Способ очистки углеводородного газа от h2s и co2



Способ очистки углеводородного газа от h2s и co2
Способ очистки углеводородного газа от h2s и co2
Способ очистки углеводородного газа от h2s и co2

 


Владельцы патента RU 2542264:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" (RU)

Изобретение относится к нефтегазовой и химической промышленности, а именно к способу очистки от H2S и CO2 углеводородных газов. Способ включает подачу в абсорбер очищаемого газа под давлением 5÷8 МПа, абсорбцию кислых компонентов водным раствором активированного метилдиэтаноламина, выветривание насыщенного кислыми газами раствора метилдиэтаноламина последовательно в две ступени, на первой ступени - при высоком давлении, а на второй ступени - при низком давлении, деление вытекающего со второй ступени груборегенерированного раствора на две части, подачу большей части - в середину абсорбера, а меньшей части - в десорбер для тонкой тепловой регенерации, и подачу вытекающего из десорбера тонкорегенерированного раствора на верх абсорбера. При этом вытекающий из первой ступени раствор подают в насос, где его давление повышают на 0,5÷1,0 МПа и направляют в рекуперативный теплообменник для нагрева вытекающим из десорбера раствором до 100÷105°С перед второй ступенью выветривания. Вытекающий из рекуперативного теплообменника тонкорегенерированный раствор охлаждают и делят на две части, меньшую часть смешивают с большей частью раствора, вытекающего со второй ступени, и после охлаждения направляют в среднюю часть абсорбера, а большую часть подают на верх абсорбера. Изобретение позволяет предотвратить попадание H2S в зону абсорбции СО2, снизить затраты энергии и расход дорогостоящего раствора метилдиэтаноламина. 1 ил., 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к нефтегазовой и химической промышленности, а именно к способам очистки от H2S и СО2 природных, попутных, нефтезаводских и других промышленных углеводородных газов под давлением с использованием в качестве абсорбента, активированного добавками, ускоряющими скорость абсорбции СО2 водного раствора метилдиэтаноламина.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является способ очистки газа от H2S и СО2, включающий подачу в абсорбер очищаемого газа под давлением, абсорбцию кислых компонентов из очищаемого газа водным раствором активированного метилдиэтаноламина, выветривание насыщенного кислыми газами раствора активированного метилдиэтаноламина последовательно в две ступени, выветривание раствора на первой ступени при повышенном давлении, а выветривание раствора на второй ступени при низком давлении, деление вытекающего со второй ступени выветривания груборегенерированного раствора на две части с последующей подачей большей его части в середину абсорбера, а меньшей части - в десорбер для тонкой тепловой регенерации, и подачу вытекающего из десорбера тонкорегенерированного раствора на верх абсорбера (см. публикацию «МДЭА based solvents used at the Lack processing plant», Revue de L′Institut Francais du petrole, vol. 51, №5, Septembre-Octobre, 1996).

Основными недостатками известного способа являются:

- высокая общая циркуляция раствора активированного метилдиэтаноламина;

- повышенный расход активатора и метилдиэтаноламина на заполнение растворной системы;

- высокие потери активатора.

