Спосіб осушування природного газу

1 Спосіб осушування природного газу, що включає вилучення з нього вуглеводневого конденсату і поглинання води при контактуванні газу з поглиначем-абсорбентом в абсорбері, подачу насиченого вологою абсорбенту на регенерацію з подальшим поверненням його у процес осушування газу, який відрізняється тим, що неочищений газ подають безперервно в абсорбер з поглиначем, що виконаний у вигляді двох сполучених вни зу посудин, знизу вверх у першу посудину, пропускають його для очистки від води через шар поглинача, а потім, для вилучення вуглеводневого конденсату, - через краплевловлювач, розміщений у верхній частині першої посудини, накопичують шар конденсату на поверхні абсорбенту і періодично зливають його з першої посудини, а насичений водою поглинач-абсорбент періодично порціями подають на регенерацію з другої посудини 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як поглинач-абсорбент використовують активний поглинач води, густина якого вища, ніж у води, наприклад гліколь 3 Спосіб за п 1 або п 2, який відрізняється тим, що при подачі неочищеного газу в абсорбент його завихрюють і розпилюють Винахід відноситься до галузі газопереробки, конкретно до способу осушки природного газу від води з допомогою сорбентів і може використовуватись в газодобувній, нафтовій, нафтопереробній та ХІМІЧНІЙ галузях промисловості, в тому числі й для осушки повітря Відомий спосіб підготовки природних та супутніх нафтових газів шляхом їх осушення для подальшого транспортування та низькотемпературної обробки, який базується на контактуванні їх з абсорбуючими матеріалами через кілька сепарацій [1] При цьому як абсорбент спочатку використовують метанол, а потім гліколь Недоліком такої підготовки газу є складна технологія та неповне очищення газу Крім того, матеріали, які використовуються, мають високу вартість, внаслідок чого потребують регенерації для повторного використання Відомий спосіб осушки газів, який включає адсорбцію вологи гранульованим цеолітом NaA з подальшою регенерацією насиченого цеоліту продуванням нагрітим регенераційним газом [2] Недоліком цього способу є те, що він передбачає для здійснення регенерації цеоліту високу температу ру (280 - 310°С) Адсорбуючий матеріал -цеоліт NaA - є синтетичним цеолітом Цей адсорбент для промислового використання дорогий і він повинен бути з вузьким діапазоном експлуатаційнофізичних характеристик (поруватість в межах 0,22 - 0,25см3/г) Відомий спосіб осушки газів шляхом проходження бульбашок газу крізь шар рідини, при якому абсорбер виготовляють як пустотілий циліндр, у нижній частині якого встановлюють перфоровану плиту, виконану для дроблення потоків газу на струмені [3] Над плитою знаходиться шар рідини (абсорбента), крізь який пропускають газ При цьому рідина безперервно подається у абсорбер і випускається з абсорбера на регенерацію для підтримання своїх абсорбційних властивостей Недоліками цього способу є низька продуктивність через малу швидкість (0,3 - 0,4м/с) проходження газу крізь перфоровану плиту, необхідність застосування великої КІЛЬКОСТІ абсорбенту і значні енерговитрати на безперервну регенерацію виведеного з абсорбера забрудненого абсорбента і наступне подання очищеного абсорбента в абсорбер При цьому цей спосіб використовується не для осушки ю со ю 52235 газів, а для їх очищення від ХІМІЧНО ШКІДЛИВИХ та небезпечних домішок Найбільш близьким до заявленого способу по технічній суті та досягнутому результату є спосіб вилучення вологи та вуглеводневого конденсату з природного газу, який включає абсорбцію цих домішок в абсорбері двома абсорбуючими речовинами у вигляді двох потоків поглиначів - вуглеводневим матеріалом та діетиленгліколем [4] При цьому способі осушки газу на першій стадії абсорбції газ контактує з вуглеводневим поглиначем, наприклад соляровим маслом, шляхом зрошення ним газу для вилучення висококиплячих вуглеводнів та крапельної вологи, яка містить солі Після цього газ містить тільки парову вологу, в якій вже відсутні солі На другій стадії абсорбції газ осушується шляхом його зрошення 98% розчином діетиленгліколю При цьому