Способ регенерации абсорбентов на основе гликолей

 

Изобретение относится к технологии регенерации растворов гликолей, используемых в качестве абсорбента на установках осушки природного газа. Цель изобретения - повышение степени обезвоживания растворов гликолей при технически возможном минимуме потерь гликолей и метанола в процессе регенерации абсорбентов. Способ предусматривает непрерывный отбор отработанного абсорбента из процесса осушки, добавление к нему метанола до его суммарного содержания в регенерируемом растворе 8,5-20 мас.%, нагрев откорректированной смеси до температуры выше точки кипения воды, но не превышающей температуры начала термодеструкции гликолей, двухступенчатую ректификацию, сброс воды , возврат регенерированного раствора гликоля в процесс абсорбции влаги и регенерированного метанола в процесс подавления гидратообразования. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 D 53/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4628108/26 (22) 29.12.88 (46) 15.01.91. Бюл. № 2 (71) Институт газа АН УССР (72) А. И. Пятничко, А. E. Винокур, Н. Б. Березовский, Т. К. Крушневич и Б. В. Гайдук (53) 66.074.31 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 990280, кл. В Ol D 53/14. 1982. (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ АБСОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ГЛИКОЛЕ1 1 (57) Изобретение относится к технологии регенерации растворов гликолей, используемых в качестве абсорбента на установках осушки природного газа. Цель изобретения — поИзобретение относится к технологии регенерации растворов гликолей, используемых в качестве абсорбента на установках осушки природного газа и может быть использовано для обезвоживания абсорбентов на основе гликолей (диэтиленгликоля — ДЭГ, триэтиленгликоля — ТЭГ) в ректификационных блоках, входящих в состав установок подготовки природного газа к дальнему транспорту.

Цель изобретения — повышение степени обезвоживания растворов гликолей в процессе регенерации абсорбентов при технически возможных минимальных потерях гликолей и метанола.

Водометанольные растворы гликолей согласно предлагаемому способу регенерируют в общем виде следующим образом.

Отработанный абсорбент непрерывно отбирают на установку регенерации, смешивают с метанолом в избранном соотношении, подогревают в рекуперативном теплообменнике потоком регенерированного абсорбента, „„SU„„1620119 А 1

2 вышение степени обезвоживания растворов гликолей при технически возможном минимуме потерь гликолей и метанола в процессе регенерации абсорбентов. Способ предусматривает непрерывный отбор отработанного абсорбента из процесса осушки, добавление к нему метанола до его суммарного содержания в регенерируемом растворе 8,5 — 20 мас.00, нагрев откорректированной смеси до температуры выше точки кипения воды, но не превышающей температуры начала термодеструкции гликолей, двухступенчатую ректификацию, сброс воды, возврат регенерированного раствора гликоля в процесс абсорбции влаги и регенерированного метанола в процесс подавления гидратообразования. 1 з. п. ф-лы, 1 табл. нагревают до температуры выше точки кипения воды, но ниже температуры начала термодеструкции гликолей (для ДЭГа

165 С, ТЭГа — 206 С и т. д.) в подогревателе и направляют в кубовую часть первой ступени ректификационной колонны. Регенерированный раствор гликоля выводят из нижней части первой ступени колонны и направляют на осушку газа. Пары воды и метанола поднимаются в верхнюю часть первой ступени ректификационной колонны, где п одде ржи в а ют тем пера туру 100 — 105 С.

Сконденсировавшиеся в верхней части первой ступени колонны пары поступают в нижнюю часть второй ступени, где происходит разгонка образовавшейся водометанольной смеси при 95 — 99 С. Водяной конденсат выводят из нижней части второй ступени ректификационной колонны. Паровая фаза поступает в верхнюю часть второй ступени колонны, где поддерживают температуру 65 — 70 С, и конденсируется в дефлегматоре. Жидкий метанол с концентрацией

1620!19

97 — 99 мас.Я отводят из колонны. Часть полученного метанола направляют в емкость для добавления к регенерируемому раствору, а остальную часть выводят из системы регенерации для повторного использования в качестве ингибитора гидратообразования.

Сущность изобретения поясняется примерами его осуществления.

Для всех примеров соблюдались следующие условия: в качестве объекта исследований служили отработанные абсорбенты представляющие собой смеси «гликоль-вода-метанол» и составленные для примеров 1 —.8 на основе диэтиленгликоля (ДЭГа); для примеров 9 — 13 — на основе триэтиленгликоля (ТЭГа) .

