Способ очистки углеводородного газа

 

Изобретение относится к технологии подготовки углеводородных газов к транспорту и/или переработке. Способ очистки углеводородного газа включает промывку его циркулирующей водой, при этом, по меньшей мере, часть потока циркулирующей воды, направляемого на промывку газа, отводят и нагревают до температуры кипения воды, затем паровую фазу отделяют от жидкой, охлаждают до получения водного конденсата и подают на рециркуляцию воды. Газ после промывки компримируют, а воду нагревают до температуры кипения воды теплом скомпримированного газа. В воде, подаваемой на промывку, концентрация солей не должна превышать 12 г/л. Скорость потока воды при подаче ее на стадию нагрева должна быть не ниже 2,0 м/с. Изобретение позволяет повысить степень очистки газа от вредных примесей до 98-99,9%, снизить остаточное содержание солей в газе до 0,17 мг/ст.м³, снизить капитальные и эксплуатационные затраты. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии подготовки углеводородных газов к транспорту и/или переработке, и может быть использовано в нефтегазодобывающей и нефтегазоперерабатывающей отраслях промышленности.

Известен способ мокрой очистки газов, заключающийся в том, что газы орошают в трубопроводе промывочной жидкостью, а затем полученную смесь газа с жидкостью пропускают через циклонный сепаратор, из которого отводится очищенный газ (патент РФ № 2121866, опубл. 20.11.98 г., МПК6 B 01 D 47/06).

Общими признаками известного и предлагаемого способов являются: очистка газов промывочной жидкостью и отделение очищенного газа от жидкости.

Недостатком известного способа являются высокие эксплуатационные затраты и низкая эффективность очистки, связанные с низкой интенсивностью перемешивания газа и жидкости и, в результате этого, повышенным расходом жидкости на промывку.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, реализуемый на установке компримирования газа (патент РФ № 2073182, опубл. 10.02.97 г., кл. F 25 J 3/08). Способ заключается в промывке углеводородного газа промывочной водой.

Общим признаком известного и предлагаемого способов является промывка углеводородного газа циркулирующей водой.

В известном способе достигается недостаточно высокая степень очистки газа от вредных примесей - 75-80%. Остаточное содержание солей в газе после промывки около 4 мг/ст.м³, т.е. значительно превышает требования дальнейшей технологии (например, процесса осушки и очистки газа от сернистых соединений).

Недостатком известного способа также являются высокие капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с большим расходом воды на промывку. Кроме этого, данная технология предполагает использование специального блока подготовки воды для промывки. В виду того, что концентрация солей в циркулирующей воде после промывки очень высокая, такую воду нельзя использовать для повторной промывки.

Техническая задача заключается в повышении до 98-99,9% степени очистки газа от вредных примесей (тяжелых органических веществ, ПАВ, ингибиторов коррозии, механических примесей), снижении остаточного содержания солей (хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов) в газе после промывки до величины, не превышающей 0,17 мг/ст.³, и снижении капитальных и эксплуатационных затрат за счет проведения промывки газа циркулирующей водой с низким содержанием вредных примесей.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки углеводородного газа, включающем промывку его циркулирующей водой, по меньшей мере, часть потока циркулирующей воды, направляемого на промывку, отводят и нагревают до температуры кипения. Затем паровую фазу отделяют от жидкой, охлаждают до получения водного конденсата и возвращают на рециркуляцию воды.

В варианте способа очистки газ после промывки компримируют, а воду нагревают до температуры кипения воды теплом скомпримированного газа.

Кроме того, в воде, подаваемой на промывку, концентрация солей не должна превышать 12 г/л.

Кроме того, для снижения интенсивности солеотложения в теплообменном оборудовании скорость потока воды при подаче ее на стадию нагрева должна быть не ниже 2,0 м/с.

Заявляемая совокупность признаков позволяет достичь высокой степени очистки газа от вредных примесей - 98-99,9% при довольно низких капитальных затратах. Остаточное содержание солей в газе после промывки соответствует требованиям дальнейшей технологии (например, процессу осушки и очистки газа от сернистых соединений), т.е. не превышает 0,17 мг/ст.³. Концентрация солей в циркулирующей воде соответствует требуемому качеству. Это достигается за счет регенерации части потока циркулирующей воды (оптимальное количество циркулирующей воды - 5-50% от общего потока, направляемого на промывку), подпитки отрегенерированного потока свежей водой и направлением потока воды на стадию промывки газа, при этом насыщенная вредными веществами вода отводится в дренаж. Регенерация части потока циркулирующей воды осуществляется путем ее подогрева до температуры кипения, отделения жидкой фазы, в которой концентрируются вредные примеси, от паровой фазы, конденсации паров воды и направлении образовавшегося очищенного от примесей водного конденсата на стадию промывки газа. В результате осуществления таких операций отпадает необходимость в специальном блоке подготовки воды.

