Способ удаления ртути из потока природного газа

 

Изобретение относится к технологии очистки природного газа от ртути перед использованием его в каталитических процессах и для предотвращения коррозии оборудования. Цель изобретения - исключение замены отработанного сорбента. Поток очищаемого природного газа и сорбента подают в зону контакта в абсорбер. Контактирование сорбента с природным газом ведут при повышенном давлении. В качестве сорбента используют свободные от ртути смесь этана, пропана и бутана, или пропана и бутана, сжиженную при охлаждении, или бензин. После контактирования обеднен ный ртутью природный газ выводят из зоны контакта. Обогащенный ртутью сорбент также выводят из зоны контакта, выделяют из него ртуть охлаждением в жидком или твердом виде и рециркулируют в зону контакта с природным газом. При использовании ожиженной смеси этана, пропана и бутана или пропана и бутана ее температуру в зоне контакта с газом поддерживают от +10 до -85°С, а давление газа - 17-105 кг/см2. При использовании бензина его температуру поддерживают от +40 до -45°С, давление газа равно 7-140 кг/см , а температура газа от +40 до -35°С. Выделение ртути из обогащенных ею ожиженных углеводородов ведут при -{45-160)°С, из обогащенного ртутью бензина ведут при -(20-100)°С. Способ обеспечивает снижение концентрации ртути в очищенном газе до 0,001-0,1 мкг/м3 без замены абсорбента. 4 з.п. ф-лы. 7ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 D 53/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4203522/26, (22) 26.10.87 (31) 923462 (32) 27.10.86 (33) US (46) 30,0.1.91. Бюл. М 4 (71) Дзе M.B.Êåëëîã Компани (US) (72) Раманатан Р.Таракад (IN) и, Даффер

Брукс Кроформ (US) (53) 66.074.3(088.8) (56) Hydrocarbon Process. 1986, 65, ¹ 4, р. 82.

+) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ РТУТИ ИЗ ПОТОКА ПРИРОДНОГО ГАЗА (57) Изобретение относится к технологии очистки природного газа от ртути перед использованием его в каталитических процессах и для предотвращения коррозии оборудования. Цель изобретения — исключение замены отработачного сорбента. Поток очищаемого природного газа и сорбента подают в зону контакта в абсорбер. Контактирование сорбента с природным газом ве. дут при повышенном давлении..8 качестве

Изобретение относится к способам удаления ртути из газов и может быть использовано в процессах очистки природного газа перед использованием его в каталитических процессах и для предотвращения коррозии оборудования, . Цель изобретения — исключение замены отработанного сорбента.

П: р и м е р 1. Очистке от ртути подвергают природный газ следующего состава, мол., ; метан 85,5; С2 7,5; Сэ 2,5; С4 1,0; СБ

0,5; ртуть 1, мг/мэ. Схема очистки приведена йа фиг, 1. Природный газ предварительно,,!Ж,, 1625321 АЗ сорбента используют свободные от ртути смесь этана, пропана и бутана. или пропана и бутана, ожиженную при охлаждении, или бензин. После контактирования обеднен ный ртутью природный гаэ выводят из зоны контакта. Обогащенный ртутью сорбент также выводят из эоны контакта, выделяют иэ него ртуть охлаждением в жидком или твердом виде и рециркулируют в зону контакта с природным газом. При использовании ожиженной смеси этана, пропана и бутана или пропана и бутана ее температуру в зоне контакта с газом поддерживают от +10 до . — 850С, а давление газа — 17-105 кг/см . При использовании бензина его температуру поддерживают от +40ро -450C, давление газа равно 7-140 кг/см, а температура газа от+40 до — 35 С. Выделение ртути из обогащенных ею ожиженных углеводородов ведут при — (45-160) С, из обогащенного ртутью бензина ведут при -(20-100) С. Способ обеспечивает снижение концентрации ртути в очищенном газе до 0,001-0,1 мкг/м э без замены абсорбента. 4 з.п, ф-лы, 7ил, охлаждают до 0 С с помощью пропановых холодильных аппаратов (не показаны) и вводят по линии 1.в систему очистки. В теплообменнике 2 поток очищаемого природного газа предварительно охлаждают до -23 С и вводят в абсорбер 3, в котором содержащаяся в потоке ртуть абсорбируется в свободном от ртути жидком абсорбенте, состоящем в Основном иэ ожиженных этана, пропана и бутана и.поступающем по линии

4 в абсорбер 3 при -37 С. Обедненный ртутью и обогащенный метаном газ выводят иэгзбсорбера по линии 5 и обьединяют с

1625321 рециркуляционным потоком 6, состоящим в основном иэ пропана и бутана и свободным от ртути. Термин "свободный от ртути абсорбент" означает, что в жидкостном потоке ртуть отсутствует или содержание ее так мало, что технически его трудно измерить, т,е. содержание ртути в абсорбенте не превышает 100 10 ч. Предпочтительно использовать жидкости, содержащие не более