Следствием этих недостатков является высокий расход энергии на перекачку раствора активированного метилдиэтаноламина, высокие затраты на приобретение активатора, необходимость реконструкции абсорбера и системы циркуляции раствора.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, заключается в предотвращении попадания H2S в зону абсорбции СО2 и в более глубоком выветривании раствора активированного метилдиэтаноламина, снижении затрат энергии и расхода дорогостоящего активатора раствора метилдиэтаноламина.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе очистки углеводородного газа от H2S и CO2, включающем подачу в абсорбер очищаемого газа под давлением 5÷8 МПа, абсорбцию кислых компонентов из очищаемого газа водным раствором активированного метилдиэтаноламина, выветривание насыщенного кислыми газами раствора активированного метилдиэтаноламина последовательно в две ступени, выветривание раствора на первой ступени при повышенном давлении, а выветривание раствора на второй ступени при низком давлении, деление вытекающего со второй ступени выветривания груборегенерированного раствора на две части с последующей подачей большей его части в середину абсорбера, а меньшей части - в десорбер для тонкой тепловой регенерации, и подачу вытекающего из десорбера тонкорегенерированного раствора на верх абсорбера, вытекающий из первой ступени выветривания раствор подают в насос, где его давление повышают на 0,5÷1,0 МПа и направляют в рекуперативный теплообменник для нагрева вытекающим из десорбера тонкорегенерированным раствором до 100÷105°С перед второй ступенью выветривания, вытекающий из рекуперативного теплообменника тонкорегенерированный раствор охлаждают и делят на две части, меньшую часть которого смешивают с большей частью груборегенерированного раствора, вытекающего со второй ступени выветривания, и после охлаждения направляют в среднюю часть абсорбера, а большую часть подают на верх абсорбера, при этом количество подаваемой на смешение меньшей части тонкорегенерированного раствора регулируют по концентрации H2S и/или CO2 в очищенном газе.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где показана установка очистки газа от H2S и CO2, состоящая из трубопровода 1 подачи исходного газа на очистку от H2S и CO2, абсорбера 2, соединенного трубопроводом 3 с теплообменным аппаратом 14 для охлаждения груборегенерированного раствора активированного метилдиэтаноламина (МДЭА) и трубопроводом 4 с теплообменным аппаратом 13 для охлаждения тонкорегенерированного раствора МДЭА, трубопровода 18 вывода очищенного газа из верхней части абсорбера 2, трубопровода 28 подачи воды на верх абсорбера 2, трубопровода 5 вывода из абсорбера 2 насыщенного кислыми газами раствора активированного МДЭА, соединенного с расширительной турбиной 6, первого выветривателя 9 для выветривания насыщенного кислыми газами раствора активированного МДЭА, имеющего трубопровод 8 вывода выделенных из раствора активированного МДЭА углеводородов с частью кислых газов и соединенного через трубопровод 10, насос 11, рекуперативный теплообменник 12 и трубопровод 15 со вторым выветривателем 16 для выветривания большей части кислых газов из насыщенного кислыми газами раствора активированного МДЭА, насоса 31, установленного на трубопроводе 4, насоса 30, установленного на трубопроводе 20, а также десорбера 17 с испарителем 32 и насоса 27, соединенных с другими элементами установки посредством трубопроводов 21-26 и 29.

Способ очистки углеводородного газа от H2S и CO2 реализуется следующим образом.

Газ под давлением 5÷8 МПа подают на очистку от H2S и CO2 по трубопроводу 1 в абсорбер 2. В абсорбере 2 газ очищается от H2S и CO2 путем промывки водным раствором активированного МДЭА. Для уменьшения потерь абсорбента (активированного МДЭА) очищенный газ промывают водой, подаваемой на верх абсорбера 2 по трубопроводу 28. Очищенный газ выводят из верхней части абсорбера по трубопроводу 18, насыщенный кислыми газами раствор активированного метилдиэтаноламина выводят из нижней части абсорбера 2 по трубопроводу 5, соединенному с расширительной турбиной 6. В расширительной турбине 6 давление потока раствора, содержащего углеводороды, H2S и CO2 снижают до давления 1,8÷2,0 МПа и под этим давлением раствор подают по трубопроводу 7 в первый выветриватель 9. В первом выветривателе 9 проводят выветривание, т.е. из раствора активированного МДЭА выделяют основную часть углеводородов, которые по трубопроводу 8 выводят на использование или дальнейшую обработку. После первой ступени выветривания освобожденный от основной части углеводородов раствор активированного МДЭА по трубопроводу 10 под давлением 1,5÷2 МПа подают в первый насос 11, из которого раствор под давлением 2,0÷3,0 МПа направляют в рекуперативный теплообменник 12. Повышенное давление препятствует выделению газов в рекуперативном теплообменнике 12 при нагреве раствора активированного МДЭА. В рекуперативном теплообменнике 12 для повышения степени выветривания кислых компонентов раствор нагревают до температуры 100÷105°C, снижают давление до 0,2÷0,22 МПа и по трубопроводу 15 подают во второй выветриватель 16. Выделившиеся из раствора кислые газы из второго выветривателя 16 выводят по трубопроводу 19, соединенному с трубопроводом 29 вывода кислых газов из десорбера 17. Частично регенерированный раствор активированного МДЭА с температурой 70÷80°C направляют из нижней части второго выветривателя 16 по трубопроводу 20 во второй насос 30, где раствор дожимают до давления 0,7÷0,8 МПа и делят на две части: одну часть направляют в десорбер 17 по трубопроводу 22, а вторую часть по трубопроводу 21 подают в точку А на смешение с меньшей частью, примерно 25÷35% масс., тонкорегенерированного раствора активированного МДЭА, подаваемого в точку смешения по трубопроводу 25. Количество подаваемого на смешение тонкорегенерированного раствора регулируют по показаниям поточного хроматографа (на чертеже не показан), установленного на трубопроводе 18 очищенного газа с целью обеспечения требуемого остаточного содержания извлекаемого из газа компонента H2S и/или CO2. Раствор из точки смешения А подают в насос 27 и по трубопроводу 26 под давлением до 5 МПа направляют в теплообменный аппарат 14. После охлаждения раствора активированного МДЭА до 50÷60°C его по трубопроводу 3 подают в среднюю часть абсорбера 2. Тонкорегенерированный раствор из десорбера 17 с температурой 135°C и давлением 0,28 МПа по трубопроводу 23 подают в теплообменник 12, где его охлаждают в противотоке с груборегенерированным раствором. Далее тонкорегенерированный раствор по трубопроводу 24 направляют для охлаждения до 95°C в теплообменный аппарат 13, насос 31 и далее по трубопроводу 4 подают на верх абсорбера 2.