В варианте способа очистки газа последний промывают водой, отделяют от жидкости и компримируют, а часть потока воды (оптимальное количество циркулирующей воды - 5-50% от общего потока, направляемого на промывку) отводят и нагревают до температуры кипения путем теплообмена с нагретым за счет сжатия газом.

Пример 1.

Способ очистки углеводородного газа заключается в следующем. Углеводородный газ в количестве 260000 ст.м³/ч при давлении 0,4 МПа и температуре 23°С, содержащий примеси, например ПАВ - 0,8 мг/ст.м³, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 20 мг/ст.м³, подают на промывку в скруббер. В скруббер также подают воду в количестве 7,5-10 т/ч (ПАВ - 0,17-0,42 г/л, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 4,46-12 г/л), поступающую из емкости рециркуляции. Углеводородный газ после промывки в скруббере содержит: ПАВ - 0,0026-0,0064 мг/ст.м³, что соответствует степени очистки газа примерно 99,7%. Остаточное содержание солей (хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов) - 0,07-0,17 мг/ст.м³ в газе, что соответствует требованиям дальнейшей технологии. Часть потока циркуляционной воды в количестве 5-50% от общего потока, направляемого на промывку, отводят и нагревают до температуры кипения при давлении 0,12-0,14 МПа, после чего паровую фазу отделяют от жидкой. Для предотвращения осаждения солей на стенках труб теплообменника скорость потока воды при подаче ее на стадию нагрева должна быть не ниже 2,0 м/с. Пары воды охлаждают в воздушном холодильнике до температуры конденсации, полученный при этом водный конденсат направляют в емкость рециркуляции воды и далее на стадию промывки газа в скруббер, а жидкую фазу, насыщенную вредными примесями (ПАВ - 0,85 г/л, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 22,24-22,39 г/л) отводят в дренаж. В качестве подпитки в емкость рециркуляции воды подают техническую воду в количестве, необходимом для поддержания требуемого количества циркулирующей воды и концентрации солей в промывочной воде.

Пример 2.

В варианте способа очистки газа углеводородный газ в количестве 260000 ст.м³/ч при давлении 0,4 МПа и температуре 23°С, содержащий примеси, например ПАВ - 0,8 мг/ст.м³, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 20 мг/ст.м³, подают на промывку в скруббер. В скруббер также подают воду в количестве 7,5-10 т/ч, поступающую из емкости рециркуляции. Углеводородный газ после промывки в скруббере содержит: ПАВ - 0,0026-0,0064 мг/ст.м³, что соответствует степени очистки газа примерно 99,7%. Остаточное содержание солей (хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов) - 0,07-0,17 мг/ст.м³ в газе, что соответствует требованиям дальнейшей технологии. Углеводородный газ после отделения в сепараторе от жидкой фазы подают на компримирование, например до 5,6 МПа, при этом он нагревается за счет сжатия до температуры 159°С. Циркуляционная вода, подаваемая на регенерацию в количестве 0,5-1,2 т/ч и со скоростью не менее 2,0 м/с, нагревается горячим потоком скомпримированного газа до температуры 104-109°С при давлении 0,12-0,14 МПа и направляется на разделение. Паровая фаза, отведенная из разделителя, конденсируется в воздушном холодильнике в количестве 0,24-0,97 т/ч и полученный конденсат направляют в емкость рециркуляции воды, а оттуда - на промыву. Жидкую фазу из разделителя, содержащую вредные примеси, отводят в дренаж. В качестве подпитки в емкость рециркуляции воды подают техническую воду в количестве, необходимом для поддержания необходимого количества циркулирующей воды и концентрации солей в промывочной воде (ПАВ -0,17-0,42 г/л, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 4,46-12 г/л). Скомпримированный газ охлаждают до температуры 155-158°С путем теплообмена с водой, поступающей из емкости рециркуляции, доохлаждают до температуры 40-50°С, сепарируют и направляют на дальнейшую переработку или транспортировку.

Формула изобретения

1. Способ очистки углеводородного газа, включающий промывку его циркулирующей водой, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть потока циркулирующей воды, направляемого на промывку газа, отводят и нагревают до температуры кипения воды, затем паровую фазу отделяют от жидкой, охлаждают до получения водного конденсата и подают на рециркуляцию воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ после промывки компримируют, а воду нагревают до температуры кипения воды теплом скомпримированного газа.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в воде, подаваемой на промывку, концентрация солей не должна превышать 12 г/л.

4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что скорость потока воды при подаче ее на стадию нагрева должна быть не ниже 2,0 м/с.