5 10 " ч ртути. Смешанный поток охлаждают до — 37OC в теплообменнике 7 и вводят в разделитель 8 пара и жидкости, в котором конденсированные углеводороды иэ линий 5 и 6 разделяются и насосом перекачиваются в абсорбер по линии 4. Абсорбент, поступающий по линии 4, имеет следующий состав, мол. . метан 28.0; Cгг 21,0; Сэ 20,0;

С4 30,0; Сь 1,0; ртуть 1,4 10 мол ч, Обогащенный метаном поток 9, покидающий разделитель 8, является по существу свободным от ртути и подается в нагнетательные средства сжижения (не показаны), Часть обогащенного метаном газа может отбираться для использования в виде топлива и/или передаваться по трубопроводу в виде газа, Иэ абсорбера обогащенную. ртутью углеводородную жидкость подают по трубопроводу 10 в устройство 11 отделения ртути.

После этого углеводородную жидкость по линии 12 вводят в устройство 13 разделения сжиженных частей природного газа, из которого легкий бензин возвращают в линию

14 и разделенные C> — С4-компоненты выводят как продукты по линиям 15,, Часть одного или нескольких C>-Cq.-компонентов отбирают из линии 15 с помощью линии 16 как рециркуляционный поток, который в теплообменнике 17 охлаждается до -29 С и затем подается в верхнюю часть абсорбера по линии 6, На фиг. 2 показан вариант технологической схемы, представленной на фиг.1, согласно которому в устройство 11 отделения ртути подают рециркуляционный поток 16,, выводимый из устройства 13 разделения ожиженных частей природного газа. Такая схема применяется при приемлемом содержании ртути в линиях 14 и 15. Линия 18 предназначена для повторного введения при необходимости Сз-, С4-компонентов в ожиженный природный гаэ.

На фиг. 3 приведена схема осуществления способа для случая, когда содержание ожижаемых компонентов в поступающем по линии 1 природном газе достаточно большое, чтобы сконденсировать достаточное количество жидкости из обогащенного метаном газа в линии 5, которая затем обрабатывается в устройстве 11 удаления ртути с целью отделения ртути предпочтительно в твердом состоянии, и подать поток 4 свободной от ртути жидкости в зону контак5 та газа и жидкости, т.е. в абсорбер 3, Поток из устройства ожижения газа не используется. Согласно схемам осуществления способа, приведенным на фиг. 1-3, дополнительный контакт газа и жидкости проис10 ходит в теплообменнике 7 и за ним за счет конденсации Сг и тяжелых компонентов в потоках 5 и 6. Этот вторичный контакт дополнительно снижает содержание ртути в обогащенном метаном газе, полученном в

15 линии 9. Теплообменником 7 может служить пленочный абсорбер, охлаждаемый смешанным хладагентом. Теплообменник 7 и сепаратор 8 могут быть объединены в одном устройстве.

20 По примеру осуществления способа согласно фиг. 1 сепаратор 8 работает при

-37 С и содержание ртути в обогащенном метаном газе снижается до 0,1 мкг/м .

Предпочтительно, чтобы зона разделения, 25 соответствующая сепаратору 8, имела температуру холодильника -(50 — 75) .С для конденсации большего объема жидкости и снижения таким образом концентрации ртути в обогащэенном метаном газе до 0,01—

30 0.001 мкгlм .

Сотласно данному примеру осуществления способа, в котором абсорбентом служит углеводородная жидкость, состоящая иэ ожиженной смеси этана, пропана и бутана

35 или пропана и бутана, предпочтительно работать в контактной зоне газ — жидкость при температуре от+10 до -85 .С. В установках сжиженного газа, в которых гаэ, поступающий в контактную зону, обычно находится

40 под давлением 17 — 105 кг/см, верхняя зона г первичного абсорбера ртути обычно работает при температуре от О до -750С, Предпочтительно, бедный ртутью обогащенный метаном газ, покидающий абсорбер. далее

45 охлаждают до -(30 —. 85) С для конденсации дополнительных углеводородов, более тяжелых, чем метан, иэ газового потока. При конденсации дополнительно снижается содержание ртути в паровой фазе.

50 Пример 2, На фиг. 4 показана схема осуществления способа, согласно которой обогащенный метаном продукт в линии 9 может не сжижаться; íî тем не менее желательно иметь гаэ с малым содержанием рту55 ти.. Этот пример таK>KG иллюстрирует использование жидкого при обычных условиях углеводорода, т,е, бензина, как основной составляющей свободного от ртути абсорбента, Поступающий газ охлаждают до — 340C в теплообменникв 2 для обогаще1625321

25

55 ния потока 10 компонентом С4 и более легкими компонентами. После удаления ртути в узле 11 и разделения сжиженных частей природного газа, в узле 13 выделяют поток абсорбента и охлаждают его до — 37 С в теплообменнике 19 для использования в качестве свободного от ртути абсорбента, Предпочтительно отделение ртути от бензина ведут при -(20 — 100) С. Избыточную жид.кость, не нужную в абсорбере 3, возвращают по линии 20 как продукт для других производств или для дополнительной обработки.

