Установка улавливания сероводородсодержащих паров

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к установкам улавливания и очистки сероводородсодержащего газа, и может быть использовано при нейтрализации сероводорода в выбросах резервуарного газа в условиях колеблющегося режима заполнения резервуара жидкостью (водонефтяной эмульсией). Целью изобретения является сокращение энергетических затрат на компримирование и повышение надежности в условиях колеблющегося режима работы резервуаров. Установка содержит: резервуары, компрессор, сепаратор-абсорбер, входной (низконапорный) газопровод, соединяющий резервуары с компрессором, выкидной (напорный) газопровод, соединяющий компрессор с сепаратором-абсорбером, дополнительный сепаратор, содержащий вертикальный трубный элемент, газопровод с регулятором давления, соединяющий нижнюю часть сепаратора с низконапорным газопроводом, газопровод, соединяющий нижнюю часть трубного элемента с напорным газопроводом, задвижки, патрубки сброса серы, каплеотбойные устройства. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к установкам улавливания и очистки сероводородсодержащего газа, и может быть использовано при нейтрализации сероводорода в выбросах резервуарного газа в условиях колеблющегося режима заполнения резервуара жидкостью (водонефтяной эмульсией).

Известна установка очистки газа от сероводорода, включающая абсорбер и регенератор, насос для циркуляции абсорбента, компрессор для подачи воздуха, подводящие и отводящие трубопроводы (см. журнал "Нефтепереработка и нефтехимия", М. 1983, N 12, с. 31 33).

Данная установка обеспечивает хорошее качество очистки газа за счет высокой скорости окисления сероводорода.

Недостатком установки являются значительные энергетические затраты, связанные с работой энергопотребляющего оборудования (насоса и компрессора), и другие затраты на поддержание его в рабочем состоянии.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является установка улавливания и нейтрализации сероводородсодержащих паров из резервуара, включающая резервуар, сепаратор-абсорбер, компримирующий агрегат (компрессор), входной низконапарный газопровод, соединяющий резервуар с входом компрессора, и выкидной напорный газопровод, соединяющий выкид компрессора с сепаратором абсорбером (см. статью Сахабутдинова Р.З. и др. Очистка от сероводорода газовых выбросов из водяных резервуаров, Нефтяное хозяйство, М. Недра, N 1, 1990, с. 42 43).

Установка позволяет очищать от сероводорода газ из резервуаров с меньшими затратами за счет исключения блока регенерации абсорбента и совмещения процессов абсорбции сероводорода окислительно-восстановительного абсорбента и регенерации абсорбента кислородом воздуха, содержащимся в резервуарном газе, в компрессоре и сепараторе-абсорбере.

Однако недостатками известной установки остаются значительный энергетические затраты, обусловленные необходимостью перекачивать компрессором значительные объемв паровоздушной смеси при больших и малых дыханиях резервуаров, а также низкая надежность очистки при колебаниях расхода поступающей жидкости и выделяющегося из нее газа, смене режимов работы резервуара, когда Объем паровоздушной смеси (ПВС) из резервуара превышает производительность компрессора. Пиковое увеличение расхода ПВС достигает 30.50% по сравнению с номинальным (среднесуточным) расходом и наблюдается эпизодически 2.4 раза в неделю в условиях промысловых товарных парков и резервуаров нефтеперекачивающих станций. В результате для повышения надежности улавливания и очистки пиковых объемов ПВС от сероводорода требуются дополнительные затраты на увеличение производительности компрессора и энергетические затраты на его работу.

Целью изобретения является сокращение энергетических затрат на компримирование и повышение надежности в условиях колеблющегося режима работы резервуаров.

Цель достигается описываемой установкой улавливания сероводородсодержащих паров, включающей резервуары, сепаратор-абсорбер, компрессор, входной (низконапорный) и выкидной (напорный) газопроводы компрессора.

Новым является то, что установка улавливания сероводородсодержащих паров из резервуара снабжена дополнительным сепаратором, содержащим вертикальный трубный элемент, причем нижняя часть дополнительного сепаратора соединена с входным (низконапорным) газопроводом, а нижняя часть вертикального трубного элемента с выкидным (напорным) газопроводом.

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам не известна заявленная совокупность отличительных признаков. Следовательно, предлагаемый объект отвечает критерию "существенные отличия".

На чертеже изображена принципиальная технологическая схема установки улавливания сероводородсодержащих паров из резервуаров.

Установка содержит резервуары 1, компрессор 2, сепаратор-абсорбер 3, входной (низконапорный) газопровод 4, соединяющий резервуары 1 с компрессором 2, выкидной (напорный) газопровод 5, соединяющий компрессор 2 с сепаратором-абсорбером 3, дополнительный сепаратор 6, содержащий вертикальный трубный элемент 7, газопровод 8 с регулятором давления 9, соединяющий нижнюю часть сепаратора 6 с низконапорным газопроводом 4, газопровод 10, соединяющий нижнюю часть трубного элемента 7 с напорным газопроводом 5, задвижки 11, 12, патрубки сброса серы 13, 14, каплеотбойные устройства 15, 16.

Установка работает следующим образом.