В предложенном изобретении часть тонкорегенерированного раствора активированного МДЭА подают в среднюю часть абсорбера. Положительный результат такого решения объясняется кинетикой взаимодействия CO2 и H2S с МДЭА и активатором (например, пиперазин). Реакция H2S с МДЭА и пиперазином протекает с мгновенной скоростью, поэтому основная масса H2S извлекается из очищаемого сырья в нижней части абсорбера. Реакция CO2 с МДЭА протекает с медленной скоростью, поэтому получить тонкую очистку газа от CO2 с использованием в качестве абсорбента раствора МДЭА в существующем абсорбере невозможно. Для глубокого извлечения CO2 в этом случае реакцию CO2 с МДЭА ускоряют путем добавки в раствор МДЭА активатора, например пиперазина, который образует с CO2 промежуточное соединение, вступающее в быструю реакцию с МДЭА. При этом образуется карбонат МДЭА и высвобождается свободный пиперазин. Таким образом пиперазин действует как катализатор реакции CO2 с МДЭА. Для поддержания концентрации активатора и его потерь на низком уровне содержание H2S в поступающем в верхнюю часть абсорбера газе должно быть пренебрежимо мало. Поэтому H2S должен быть извлечен из сырья как можно более полно до входа в верхнюю зону. В выветренном во второй ступени груборегенерированном растворе весь или большая часть активатора необратимо связана с H2S. Поэтому подача большего количества груборегенерированного раствора в среднюю часть абсорбера не приводит к существенному увеличению извлечения CO2 из газа, но благоприятно сказывается на увеличении извлечения H2S.

Пример реализации предлагаемого способа.

В абсорбционной колонне углеводородный газ очищается от H2S и CO2 под давлением 6,4 МПа путем промывки водным раствором активированного МДЭА.

Состав раствора: МДЭА - 4,2 кмоль/м3 и активатор.

Состав очищаемого газа, % мольн.: H2S - 21,3; CO2 - 14,6; СН4 - 59,0; С25 - 5,1%.

Температура абсорбирующей жидкости на входе в абсорбер:

- на верх - 47°C,

- в среднюю часть - 62°C.

Насыщенный раствор, выходящий из абсорбционной колонны под давлением 6,4 МПа, проходит через расширительную турбину и с давлением 2 МПа поступает в первый выветриватель. В первом выветривателе из раствора выделяется 0,058 кмол/м3 углеводородного газа, содержащего 34,6% мол. CO2, 32,3% мол. H2S и 28,6% углеводородов. Вытекающий из первой ступени выветривания раствор подают в насос, где его давление повышают на 0,5÷1,0 МПа. Затем частично выветренный раствор нагревают вытекающим из десорбера тонкорегенерированным раствором до 100÷105°C и направляют во второй выветриватель. Во втором выветривателе из раствора выделяется 1,92 кмол/м3 кислых газов, содержащих в % мольн.: CO2 - 34,2%, H2S - 45,5% и 0,12% углеводородов. Отбираемый снизу десорбера тонкорегенерированный раствор рециркулирует на верх абсорбционной колонны. Требуемую остаточную концентрацию H2S и CO2 в очищенном газе - до 7 мг/нм3 H2S и до 0,02% CO2 - регулировали добавлением к груборегенерированному раствору тонкорегенерированный раствор в соотношении 1:4. Количество подаваемой на смешение меньшей части тонкорегенерированного раствора регулировали по концентрации H2S и/или CO2 в очищенном газе при помощи поточного хроматографа, установленного на трубопроводе очищенного газа.

Нагрев до 100÷105°C раствора ведут в рекуперативном теплообменнике 12 потоком раствора, подаваемым из десорбера 17. Диапазон температур нагреваемого в теплообменнике 12 раствора определяется условиями работы десорбера 17, в частности для эффективной работы десорбера 17 раствор должен кипеть по всей высоте колонны. Перегрев раствора сверх температуры кипения приводит к излишней тепловой нагрузке на систему дефлегмации десорбера 17 и поэтому нежелателен (при перегреве раствора расходуется дополнительный холод на конденсацию паров вторичного вскипания раствора). При недогреве раствора дополнительное тепло тратится на его нагрев до температуры кипения.

