Способ очистки газа от кислых компонентов и абсорбер для его осуществления

Изобретение относится к способу и устройству для очистки газов от кислых компонентов. Способ включает предварительную очистку газа абсорбентом в камере, установленной в кубе абсорбера, с подачей в нее газа и абсорбента и их выводом после контакта. Камеру полностью отделяют от корпуса глухими каналами и герметизируют в нижней части по газу гидравлическим затвором, в который в качестве затворной жидкости подают насыщенный абсорбент. Абсорбент, стекающий с верхней части абсорбера, подают на противоточное контактирование с выходящим из камеры газом. Абсорбер содержит корпус со штуцерами входа газа и выхода насыщенного абсорбента в кубе, массообменные секции, с размещением массообменной секции предварительной очистки над штуцером входа газа и вертикальные перегородки. Секция предварительной очистки газа выполнена в виде замкнутой по периметру камеры, полностью отделенной от корпуса абсорбера перегородками, в нижней части снабжена гидравлическим затвором и соединена со штуцером входа газа. Изобретение позволяет снизить металлоемкость абсорбера, коррозию нижней части корпуса и повысить срок службы устройства. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к газовой, газоперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к переработке природного и нефтяного газа, к аппаратурному оформлению тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость, и может быть использовано для очистки газа от кислых компонентов (H₂S, СО₂, RSH и др.) в абсорберах и других тепломассообменных аппаратах.

Известен способ очистки газа от кислых компонентов методом абсорбции водными растворами аминов в абсорберах высокого и низкого давления по авторскому свидетельству №1736579, кл. В 01 D 53/18, БИ №20, 1992. По данному способу регенерированный абсорбент повышенной концентрации подается в абсорбер двумя потоками или абсорбент повышенной концентрации подается в верхнюю часть абсорбера, а нормальной концентрации - в среднюю часть абсорбера. Это техническое решение повышает концентрацию насыщенного абсорбента, стекающего в кубовую часть абсорбера, что уменьшает толщину стенки аппарата, а следовательно, и его металлоемкость, повышая при этом срок службы. Недостатком этого технического решения является повышенное содержание примесей в зоне штуцера входа сырого газа, вызывающих коррозию металла в нижней части абсорбера. Это ведет к повышению металлоемкости аппарата и снижению его срока службы.

Известен способ очистки газа от кислых компонентов абсорбционным методом по авторскому свидетельству №1353484, кл. В 01 D 53/18 (прототип), по которому производят: предварительную очистку насыщенным тонкорегенерированным абсорбентом, промежуточную - грубо регенерированным абсорбентом, окончательную - тонкорегенерированным абсорбентом и последующее смешение насыщенных тонко- и груборегенерированных потоков. Этот способ позволяет снизить металлоемкость абсорбера очистки газа за счет повышения концентрации абсорбента, стекающего в кубовую часть аппарата, и снижения жидкостных нагрузок по массообменным секциям путем байпасирования части жидкостных потоков мимо контактных устройств. Однако недостатки, указанные в аналоге, сохраняются.

В известной конструкции абсорбера по авторскому свидетельству №1353484, содержащей корпус со штуцерами ввода и вывода газа, штуцерами ввода и вывода абсорбента, разделительную тарелку с вертикальными перегородками, между которыми размещена нижняя массообменная секция, вертикальные перегородки выполнены глухими, а разделительная тарелка и перегородки установлены на расстоянии от стенки корпуса, образуя сегментные каналы. В указанной конструкции часть корпуса в пределах каналов частично защищена от среды, поступающей через штуцер подачи неочищенного газа, и орошается абсорбентом повышенной концентрации, стекающим со средних массообменных устройств, что снижает коррозию стенок в кармане. Однако повышенная коррозия стенок аппарата между каналами в месте подачи неочищенного газа сохраняется.

Техническим результатом изобретения является снижение металлоемкости абсорбера, снижение коррозии корпуса в нижней части и повышение срока службы аппарата.

Поставленный технический результат достигается тем, что камеру герметизируют в нижней части по газу гидравлическим затвором, в который в качестве затворной жидкости подают насыщенный абсорбент, полностью отделяют камеру от корпуса каналами, а абсорбент, стекающий с верхней части абсорбера, частично или весь подают в противотоке на контактирование с выходящим из камеры газом; что секция предварительной очистки газа выполнена в виде замкнутой по периметру камеры, полностью отделенной от корпуса абсорбера перегородками, а в нижней части снабжена гидравлическим затвором и соединена со штуцером входа газа; что камера в верхней части снабжена наклонными перегородками, образующими с ней карманы, соединенные с распределителем жидкости; что в качестве массообменных устройств в камере установлена регулярная насадка, а над ней в абсорбере размещены барботажные тарелки.

Авторам из существующего уровня техники не известен способ очистки газа и абсорбер для его осуществления, в которых бы снижение металлоемкости, снижение коррозии и повышение срока службы достигались бы подобным образом.

На фиг.1 представлена принципиальная схема для осуществления предложенного способа, на фиг.2 изображен абсорбер для работы по указанному способу, на фиг.3 - разрез по нижней части абсорбера.