газ спрямовується у верхню частину абсорбера назустріч краплям концентрованого діетиленгліколю, що рухається зверху вниз і подається з встановлених у верхній частині форсунок Пара води абсорбується діетиленгліколем і осушений газ пропускають крізь відокремлювач бульбашок, що уловлює бульбашки діетиленгліколю, які рухаються у потоці газу Після цього газ виводиться з системи осушки Потім насичений вологою абсорбент подається на регенерацію з подальшим поверненням його в процес осушки газу Недоліками цього способу є складна двохступенева технологія осушки газу, значне по обсягу використання дорогого діетиленгліколю та втрати останнього внаслідок виносу газом при зустрічному зрошенні ним газу і втрати вуглеводневого конденсату внаслідок його виносу віддувним газом Задачею, на виконання якої спрямований винахід, є розробка високоефективної та більш економічної технології осушки природного газу Запропонований для вирішення поставленої задачі спосіб дає можливість отримати технічний результат, який полягає в зменшенні витрат та в спрощенні апаратурного оформлення технології при забезпеченні глибокого осушення газу Для досягнення вказаного технічного результату у відомому способі осушки природного газу, який включає вилучення з нього вологи та вуглеводневого конденсату при контактуванні газу з поглиначем-абсорбентом в абсорбері та подачу насиченого вологою абсорбента на регенерацію з подальшим поверненням його у процес осушки газу, ВІДПОВІДНО винаходу, неочищений газ подають безперервно в абсорбер з поглиначем, виконаний у вигляді двох сполучених внизу посудин, знизу вверх у першу посудину, пропускають його для очистки від води через шар поглинача, а потім, для вилучення вуглеводневого конденсату, через краплевловлювач, розміщений у верхній частині першої посудини, накопичують шар конденсату на поверхні абсорбента і періодично зливають його з першої посудини, а насичений водою поглинач-абсорбент періодично порціями подають на регенерацію з другої посудини Як поглиначабсорбент використовують активний поглинач води, густина якого вища, ніж у води, наприклад гліколь Крім того, при подачі неочищеного газу в абсорбент його завихрюють і розпилюють Технічних рішень, які характеризуються сукупністю ознак винаходу, що заявляється, у доступних джерелах інформації не виявлено Порівняльний аналіз запропонованого винаходу та прототипу дає підставу зробити висновок про те, що заявлене технічне рішення відрізняється від відомого наявністю нових суттєвих ознак, тобто про його ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "новизна" При вивченні інших технічних рішень в досліджуваній галузі техніки не виявлено впливу сукупності відрізняючих ознак запропонованого способу на зменшення витрат та спрощення його апаратурного оформлення, що свідчить про творчий характер рішення, тобто про ВІДПОВІДНІСТЬ його критерію "винахідницький рівень" Запропонований спосіб осушки газу здійснюється в одному чи декількох абсорберах, конструкція яких схематично представлена на фіг Загальна конструктивна схема абсорбера включає його першу 1 і другу 2 посудини, сполучені внизу каналом З В посудини залитий поглиначабсорбент 4, густина якого вища, ніж у води, наприклад гліколь В нижню частину першої посудини 1 через трубопровід 5 і клапан 6 поступає очищуваний газ під тиском, величина якого вище тиску шару абсорбента, обумовленого його висотою Газ проходить через шар абсорбента 4, який поглинає з нього воду, і, піднімаючись вище цього шару, проходить також через краплевловлювач 7 і виходить через трубопровід 8 Краплевловлювач 7 складається з декількох рядів перегородок, що уловлюють краплі води, які рухаються у потоці газу, а також краплі абсорбента 4 та висококиплячих вуглеводнів При цьому стікаючі вниз краплі вуглеводнів накопичуються у вигляді прошарку 9 над шаром абсорбента 4 в першій посудині 1 В другій посудині 2, сполученій з першою, на висоті верхнього рівня шару абсорбента розміщений патрубок 10 для автоматичного зливу у накопичувач 11 додаткового за рахунок вилученої з газу води об'єму абсорбента 3 накопичувача 11 задана порція водного