Способ осушки и очистки природных газов


B01D53/261 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2652192:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ КРАСНОДАР" (RU)

Изобретение относится к подготовке природного и попутного нефтяного газа к транспорту и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Осушку и очистку природных газов осуществляют путем пропускания газов через сорбенты в двух последовательно расположенных адсорберах. Первый адсорбционный блок заполнен комбинированным слоем адсорбентов, состоящим из последовательно расположенных по ходу природного газа адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и мелкопористого силикагеля. Силикагель содержит 0,01÷0,5 мас. % соединений углерода. Регенерацию осуществляют очищенным газом при соотношении адсорбента-осушителя к мелкопористому силикагелю, равном 5÷20% об. от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов. Обезвоживание выделенной в первом адсорбционном блоке водно-углеводородно-метанольной фракции осуществляют во втором адсорбционном блоке. Во втором блоке в качестве адсорбента используют узкопористый цеолит КА в количестве 10-40% об. от общей загрузки силикагеля. Регенерацию цеолита осуществляют азотно-воздушной смесью при температуре до 400°С. Обеспечивается повышение селективности водоотделения адсорбентом за счет двухступенчатой адсорбции природного газа. 1 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к подготовке природного и попутного нефтяного газа к транспорту, а именно к осушке и очистке природных газов, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известен способ осушки и очистки природных газов, включающий двухступенчатую адсорбцию паров воды и тяжелых углеводородов на синтетическом углеродном адсорбенте и адсорбенте композитного типа, с регенерацией адсорбентов при повышенной температуре обратным током очищенного газа или атмосферного воздуха, выделении конденсата, а также охлаждении отрегенерированного адсорбента до температуры адсорбции. Адсорбцию осуществляют при температуре не выше 50°С и не ниже температуры замерзания воды или температуры гидратообразования, регенерацию осуществляют при пониженном давлении путем косвенного нагрева адсорбентов теплоносителем до температуры регенерации 80-150°С, и отдува десорбирующихся паров очищенным газом, подаваемым в количестве от 0,1% до 2,0% к расходу очищаемого газа, газ регенерации рециркулируют в поток очищаемого газа с помощью жидкостно-кольцевого насоса с использованием конденсата водяного пара в качестве рабочей жидкости, а регенерированные адсорбенты охлаждают путем косвенного охлаждения хладоагентом до температуры адсорбции [1] (Патент РФ №2497573, опубл. 10.11.2013).

К недостаткам способа можно отнести низкую динамическую емкость комбинированного слоя адсорбентов по углеводородам С5+.

Известен способ осушки и очистки углеводородных пропеллентов, включающий осушку и очистку углеводородного сырья путем пропускания смеси в жидкой фазе через сорбенты в трех последовательно расположенных адсорберах, первый по ходу технологического процесса адсорбер заполнен оксидом алюминия, второй по ходу технологического процесса адсорбер заполнен оксидом алюминия или цеолитом NaA, и третий по ходу технологического процесса адсорбер заполнен цеолитом NaX, или цеолитом СаА, или цеолитом СаХ [2] (Патент РФ №2508284, опубл. 27.02.2014).

Основными недостатками способа являются:

- осушка газовой смеси, находящейся в жидком агрегатном состоянии, что увеличивает технологическую сложность и стоимость установки;

- использование в качестве адсорбентов цеолитов 4А и выше, что позволяет адсорбировать широкий спектр соединений, продуктивно очищая от них газы, но не позволяет отделить углеводородную часть конденсата от воды;

- использование в качестве газа регенерации кислорода воздуха приводит к повышенному содержанию окислительного агента в зоне регенерации, что способствует росту температуры в зоне регенерации и снижает срок службы цеолитного адсорбента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу очистки и осушки природных газов является способ, включающий контактирование природных газов с адсорбентом-осушителем и мелкопористым силикагелем, содержащим в своем составе от 0,01 до 0,5 мас. % соединений углерода. Контактирование природных газов с адсорбентом-осушителем и мелкопористым силикагелем осуществляют при соотношении адсорбента-осушителя к мелкопористому силикагелю, равном 5÷20% об. от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов [3] (Патент РФ №2447929, опубл. 20.04.2012).