Кислый газ по линии 1 подают в камеру 2 на предварительное противоточное контактирование с частично насыщенным абсорбентом - потоком 3, стекающим с вышележащей массообменной секции 4, камеру 2 герметизируют по газу гидравлическим затвором 5, причем в качестве емкости для накопления жидкости гидравлического затвора используют куб 6 абсорбера 7, а в качестве затворной жидкости - насыщенный абсорбент, который отводят из куба 6 по мере накопления через штуцер 8 (поток 9). Из кислого газа - (поток 1) при его контакте на насадке 10 со стекающим сверху в противотоке абсорбентом - поток 3 извлекаются примеси H₂S, CO₂, RSH и др., вызывающие интенсивную коррозию. Серные примеси, разбавленные в абсорбенте, становятся менее агрессивными по отношению к металлу корпуса 11, а газ с частично удаленными примесями контактирует с корпусом аппарата только на вышележащей массообменной секции 4, после извлечения из газа основных сернистых составляющих. Для обеспечения требуемой концентрации насыщенного абсорбента (в кубе абсорбера) в него может подаваться предварительно насыщенный или тонкорегенерированный абсорбент через линии 18, расположенные вне фиг.1 (или внутри, фиг.2) абсорбера.

Абсорбер 7 для осуществления способа включает корпус 11, в кубе 6 которого установлена тонкостенная камера 2 из нержавеющей стали, камера 2 герметизирована по низу гидравлическим затвором 5, по верху наклонными перегородками 12, по вертикали замкнутыми между собой перегородками 13. Наклонные перегородки 12 и вертикальные перегородки 13 могут образовывать карман 14, сообщенный с распределителем жидкости 16. В камере 2 размещена регулярная насадка 10, над которой расположена массообменная секция 4, состоящая из барботажных контактных устройств 15. При этом насадка 10 должна обеспечивать более высокую удельную нагрузку по жидкости и газу по сравнению с барботажными тарелками. Поток исходного газа 1 сообщен со штуцером входа газа 17 и коллектором 19 распределения газа. Для упрощения конструкции элементов насадки - выполнения листов насадки 20 одной длины камера выполняется в виде многоугольника (квадрата - фиг.3 или шестиугольника).

Абсорбер работает следующим образом.

Для исключения контакта исходного кислого газа со стенкой корпуса 11 куб 6 абсорбера предварительно заполняют абсорбентом с образованием гидравлического затвора.

Кислый газ подают по линии 1 через штуцер входа газа 17 в распределительный коллектор 19. Из коллектора 19 по всему сечению камеры 2 газ поступает на насадку 10, где в противотоке контактирует со стекающим частично насыщенным абсорбентом с вышележащей массообменной секции. При контакте с частично насыщенным абсорбентом происходит извлечение кислых компонентов из исходного газа, который становится на выходе из камеры 2 менее агрессивным и может уже контактировать со стенкой корпуса абсорбера 11. Далее частично очищенный газ поступает на контактную массообменную тарелку 15 секции 4. Частично насыщенный абсорбент с секции 4 для повышения концентрации жидкости в кубе может подаваться через внутренний или наружный байпас 18. Насыщенный абсорбент из куба абсорбера по мере накопления отводят через штуцер 8 линии 9.

Пример осуществления.

Давление абсорбции, МПа - 6,5.

Температура кислого газа, - °С - 31.

Расход по кислому газу, нм³/сут - 5,4 млн.

Расход абсорбента (диэтаноламина - ДЭА), м³/ч - 1500, с массовой концентрацией 33%.

Мольное содержание сероводорода в исходном газе, %

H₂S - 21,5.

Мольное содержание сероводорода в газе на выходе из камеры предварительной очистки, %, H₂S - 9,8.

Предложенный способ очистки газа от кислых компонентов и абсорбер для его осуществления позволяют:

- снизить коррозию корпуса аппарата за счет предварительной очистки его в изолированной от корпуса аппарата камере;

- выполнить камеру с минимальной толщиной стенки, т.к. давление газа внутри и снаружи камеры одинаково;

- снизить металлоемкость абсорбера;

- увеличить срок службы абсорбера;

- регулировать концентрацию насыщенного абсорбента в кубе.

1. Способ очистки газов от кислых компонентов абсорбционным способом, включающий предварительную очистку газа абсорбентом в камере, установленной в кубе абсорбера, с подачей в нее газа и абсорбента и последующим выводом после контакта абсорбента и газа, отличающийся тем, что камеру герметизируют в нижней части по газу гидравлическим затвором, в который в качестве затворной жидкости подают насыщенный абсорбент, полностью отделяют камеру от корпуса глухими каналами, а абсорбент, стекающий с верхней части абсорбера, подают на противоточное контактирование с выходящим из камеры газом.

2. Абсорбер очистки газа от кислых компонентов, содержащий корпус со штуцерами входа газа и выхода насыщенного абсорбента в кубе, массообменные секции с размещением массообменной секции предварительной очистки над штуцером входа газа, вертикальные перегородки, отличающийся тем, что секция предварительной очистки газа выполнена в виде замкнутой по периметру камеры, полностью отделенной от корпуса абсорбера перегородками, а в нижней части снабжена гидравлическим затвором и соединена со штуцером входа газа.

3. Абсорбер по п.2, отличающийся тем, что камера в верхней части снабжена наклонными перегородками, образующими с ней карманы, соединенные с распределителем жидкости.

4. Абсорбер по п.2, отличающийся тем, что в качестве массообменных секций в камере установлена регулярная насадка, а над ней в абсорбере размещены барботажные тарелки.