Кроме того, повышение давления на 0,5-1,0 МПа продиктовано тем, что при нагреве из раствора в теплообменнике 12 не должна выделяться газовая фаза. При более низких давлениях произойдет дегазация раствора, а при более высоких - излишний перерасход электроэнергии на сжатие.

В таблице 1 показана оценка расходов электроэнергии на перекачку раствора и тепла на его регенерацию в зависимости от температуры подогрева в теплообменнике 12.

В таблице 2 приведены сравнительные данные эффективности абсорбции по данному изобретению и по прототипу (в среднюю часть абсорбера подают груборегенерированный раствор из второй ступени выветривания без смешения с частью тонкорегенерированного раствора).

Способ очистки углеводородного газа от H2S и СО2, включающий подачу в абсорбер очищаемого газа под давлением 5÷8 МПа, абсорбцию кислых компонентов из очищаемого газа водным раствором активированного метилдиэтаноламина, выветривание насыщенного кислыми газами раствора активированного метилдиэтаноламина последовательно в две ступени, выветривание раствора на первой ступени при повышенном давлении, а выветривание раствора на второй ступени при низком давлении, деление вытекающего со второй ступени выветривания груборегенерированного раствора на две части с последующей подачей большей его части в середину абсорбера, а меньшей части - в десорбер для тонкой тепловой регенерации, и подачу вытекающего из десорбера тонкорегенерированного раствора на верх абсорбера, отличающийся тем, что вытекающий из первой ступени выветривания раствор подают в насос, где его давление повышают на 0,5÷1,0 МПа и направляют в рекуперативный теплообменник для нагрева вытекающим из десорбера тонкорегенерированным раствором до 100÷105°С перед второй ступенью выветривания, вытекающий из рекуперативного теплообменника тонкорегенерированный раствор охлаждают и делят на две части, меньшую часть которого смешивают с большей частью груборегенерированного раствора, вытекающего со второй ступени выветривания, и после охлаждения направляют в среднюю часть абсорбера, а большую часть подают на верх абсорбера, при этом количество подаваемой на смешение меньшей части тонкорегенерированного раствора регулируют по концентрации H2S и/или CO2 в очищенном газе.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области захвата оксидов углерода, в частности диоксида углерода. Способ захвата оксидов углерода включает приведение газового потока, содержащего оксид углерода, в контакт с соединением следующей формулы: X-(OCR2)n-OX′ (1), в которой n является целым числом от 2 до 20, предпочтительно от 2 до 8, включая предельные значения, X и X′, одинаковые или разные, обозначают независимо друг от друга радикал CmH2m+1, где m обозначает число от 1 до 20, предпочтительно от 1 до 10, включая предельные значения, и R обозначает водород или X.

Изобретение относится к составам химических веществ, используемых в изолирующих дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде, и может быть использовано в производстве продуктов для регенерации воздуха на основе надпероксида калия.
Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых как в коллективных системах регенерации воздуха, так и в индивидуальных дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде.

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых как в коллективных системах регенерации воздуха, так и в индивидуальных дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок ТЭС для снижения парникового эффекта окружающей атмосферы.
Изобретение относится к области химии и может быть использовано для каталитической очистки водородсодержащей газовой смеси от оксидов углерода. Способ каталитической очистки водородсодержащей газовой смеси от оксидов углерода, посредством их гидрирования до метана при пропускании смеси через слой гранул катализатора для процесса метанирования, содержащего никель и γ-А12O3, в интервале температуры 190°C-270°C, отличающийся тем, что очистку ведут также и в интервале температуры 156°C-190°C, причем способ осуществляют путем работы в первом интервале 156°C-190°C и/или во втором интервале 190°C-270°C температуры на катализаторе, содержащем никель в виде монокристаллитов NiO со средневыборочным размером, лежащим в диапазоне 2-3 нанометра, с концентрацией NiO 12,0-25,0 мас.% и γ-Аl2О3 - остальное.

Изобретение относится к способу очистки загрязненного щелочного раствора соли аминокислоты. Сначала в раствор соли аминокислоты вводят диоксид углерода, в результате чего выпадает в осадок карбонат или его соли, которые отфильтровывают.

Изобретение относится к устройству для регенерации поглотителя сероводорода и углекислого газа. Устройство содержит воздухонепроницаемый контейнер в качестве узла для хранения поглотителя, который хранит часть поглотителя, который поглощает CO2, содержащийся в отходящих газах, и узел нагрева, который нагревает поглотитель, узел распределения поглотителя, узел подачи водяного пара, узел извлечения компонента поглотителя, узел подачи сухого водяного пара, причем газообразную массу приводят в противоточный контакт с распределенным поглотителем.