Основным недостатком прототипа является отсутствие стадии разделения водно-метанольной смеси, благодаря чему возникает необходимость в ее утилизации.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанного недостатка, а именно повышение селективности водоотделения адсорбентом за счет использования дополнительного адсорбционного блока со специализированным узкопористым цеолитом КА и использования для его регенерации обедненной кислородом воздушно-азотной смеси.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что заявляемый способ осушки и очистки природных газов, путем контактирования природных газов с комбинированным слоем адсорбентов, состоящим из последовательно расположенных по ходу природного газа адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и мелкопористого силикагеля, содержащего в своем составе 0,01÷0,5 мас. % соединений углерода, при соотношении адсорбента-осушителя к мелкопористому силикагелю, равном 5÷20% об. от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов, с последующей регенерацией очищенным газом мелкопористого силикагеля и адсорбента-осушителя, согласно изобретению обезвоживание выделенной в первом адсорбционном блоке водно-углеводородно-метанольной фракции осуществляют во втором адсорбционном блоке, где в качестве адсорбента используют узкопористый цеолит КА в количестве 10-40% об. от общей загрузки силикагеля, а регенерация цеолита осуществляется азотно-воздушной смесью при температуре до 400°С.

В данном техническом решении предлагается использовать в качестве адсорбента в первом адсорбционном блоке модифицированный мелкопористый силикагель, содержащий в своем составе 0,01÷0,5 мас. % соединений углерода, при этом контактирование природного газа с адсорбентом-осушителем и мелкопористым силикагелем осуществляют при соотношении адсорбента-осушителя к мелкопористому силикагелю, равном 5÷20% об., от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов.

Во втором адсорбционном блоке в качестве обезвоживающего адсорбента используется узкопористый синтетический цеолит КА, выпускаемый российскими производителями адсорбентов и катализаторов в промышленных масштабах в виде гранул (черенков) различного диаметра. Динамическая емкость цеолита КА по парам воды составляет, для гранул диаметром 2,9 мм - не менее 130 мг/см3, для гранул диаметром 2,0 мм - не менее 140 мг/см3.

В ходе осушки природного и попутного нефтяного газа в качестве побочных продуктов образуются газовые конденсаты, состоящие преимущественно из углеводородов С5+, и водно-метанольная смесь. Метанол в систему трубопроводного транспорта газа может подаваться на газодобывающих предприятиях (на стадии подготовки газа к транспорту), и в холодный период на газокомпрессорных станциях, для предотвращения гидратообразования. Высокая летучесть его паров обусловливает наличие введенного ранее в газ метанола на последующих участках сбора, подготовки и транспортировки газа. В результате на установках адсорбционной очистки природного газа образуется жидкая фаза, состоящая из углеводородной фракции и сточных вод, содержащих метанол и другие компоненты, вводимые при добыче и подготовке газа к транспорту, и утилизируемых преимущественно либо путем сжигания, либо закачиванием в поглощающий пласт. Это приводит к негативному воздействию на окружающую среду и к потере дорогостоящих реагентов.

Использование двухступенчатой адсорбции природного газа, с отделением жидкой фазы, содержащей углеводороды С5+, кислородсодержащие водорастворимые органические соединения (преимущественно метанол) и воду, в первом адсорбционном блоке на комбинированном слое модифицированного мелкопористого силикагеля, содержащего в своем составе 0,01÷0,5 мас. % соединений углерода, и последующим обезвоживанием жидкой фазы во втором адсорбционном блоке на узкопористом цеолите КА, используемом в количестве 10-40% об. от общей загрузки силикагеля (в зависимости от содержания воды в жидкой фазе) позволяет решить проблему селективного разделения газовой, водной и жидкой углеводородной фаз. Отделяемая таким образом вода имеет высокую степень очистки, а жидкая углеводородная фаза улучшает эксплуатационные характеристики и увеличивается в объеме за счет обогащения кислородсодержащими соединениями.