Сероводородсодержащая жидкость (вода, нефть) поступает в резервуары 1, где происходит выделение из жидкости свободного и растворенного газа, содержащего сероводород. Паровоздушная смесь (ПВС) из резервуаров 1 по входному (низконапорному) газопроводу 4 под давлением газового пространства резервуара поступает на компрессор 2. Компрессором 2 сжимают ДВС и подают по выкидному газопроводу 5 в сепаратор-абсорбер 3, а часть потока по газопроводу 10 подают в дополнительный сепаратор 6 в нижнюю часть трубного элемента 7. Количество ПВС, подаваемой в сепаратор-абсорбер 3 и в трубный элемент 7, регулируют задвижками соответственно 12 и 11. Паровоздушная смесь, поступающая в трубный элемент 7, увлекает абсорбент из нижней части дополнительного сепаратора 6 и выталкивает его в верхней части трубного элемента 7, в результате чего капли, брызги и пленки стекающего абсорбера орошают внутреннее пространство дополнительного сепаратора 6. В результате обработки паровоздушной смеси под слоем абсорбера в сепараторе-абсорбере 3 и дополнительном сепараторе 6, а также в трубном элементе 7 осуществляется окислительно-восстановительная реакция: сероводород окисляется до элементарной серы, а абсорбент восстанавливается кислородом, содержащимся в резервуарном газе. Коллоидная сера периодически выводится из сепараторов 6 и 3 по патрубкам 13 и 14; капельная жидкость отбивается на каплеотбойных устройствах 15 и 16 из потока очищенного газа, выводимого в атмосферу.

При увеличении количества паровоздушной смеси в резервуарах свыше производительности компрессора давление в резервуарах 1 и во входном (низконапорном) газопроводе 4 возрастает. Рост давления приводит к срабатыванию регулятора давления 9, в результате чего часть паровоздушной смеси из входного газопровода 4 перепускается по газопроводу 8 в нижнюю часть дополнительного сепаратора 6, где орошается и обрабатывается абсорбентом, поступающим из верхней части трубного элемента 7. Продукты разрушения жидкостного потока (капли, брызги, пленка абсорбента) эффективно очищают газ от сероводорода, так как одновременно с очисткой газов происходит их быстрая (из-за малых размеров) регенерация кислородом воздуха, содержащимся в резервуарном газе. Жидкость, увлекаемая газом, отбивается на каплеотбойном устройстве 15, задерживается на нем и стекает вниз, что также способствует очистке газовых выбросов.

Очищенный газ выводится в атмосферу.

При уменьшении количества ПВС давление в резервуарах снижается, что приводит к срабатыванию регулятора давления 9 и перекрытию газопровода 8. При этом ПВС очищается под слоем абсорбента в сепараторах 3, 6 и трубном элементе 7, как было описано ранее.

Таким образом, сепаратор 6 находится в режиме ожидания поступления избыточных паров по газопроводу 8 и в состоянии готовности к обработке паров, так как внутренний объем сепаратора 6 постоянно орошается абсорбентом благодаря подаваемой с выкидного газопровода 5 в нижнюю часть трубного элемента 7 паровоздушной смеси.

Пример конкретного выполнения.

В резервуары поступает товарная высокосернистая нефть со средним часовым расходом 1800м³/ч. (режим наполнения) и максимальным расходом 2300 м³/ч. (режим наполнения с колебанием расхода) и вытесняют из газового пространства паровоздушную смесь (ПВС), содержащую сероводород в количестве 10 г/м³. Компрессор 2 с предельной производительностью 1800 м³/ч. (которую принимают равной среднему расходу паров, обычному для данного резервуарного парка) подает ПВС на очистку в сепараторы 3 и 6 (в нижнюю часть трубного элемента 7), заполненные абсорбентом, в качестве которого используется раствор: этилендиаминтетрауксусная кислота 8,0 мас. сульфат железа 1,9 мас. тринатрийфосфат 4,0 мас. вода остальное. В результате обработки абсорбентом паровоздушная смесь очищается до содержания сероводород менее 20 мг/м³ и сбрасывается в атмосферу. В процессе откачки паров компрессором 2 в резервуарах установилось давление, не превышающее 600 Па (60 мм вод.ст). В результате увеличения поступления нефти до 2300 м³/ч. превышающей производительность компрессора, давление в резервуаре растет. При достижении значения давления, равного 800 Па, срабатывает регулятор давления 9 и ПВС в количестве 500 м³/ч. перепускается по газопроводу 8 в сепаратор 6, где очищается продуктами разрушения потока абсорбента, выталкиваемого из верхней части трубного элемента 7. Очищенная ПВС выводится из сепаратора 6 в атмосферу.

Результаты, полученные при испытании известной и предлагаемой установок, приведены в таблице.

Из таблицы следует, что при колебаниях расхода ПВС при использовании известной установки избыточные пары сбрасываются из резервуаров, что приводит к выбросу сероводорода в атмосферу в количестве 1,39 г/с и загрязнению атмосферного воздуха с превышением предельно допустимой концентрации в 1,5. 6,0 раз, в то время как при использовании предлагаемой установки выброс незначителен 0.0,01 г/с. Это свидетельствует о надежности предлагаемой установки, так как она находится в постоянной готовности принять избыточные объемы ПВС в отличие от известной установки. При этом достаточной оказывается мощность компрессора, рассчитанного по производительности на номинальный (средний) расход паровоздушной смеси; в то же время для обеспечения полной очистки паров от сероводорода на известной установке требуются дополнительная мощность компрессора и, соответственно, повышенные энергетические затраты (до 25 кВт·ч в сутки при работе резервуаров в режиме наполнения 8 ч в сутки).

Технико-экономическая эффективность предлагаемой установки улавливания сероводородсодержащих паров из резервуаров складывается за счет сокращения платы и штрафов за выброс сероводорода и снижения энергетических затрат на компримирование.

Формула изобретения

Установка улавливания сероводородсодержащих паров, включающая резервуары, сепаратор-абсорбер, компрессор, входной низконапорный и выкидной напорный газопроводы компрессора, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным сепаратором, содержащим вертикальный трубный элемент, причем нижняя часть дополнительного сепаратора соединена с входным низконапорным газопроводом, а нижняя часть вертикального трубного элемента с выкидным напорным газопроводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2