециркуляции 2,1.