Использование синтетических узкопористых цеолитов обеспечивает глубину обезвоживания, не доступную применению обычных осушителей. Цеолиты способны действовать при высоких температурах и скоростях газового или жидкого потока, прочны при контакте с капельной влагой, что значительно ускоряет процесс разделения. Кроме того, они легко регенерируются и имеют срок службы от 2 до 4 лет в зависимости от условий эксплуатации. Цеолиты типа КА адсорбируют воду, аммиак и не задерживают молекулы больших размеров, поэтому могут быть использованы для сушки органических жидкостей с небольшой молекулярной массой (этиловый, метиловый спирты, ацетон).

Обезвоженная органическая жидкая фаза, полученная при адсорбционной осушке природного газа на силикагеле, включает кислородсодержащие соединения (преимущественно метанол).

На фиг. показана блок-схема, иллюстрирующая данный способ осушки и очистки природных газов.

Способ осушки и очистки природных газов реализуют подачей природного газа в первый адсорбционный блок 1, загруженный комбинированным слоем адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и слоем модифицированного мелкопористого силикагеля. На силикагеле происходит адсорбция углеводородов С5+ и паров воды. Адсорбционный блок 1, несущий основную динамическую нагрузку, состоит из четырех адсорберов, заполненных силикагелем. Целевой продукт адсорбционного блока 1 - сухой газ - поступает далее в транспортную систему, а десорбированная после регенерации силикагеля жидкая фаза подается в адсорбционный блок 2 на водоотделение.

Адсорбционный блок 2 состоит из двух адсорберов, заполненных цеолитом КА. После насыщения слоя цеолита водой первый адсорбер переключается на регенерацию, и разделяемый поток перенаправляется на обезвоживание во второй адсорбер. Циклы адсорбция-регенерация чередуются.

Регенерация цеолита осуществляется азотно-воздушной смесью при температуре до 400°С. Вытесненные из пор цеолита пары воды охлаждаются в холодильнике. Вода анализируется на остаточное содержание метанола и углеводородов и либо отправляется в систему промышленной канализации на биологическую доочистку, либо сбрасывается в водоем. Целевой продукт второго адсорбционного блока 2 - обезвоженная метанольно-газоконденсатная смесь - используется в качестве основы для производства высокооктановых бензинов.

Все вышесказанное характеризуется примером 1.

Пример 2. Данный пример иллюстрирует реализацию по способу осушки и очистки природного газа по примеру 1, отличающийся тем, что обезвоживающий адсорбционный блок установлен после холодильника, и на разделение в него подается жидкая фаза водно-метанольной смеси, содержащая следовые количества углеводородов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2497573, опубл. 10.11.2013.

2. Патент РФ №2508284, опубл. 27.02.2014.

3. Патент РФ №2447929, опубл. 20.04.2012.

Способ осушки и очистки природных газов путем контактирования природных газов с комбинированным слоем адсорбентов, состоящим из последовательно расположенных по ходу природного газа адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и мелкопористого силикагеля, содержащего в своем составе 0,01÷0,5 мас. % соединений углерода, с последующей регенерацией очищенным газом мелкопористого силикагеля и адсорбента-осушителя при соотношении адсорбента-осушителя к мелкопористому силикагелю, равном 5÷20% об. от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов, отличающийся тем, что обезвоживание выделенной в первом адсорбционном блоке водно-углеводородно-метанольной фракции осуществляют во втором адсорбционном блоке, где в качестве адсорбента используют узкопористый цеолит КА в количестве 10-40% об. от общей загрузки силикагеля, а регенерация цеолита осуществляется азотно-воздушной смесью при температуре до 400°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии защиты окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля содержит устройство для добавления активированного угля, устройство для смешивания и обработки, устройство для разделения воды и активированного угля, устройство для обратной промывки, систему управления и модуль питания.

Изобретение может быть использовано на предприятиях машиностроительной, химической, горнодобывающей промышленности и в коммунальном хозяйстве. Способ включает сорбцию адсорбентом, в качестве которого используют экологически чистый, технологичный композитный сорбент, содержащий 80 мас.% 95%-ного концентрата глауконита Бондарского месторождения Тамбовской области и 20 мас.% SiO2.
Изобретение относится к области реактивации (регенерации) активных углей, отработанных при очистке жидких сред, в том числе питьевой воды. Способ реактивации отработанного активного угля включает сушку при температуре 280-350°С и термическую отработку в присутствии водяного пара.

