Способ удаления кислых газов из жидкости

 

Использование: в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности для удаления сероводорода и окисей углерода из нефти в процессе подготовки сероводородсодержащих нефтей на промыслах. Сущность: при удалении кислых газов из жидкости методом газовой десорбции перед десорбцией в поток жидкости, содержащей кислые газы, вводят углеводородный газ, не содержащий их, при соотношении объемов углеводородного газа к жидкости 1:2, а газовую десорбцию проводят в поле центробежных сил. 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к способу удаления растворенных кислых газов из жидкости и может быть использовано в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности, в частности для удаления сероводорода и окисей углерода из нефти в процессах подготовки сероводородсодержащих нефтей на промыслах.

Известен способ удаления кислых газов из жидкости (патент США N 3690816, кл. 423-228, 1972), заключающийся в обработке жидкости жидким абсорбентом в абсорбере. Получают очищенную жидкость от кислого газа, в обогащенный примесями, абсорбент пропускают без предварительного подогрева в верхнюю часть отпарной колонны, где с помощью нагрева осуществляется регенерация абсорбента. После охлаждения внешним источником жидкий абсорбент возвращается в указанный процесс. Этот способ удаления кислых газов из жидкости основан на абсорбции растворителей кислых газов, в частности сероводорода.

Указанный способ является технологически сложным, и его осуществление связано с дополнительными материальными и энергетическими затратами. Кpоме того для проведения этого процесса потребуется индивидуальный растворитель.

Известен способ удаления кислых газообразных продуктов из жидких сред (Городнов В. П. Каспарьянц К.С. Петров А.А. Очистка нефти от сероводорода//Нефтепромысловое дело, 1972, N 7, с.32-34), в котором обеспечивается удаление сероводорода из нефти методом газовой десорбции, т.е. методом отдувки кислых газов, содержащихся в жидкости десорбирующим агентом бессероводородным газом. Этот метод заключается в том, что нефть, содержащую сероводород, подогревают и подают на орошение верхней рабочей секции, а отдувочный бессероводородный газ в нижнюю секцию колонны десорбера. Пpи этом происходит барботирование бессероводородного газа через слой нефти. Очищенная от сероводорода нефть сходит с низа колонны, а газ с сероводородом с ее верха.

Указанный способ является технологически сложным, т.к. данный процесс осуществляется многоступенчато в многосекционной колонне.

Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является, в котором дегазацию жидкости осуществляют путем контактирования жидкости прямоточно с инертным газом в статическом смесителе с целью вытеснения нежелательного (кислого) газа инертным с последующим прохождением полученной смеси жидкости, содержащей растворенный инертный газ и нежелательный газ через циклонный сепаратор.

Недостаток низкая эффективность процесса дегазации жидкости, связанная с многоступенчатым процессом ее обработки.

Цель изобретения интенсификация процесса.

Поставленная цель достигается тем, что газовую десорбцию проводят в поле центробежных сил, причем углеводородный газ, не содержащий кислые газы, вводят в поток жидкости, содержащей кислые газы перед подачей ее на обработку в соотношении объемов 1:2.

Движение жидкости в поле центробежных сил, возникающее за счет интенсивной крутки потока, подчиняется закону V_ϕ˙ Rⁿ const (Терновский И.Г. Кутепов А.М. Кузнецова А.А. О распределении тангенциальных скоростей в гидроциклонах Изв.высших учебных заведений. Химия и химическая технология. Ивановский химико-технологический ин-т. 1979, т.XXII, N 5, с.630-634), где R радиус вращения потока, V_ϕ тангенциальная составляющая скоростей. При R _→ 0 V_ϕ _→ ∞ поэтому на расстоянии, близком к центру вращения потока происходит разрыв сплошности его, за счет чего в центре вращения образуется газовый шнур. Давление в области газового шнура ниже давления на периферии вращения потока, поэтому происходит интенсивное выделение газов к центру вращения потока. Чем выше скорость вращения, а значит, интенсивность крутки потока, тем больше перепад давления между периферией и центром вращения потока, следовательно, интенсивнее происходит дегазация жидкости.

В результате ввода в поток нефти, содержащий кислые газы, очищенных водородных газов и с последующей обработкой его в поле центробежных сил в гидроциклонном аппарате происходит интенсивное выделение кислых и углеводородных газов из жидкости.