Содержание влаги в отобранных пробах составляло от 2,5 до 4,5 мас.Я, содержание метанола 0,5 — 1,5 мас.о. Были приготовлены аналогичные по составу водометанольные растворы ТЭГа. Указанные смеси регенерировали согласно предлагаемому способу и по способу, выбранному в качестве прототипа, а затем определяли осушающую способность регенерированных абсорбентов, контактируя их с осушаемым газом и определяя точку росы обработанного газа. Степень обезвоживания гликолей определяли титрованием отработанных . проб с помощью реактива Фишера.

Технология промысловой обработки природного газа включает следующие стадии: закачку метанола в поток газа для ингибирования, процесса гидратообразования, осушку газа абсорбентом на основе гликоля, регенерацию отработанного абсорбента.

Средний состав. газа Уренгойского месторождения (сеноманская залежь) следующий, мас.ог: метан 98,23; этан 0,32, пропан 0,01; бутан 0,01; азот 1,15; диоксид углерода 0,28.

Давление Р=12,2 МПа, температура на первой ступени сепарации t=5 С, температура образования гидратов t,=19 С. Для снижения температуры гидратообразования на

At =-t, — t=14 С в газовый поток закачивают 80О -ный раствор метанола в количестве 0,776 xr/1000 м . Введенный ингибитор гидратообразования распределяется следующим образом: 0,421 кг/1000 м находится в газовой фазе; 0,040 кг/1000 м растворяется в выделенном на первой ступени сепарации газовом конденсате; 0,315 кг/

/!000 м растворяется в выделенной в сепараторе воде. Находящийся в газовой фазе (более 50Я от вводимого количества) поступает на установку гликолевой осушки природного газа. При применяемых удельных расходах абсорбента 15 — 20 кг/

/1000 м на абсорбционном оборудовании установок гликолевой осушки (1 — 2 теоретические тарелки или 8 — 10 практических) извлекается 40Я метанола, находящегося в газовой фазе. Следовательно, концентрация метанола в отработанном абсорбенте, посту5

55 пающем на регенерацию, в зависимости от удельного расхода (кратности орошения) составляет 0,841 мас.Я или 1,12 мас.Я.

В зимнее время необходимо осушить газ до температуры точки росы минус 20 С, а в летнее — до температуры точки росы минус 10 С.

Пример !. Регенерацию раствора проводят по способу, выбранному в качестве прототипа. Состав регенерируемой смеси, ма с. о: ДЭà — 91,6; метанол 3,9; вода 4,5.

Абсорбент указанного состава нагревают до 80 — 90 С и подают в первую (верхнюю) ступень ректификационной колонны, где из регенерированной смеси отгоняют метанол и воду. Концентрация полученного таким способом водометанольного раствора составляет, мас.Я: метанол 69, вода 31. Полученный раствор непригоден для использования в качестве ингибитора гидратообразования вследствие низкого содержания в нем метанола и требует дополнительного концентрирования. Бинарную смесь гликоль — вода дополнительно нагревают до 65 С и подают во вторую (нижнюю) ступень ректификационной колонны, где из нее отгоняют воду.

Состав регенерированного абсорбента, мас. Я: ДЭà — 96,9; вода 3,1; метанол следы. Точка росы газа, осушенного раствором ДЭГа указанного состава, составляет

+2 С, что не соответствует требованиям к качеству газа, подаваемого в магистральный газопровод.

Примеры 2 и 3. Эксперименты по примерам 2 и 3 проводят по технологии, аналогичной примеру l. Содержание метанола в регенерируемой системе составляет ссютветственно 6,3 и 7,7 мас.Я (см. 3 колонку таблицы). Полученные результаты приведены в таблице (см. колонки 5 и 7 таблицы).

Пример 4. Регенерацию раствора ДЭГа одного и того же состава проводят как согласно предлагаемому способу, так и по способу, выбранному в качестве прототипа.

Состав регенерируемой смеси, мас. Я:

ДЭ Г вЂ” 89,3; метанол 8,1; вода 2,6. Состав раствора гликоля, полученный его регенерацией по способу, выбранному в качестве прототипа, мас.Я: ДЭà — 98,24; вода 1,76.

Концентрация полученного этим способом раствора метанола составляет 73 мас.Я, что делает его непригодным для повторного использования в качестве ингибитора гидратообразования. В процессе осушки газа регенерированным раствором ДЭГа указанного состава была достигнута точка росы, ра вная — 6,5 С.