розчину абсорбента подається через керований клапан 12 у регенератор 13, в якому зневоднюється, наприклад випаровуванням води Зневоднений абсорбент з накопичувача 14 насосом 15 подається через клапан 16 в нижню частину посудини 1 При цьому трубопровід 5 може бути виконаний зігнутим, щоб забезпечити завихрений рух газу в шарі абсорбента 4 На висоті верхнього рівня абсорбента в першій посудині 1 розташований патрубок 17 з клапаном 18 для періодичного зливу накопичуваних з газу прошарків 9 висококиплячих вуглеводнів (вуглеводневого конденсату), оскільки їх густина їх менша ніж абсорбента 4 На патрубку 10 розміщений клапан 19, який перекриває цей патрубок при відкриванні клапана 18 Це дозволяє через патрубок 20 подавати в посудину 2 стиснене повітря, щоб випустити через патрубок 17 прошарок 9 вуглеводневого конденсату Для розбивання потоку природного газу при його подачі на дрібні струмені використовується фільтр 21 Спосіб осушки природного газу здійснюють наступним чином Газ, попередньо очищений від механічних домішок, подають під тиском і безперервно по тру 52235 бопроводу 5 через клапан 6 в нижню частину першої посудини 1 абсорбера, в якому знаходиться як абсорбент 4 гліколь Оскільки газ значно легший ніж гліколь, він проходить знизу вверх через шар гліколю Внаслідок завихреного руху газу у першій посудині вся крапельна і парова вода поглинається гліколем При цьому збільшується об'єм гліколя і ВІДПОВІДНО підвищується його верхній рівень, внаслідок чого частина гліколю з поглинутою ним водою автоматично зливається через патрубок 10 в накопичувач 11, з якого порції водного розчину гліколю періодично зливаються в регенератор 13 для випаровування води Пару води з регенератора 13 випускають в атмосферу чи направляють на використання в інших цілях Зневоднений гліколь з регенератора 13 подають в накопичувач 14, з якого його насосом 15 нагнітають через клапан 16 в посудину 1 Це забезпечує підтримування високої концентрації гліколю в цій посудині, що сприяє активному поглинанню води з газу Газ, що пройшов через шар гліколю 4, пропускають через краплевловлювач 7 і випускають осушеним через трубопровід 8 Краплі з гліколю і висококиплячих вуглеводнів, які рухаються в потоці газу, осідають на поверхні елементів краплевловлювача 7, з'єднуються и стікають вниз по стінках краплевловлювача 7 у прошарок 9 Запропонований спосіб може використовуватися як для вилучення з природного газу тільки парової вологи, так і для одночасного вилучення крапельної вологи (вуглеводневого конденсату та води) При цьому солі, які можуть бути в крапельній волозі природного газу, осідають на дні першої посудини і періодично вилучаються (при зупинці роботи абсорбера, наприклад на профілактичний ремонт) При цьому висококиплячі вуглеводні з крапельної вологи (вуглеводневий конденсат), які мають густину меншу, ніж гліколь, накопичуються в першій посудині 1 у вигляді прошарку 9 над шаром гліколю і періодично зливаються (для цього буде достатня короткочасна зупинка абсорбера) через клапан 18 і патрубок 17 В промислових умовах доцільна паралельна робота декількох абсорберів, щоб кожний по черзі міг бути зупинений для вказаних цілей Запропонований спосіб перевірений в лабораторних умовах, 3 порівнянні з відомим способом І> спрощується технологія зневоднення газу (замість багатостадійної технології осушки природного газу використовується одностадійна), зменшується в 8 - 10 разів об'єм використання дорогого гліколю, наприклад діетиленгліколю Спосіб дозволяє замінити діетиленгліколь на менш дорогий етиленгліколь, знизити енерговитрати, оскільки уже не треба безперервно подавати абсорбенти через форсунки назустріч газу (вилучається операція зрошення) Внаслідок цього суттєво зменшуються експлуатаційні витрати Література 1 А с СРСР№ 1581977, кл F25J 3/00 Бюл № 28, 1990 2 Патент РФ №2030199, кл B01D 53/02 Бюл №7,1995 3 Кузнецов И Е и др Оборудование для санитарной очистки газов Справочник /Под общ Ред И Е Кузнецова - К "Техніка", 1989, с 45 4 А с СРСР № 1527457, кл F 25 J 3/00 Бюл № 45, 1989 -прототип 52235 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71