На фиг. 5 показан вариант технологической схемы по фиг,4, согласно которому в устройстве 11 удаления ртути обрабатывают рециркуляциоиную часть потока 14, полученного из устройства 13 сжижения газа.

По примеру 2 при использовании бензина контактная зона газ — жидкость работает при температуре от +40 до -400С. Если обрабатываемый природный гаэ находится под давлением 7 — 140 кг/см и температуре г от+40 до — 35 С, то необходимо, чтобы абсорбент находился в интервале температур оот +40 до -45 С.

П р и м. е р 3. На фиг. 6 показана схема осуществления способа, согласно которой используют жидкий в обычных условиях углеводород как основную составляющую

-безртутной углеводородной жидкости в линии 14 при необходимости удаления ртути скорее по причинам токсичности, чем по причинам коррозии, например когда необходим магистральный газ, содержащий Сги С5-компоненты, и его получают через линию 9, а разделение эффлюентной жидкости абсорбера не треоуется. По этому примеру газ в линии 9 не нужно охлаждать до низких температур и контактная зона газ — жидкость может работать в интервале температур от+40 до — 40 С.

Пример 4. На фиг. 7 показана схема осуществления способа дпя удаления ртути в виде жидкости или предпочтительно твердого вещества иэ потоков загрязненных ртутью жидкостей, образующихся согласно описанным примерам, Поток 21 загрязненного ртутью углеводорода охлаждают до—

-(18 — 155) С в теплообменниках 22 и 23 и вводят в зону 24 разделения, которой слу-. жит простой отстойник. Ilo существу, свободную от ртути жидкость постоянно выводят из верхней части сепаратора через линию 25, в то время как жидкую или твердую ртуть выводят эпизбдически через лию 26.

Температура, до которой охлаждается загрязненный ртутью поток жидкости, зависит в основном, от требуемой степени улапения ртути, выбора углеводородов в качестве абсорбента и расположения узла удаления ртути в технологической цепи.

Углеводородную жидкость с очень низким содержанием ртути можно получить при наиболее низкой температуре работы устройства для удаления ртути. Когда стадию отделения ртути проводят ожиженной смесью этана, пропана и бутана (фиг. 2 и 3) ° то процесс отделения ведут при — (45—

160) С, Когда ртуть удаляют из относительно теплого жидкого эффлюента абсорбера (фиг. 1 и 4) отделение ртути проводят при — (20 — 100) С.

Как следует из примеров, согласно предлагаемому способу не требуется заменять сорбент, отработанный в процессе извлечения ртути из потока природного газа; после отделения ртути от сорбента его возвращают на стадию абсорбции. По известному способу при использовании твердого сорбентэ, содержащего серу, после отработки сорбента требуется его замена, Формула изобретения

1. Способ удаления ртути из потока природного газа, включающий подачу сорбента в зону контакта его с природным газом, контактирование сорбента с природным газом при повышенном давлении и вывод обедненного ртутью природного газа из зоны контакта, отличающийся тем, что, с целью исключения замены отработанного сорбента, в качестве сорбента используют свободные от ртути. смесь этака, пропана и бутана, или пропана и бутана, ожиженную при охлаждении, или бензин,.после контактирования с природным газом обогащенный ртутью сорбент выводят из эоны контакта, выделяют из него ртуть охлаждением в жидком или твердом виде и рециркулируют в зону контакта с природным газом.

2. Способ по и, 1, отличающийся тем, что при использовании ожиженной смеси этана, пропана и бутана или пропана и бутана ее температуру в зоне контакта с газом поддерживают равной от +10 до

-85 С, а давление газа поддерживают равным 17-105 кг/см, 3, Способ по и. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что при использовании бензина его температуру поддерживают равной от +40 до -45 С, давление газа поддерживают равным 7 — 140 кг/см, а температуру газа равг ной от +40 до -35 С.

4. Способ по пп. 1 и 2, отл и ча юшийся тем, что выделение ртути иэ обогащенных ею ожиженных смесей этана, пропана и бутана ведут при температуре от — 45 до — 1600С.

1625321

5.Способ по пп. 1 и З,отличаюшийся тем, что выделение ртути иэ обогащенного ртутью бензина ведут при температуре от -20 до -100 С.

1625321

1625321

Составитель Г. Винокурова

Техред М.Моргентал Корректор Д, Ратай

Редактор А. Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 204 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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