Изобретение может быть использовано для абсорбции диоксида углерода из содержащей его газовой смеси, прежде всего из газообразных продуктов сгорания, из отходящих газов биологических процессов, процессов кальцинирования, прокаливания и других.

Изобретение относится к способам мембранного разделения газов для очистки топочных газов, образующихся при сжигании. Способ включает подачу первой части потока топочного газа для очистки на стадию абсорбционного улавливания двуокиси углерода, одновременную подачу второй части топочного газа вдоль входной поверхности мембраны, подачу потока продувочного газа, обычно воздуха, вдоль выходной поверхности, а затем возврат продувочного газа с проникшим веществом в топочную камеру.

Изобретение относится к восстановительно-окислительному способу обработки газа, содержащего сероводород, с применением окислительного аппарата в сочетании с абсорбером.

Изобретение может быть использовано в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности. Способ очистки газа от сероводорода включает предварительное смешивание очищаемого газа с балансовой частью газа сепарации.

Изобретение относится к устройству и способу управления последовательным взаимодействием жидкости с различными газами в отдельных зонах массообмена внутри единой емкости, причем зоны массообмена функционально соединены посредством жидкостного соединения друг с другом, что предусматривает непосредственное взаимодействие жидкости с технологическим газом в параллельном потоке в расположенной ниже по потоку зоне массообмена для осуществления массообмена между жидкостью и технологическим газом, и введение жидкости в расположенную выше по потоку зону массообмена со вторым газом, отличающимся от технологического газа, для осуществления массообмена между жидкостью и вторым газом.

Изобретение относится к способу удаления загрязняющих веществ из газовых потоков путем контакта с регенерируемым сорбентом. Способ включает а) контактирование потока газа, включающего H2S, с хлорсодержащим соединением для образования смешанного газового потока; b) контактирование смешанного газового потока с сорбентом в зоне сорбции для получения первого продуктового газового потока и насыщенного серой сорбента, где сорбент включает цинк, диоксид кремния и металл-промотор; c) сушку насыщенного серой сорбента, чтобы посредством этого получить высушенный насыщенный серой сорбент; d) контактирование высушенного насыщенного серой сорбента с регенерационным газовым потоком в зоне регенерации для получения регенерированного сорбента, включающего цинксодержащее соединение, силикат и металл-промотор, и отходящего газового потока; е) возврат регенерированного сорбента в зону сорбции для получения обновленного сорбента, включающего цинк, диоксид кремния и металл-промотор; и f) контактирование обновленного сорбента с указанным смешанным газовым потоком в зоне сорбции для образования второго продуктового газового потока и насыщенного серой сорбента.

Изобретение относится к области химии. Подготовка сероводород- и меркаптансодержащей нефти включает многоступенчатую сепарацию, очистку газов сепарации от сероводорода каталитическим окислением кислородом воздуха с последующим выделением жидких продуктов окисления - серы и сероорганических соединений из реакционных газов, и подачу очищенного газа на отдувку в концевой сепаратор.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ удаления серо-, азот- и галогенсодержащих примесей, присутствующих в синтез-газе, таких как H2S, COS, CS2, HCN, NH3, HF, HCl, HBr и HI, содержит: а) этап совместного гидролиза COS и HCN и улавливания галогенированных соединений с использованием катализатора на основе TiO2, содержащего от 10 вес.% до 100 вес.% TiO2 и от 1 вес.% до 30 вес.% по меньшей мере одного сульфата щелочноземельного металла, выбранного из кальция, бария, стронция и магния, b) этап промывки по меньшей мере одним растворителем, с) этап обессеривания на улавливающей массе или адсорбенте.
Изобретение относится к композициям многокомпонентных поглотителей газов и неприятных запахов на основе отходов из биомассы дерева, а именно отработанной хвои сосны, ели и других хвойных пород.

Изобретение относится к способам снижения содержания сероводорода в асфальте. .

Изобретение относится к области химической технологии очистки углеводородного газа (попутного нефтяного, природного, пропан-бутановой смеси и др.) от сероводорода и может быть использовано в нефтегазовой, химической и энергетической промышленности.
Изобретение относится к химической промышленности. Раствор содержит хелатообразователь, представляющий собой смесь двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты Na2Н2 ЭДТА и тетранатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты Na4ЭДТА, водорастворимую соль железа (III), смесь одной или более водорастворимой нитритной соли и фосфатных соединений, растворитель.
Наверх