На регенерацию согласно предлагаемому способу поступает трехкомпонентная смесь следующего состава, мас.Я: ДЭà — 95,88; метанол 1,12; вода 3,0. Отработанный абсорбент указанного состава непрерывно отбирают из процесса осушки, добавляют в регенерируемую смесь раствор метанола концентрации ) 97 мас.о, доводя его содержа1620119 ние в регенерируемой смеси до 8,1 мас.Я, и получают смесь такого же состава, который регенерируют по способу, выбранному в качестве прототипа. Нагревают откорректированную смесь до 164 С (выше температуры точки кипения воды, но ниже темпера5 туры начала термодеструкции ДЭГ на 1 С) и направляют в первую ступень ректификационной колонны. После выделения в первой ступени ректификации водометанольной смеси содержание воды в регенерирован- <0 ном растворе ДЭГа составляет 1,23 мас.Я.

Паровую смесь воды и метанола направляют во вторую (верхнюю) ступень ректификационной колонны, где проводят разделение метанола и воды. Температуру в верх15 ней части второй ступени ректификации поддерживают равной 66 С. Полученный раствор метанола концентрацией 98 мас.Я выводят из системы регенерации и направляют в процесс ингибирования гидратообразования. Регенерированный адсорбент направляют в абсорбер установки осушки природного газа, где достигнута точка росы, равна — 8,5 С.

Данные примера свидетельствуют о том, что согласно предлагаемому способу регенерации достигнута более высокая степень обезвоживания раствора гликоля.

Примеры 5 — 8. Эксперименты по примерам 5 — 8 проводят по технологии регенерации абсорбентов согласно предлагаемому способу, аналогично примеру 4, корректируя содержание метанола в регенерируемой смеси до значений, указанных в таблице (колонка 3). Полученные результаты приведены в таблице (колонки 4 и 6).

Пример 9. Регенерацию растворов ТЭГ по предлагаемому способу проводят следующим образом. Отработанный абсорбент непрерывно отбирают из процесса осушки.

Он представляет собой трехкомпонентную смесь следующего состава, мас.Я: ТЭГ 96,0; метанол 1,0; вода 3,0. В поступающую на регенерацию смесь добавляют метанол, доводя его концентрацию до 8 мас.Я, нагревают откорректированную смесь до 205 С (выше температуры кипения воды, но ниже температуры начала термодеструкции ТЭГ на 1 С) и направляют в первую ступень ректификационной колонны. Содержание влаги в регенерированной смеси, определенной титрованием реактивом Фишера, составляет

l,3 мас.0 . Температура точки росы газа, осушенного этим раствором ТЭГ, равняется — 9 С. Температуру в верхней части второй ступени ректификации поддерживают 66 С.

Полученный раствор метанола концентрацией 98 мас.0 выводят из системы регенерации и направляют в процессе ингибирования гидратообразования.

Данные по результатам экспериментов приведены в таблице.

Формула изобретения

1. Способ регенерации абсорбентов на основе гликолей, включающий непрерывный отбор отработанного абсорбента, его нагрев, двухступенчатую ректификацию, сброс воды и подачи регенерированного гликоля потребителю, отличающийся тем, что, с целью повышения степени регенерации, в отбираемый на регенерацию абсорбент дополнительно вводят метанол до его суммарной концентрации в абсорбенте 8,5 — 20,0 мас. "„, а смесь нагревают до температуры выше точки кипения воды, но ниже температуры начала термодеструкции гликолей.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев абсорбента, содержащего диэтиленгликоль, осуществляют до 165 С, а содержащего триэтиленгликоль до 206 С.

1620119

Применяемый

ПриМЕРЬ1

Содержание влаги в регенерированном растворе гликоля, мас.7

Содержание метанола

Достигаемая точка росы газа, С в регене рируемой смеси, мас.X гликоль

ПротоПредлагаемый способ тип

Предла- Прототип гаемый способ

3,10

2,71

2,11

1,76 2,0 — 1,5

-3,5

-6,5

Соста вител ь Е. Кори нен ко

Техред А. Кравчук Корректор Л. Бескид

Тираж Подписное

Редактор С. Л исина

Заказ 4204

ВНИИПИ Государствеьннпо комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” -35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О!

1 ДЭГ 3 9

2 ДЭГ 6,3

3 ДЭГ 7 7

4 ДЭГ 8,1

5 ДЭГ 28,5

6 ДЭГ 14,0

7 ДЭГ 20 0

8 ДЭГ 21,0

9 ТЭГ 8 0

10 ТЭГ 8,5

11 ТЭГ 13,5

12 ТЭГ 20,0

13 ТЭГ 21,0 — 8,5

-10,0 — 16,0

-20,0

-20, 5 а 0 — 10,0 — 16,0 — 20,0 — 21,0

1,23

1,10

0,75

0,55

0,52

1,30

1,15

0,93

0,80

0,76