При вводе в поток жидкости углеводородного газа, не содержащего кислые газы, происходит контакт жидкой и газовой фаз, при этом находящиеся в жидкости кислые газы за счет процесса диффузии переходят в углеводородный газ. Процесс выделения кислых газов из жидкости еще более усилится в результате обработки в поле центробежных сил с использованием гидроциклона, в котором в центре вращения потока в области низкого давления распределяются кислые и углеводородные газы, а на периферии в области высокого давления собирается жидкость.

Эффект выделения кислых газов из жидкости в результате сочетания процессов газовой десорбции и обработки в поле центробежных сил с использованием гидроциклонных аппаратов составляет 99% (таблица).

На чертеже представлена принципиальная технологическая схема, реализующая предлагаемый способ удаления кислых газов из жидкости, например сероводорода из нефти.

На чертеже показаны поток I нефти, содержащий кислые газы, углеводородный газ II, не содержащий кислые газы, товарная стабильная нефть III, смесь IV кислых углеводородных газов, газоконденсат V, смесь VI кислых и легких углеводородных газов.

Реализуют способ выделения кислых газов из жидкости следующим образом. Нефть, содержащая кислые газы, после обезвоживания и обессоливания насосом 1 поступает в нагреватель 2, где подогревается, что значительно усиливает эффект выделения кислых газов из жидкости. В камеру смешения гидравлического компрессора 3 вводят десорбирующий агент углеводородный газ, не содержащий кислые газы, в котором производят интенсивное перемешивание нефти с углеводородным газом, не содержащим кислых газов.

В результате контакта жидкой и газовой (углеводородный газ) фаз за счет процесса диффузии имеющийся в нефти сероводород перераспределяется, и большая часть его переходит из нефти в углеводородный газ. При этом остаточное содержание кислых газов в нефти существенно снижается. Затем эту смесь под давлением подают тангенциально в гидроциклон для обработки в поле центробежных сил, где происходит усиленный эффект выделения кислых газов из жидкости за счет сочетания процессов газовой десорбции и обработки в поле центробежных сил в гидроциклонном аппарате 4. Наиболее стабильная товарная нефть скапливается на периферии поля центробежных сил в области высокого давления и которую направляют к потребителю. Кислые и углеводородные газы, выделившиеся из жидкости, под действием центpобежных сил собираются в центре вращения потока в области низкого давления.

Выделившаяся смесь газов (H₂S, CO, CO₂, C₁, C₂ и газоконденсат) направляют на последующую обработку в поле центробежных сил в гидроциклон 5 для отделения кислых газов от газоконденсата. Полученный газоконденсат направляют к потребителю, а смесь кислых и углеводородных газов на последующую утилизацию.

П р и м е р конкретного выполнения. Реализация предлагаемого способа выделения кислых газов из жидкости осуществлялась на опытной установке. В предварительно обезвоженную нагретую до 40^оС Турнейскую нефть Сергеевского месторождения (имеющую следующую физико-химическую характеристику: d₄²⁰ 0,898; ν= 28,7 сСт.

Содержание H₂S в нефти 500-800 мг/л содержащую сероводород 650 мг/л в объеме 1000 л/ч, смешивают с очищенным углеводородным газом в соотношении 3 нм³/м³ и обрабатывают эту смесь в поле центробежных сил путем подачи этой смеси в гидроциклон под давлением 4-6 ати. Снизу гидроциклона выводят стабильную, не содержащую сероводород, нефть в объеме 980 л/ч, а сверху через сливную камеру смесь кислых и углеводородных газов в объеме 3,02 нм³/м³.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Исходя из экспериментальных данных, приведенных в таблице, следует, что предлагаемый способ (при температуре нефти 40^оС и сравнительном малом расходе десорбирующего агента 2,1-3,0 м³/м³) обеспечивает глубокое выделение сероводорода из нефти (99% ) и безопасную работу обслуживающего персонала аппаратов подготовки нефти и охрану окружающей среды.

За счет упрощения технологической схемы и глубокой степени удаления кислых газов из нефти предлагаемый способ найдет широкое использование на месторождениях, содержащих кислые газы.

Формула изобретения

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ КИСЛЫХ ГАЗОВ ИЗ ЖИДКОСТИ, включающий газовую десорбцию, отличающийся тем, что перед газовой десорбцией в поток жидкости, содержащей кислые газы, вводят углеродный газ, не содержащий их, при соотношении объемов углеводородного газа к жидкости 1:2, а газовую десорбцию проводят в поле центробежных сил.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2