Изобретение может быть использовано в пивоваренной и масложировой промышленности при использовании кизельгуровых фильтров. Для автоматического управления процессом термической регенерации кизельгура по измеренным параметрам расходов и мощностей в ходе процесса по программно-логическому алгоритму, заложенному в микропроцессор, осуществляют оперативное управление технологическими параметрами с учетом накладываемых на них двухсторонних ограничений.

Изобретение относится к процессам регенерации адсорбентов. Предложен способ регенерации отработанного активного угля.

Изобретение относится к способу регенерации отработавшего вспомогательного фильтрующего средства, применяемого в процессе вымораживания масла. Способ включает следующие стадии: а) циркуляцию регенерирующего масла в циркуляционном контуре через кек отработавшего вспомогательного фильтрующего средства при температуре от 40 до 100°C при отношении регенерирующее масло/отработавшее вспомогательное фильтрующее средство (об./мас.) от 0,3/1 до 12/1, b) извлечение регенерирующего масла из обработанного кека отработавшего вспомогательного фильтрующего средства, с) выделение регенерированного вспомогательного фильтрующего средства.

Изобретение относится к технологии регенерации сорбентов. Регенерация сорбента включает размещение его в емкости, подачу плазмообразующего газа - кислорода и последующую обработку в диэлектрическом барьерном разряде при напряжении, вкладываемом в разряд 10,0-20,0 кВ.

Группа изобретений относится к способам очистки газов и применяемым для этого материалам. Для снижения количества CO2 в источнике, содержащем диоксид углерода, осуществляют следующие стадии.
Изобретение относится к сорбционным процессам и может быть использовано, например, для регенерации цеолита, использованного при осушке природного газа. Предложен способ регенерации сорбента, в котором сорбент помещают в емкость, нагревают СВЧ-излучением для отделения сорбата от сорбента, пропускают через емкость продувочный газ для удаления паров сорбата.
Изобретение относится к сорбционным технологиям, в частности к адсорбентам, используемым для осушки от воды газовых сред. Адсорбент для удаления воды из газов содержит пористую матрицу, в поры которой введено активное влагопоглощающее гигроскопическое вещество из группы галогенидов щелочноземельных металлов, при этом в качестве пористой матрицы используют мезопористые силикаты из группы, включающей силикат МСМ-41, алюмосиликат, цирконосиликат или титаносиликат, полученные методом золь-гель метода или темплатного синтеза с последующим прогреванием в токе воздуха при температуре 200-450°C в течение 1-4 ч, в мезопоры которых размером 2-10 нм и общим объемом пор более 1 см3/г методом пропитки из водного раствора введен безводный хлорид кальция в количестве 40-100 вес.% в расчете на сухое вещество матрицы и последующей сушкой адсорбента на воздухе при 100°C в течение 2 ч.
Изобретение относится к геттерным материалам для светоизлучающих устройств. Композитный геттерный материал предназначен для удаления паров воды и остаточного кислорода.

Изобретение относится к получению сорбентов для нефтепродуктов из вторичных ресурсов агропромышленного комплекса. Предложен способ получения сорбента из шрота семян винограда.

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов широкого спектра применения на основе природных полимеров растительного происхождения. Предложен способ получения сорбента из лузги подсолнечника.

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов на основе природных полимеров растительного происхождения. Предложен способ получения сорбента из лузги подсолнечника.

Изобретение относится к получению цеолитового адсорбента для селективного выделения аргона из смеси кислород-аргон. Согласно первому варианту осуществляют модифицирование цеолита типа NaY или ZSM-5 путем ионного обмена в растворе солей металлов, выбранных из серебра или церия, и последующее восстановление ионов металла до металлических наночастиц в среде дистиллированной воды или изопропилового спирта под воздействием ультразвука.

Изобретение относится к производству бумаги, а именно к применению коллоидного осажденного карбоната кальция (cPCC) для адсорбции и/или уменьшения количества, по меньшей мере, одного органического материала в водной среде, которая производится в процессах изготовления бумаги или варки целлюлозы.

Изобретение относится к области селективации адсорбентов для разделения газов, в частности к способу разделения газов. Способ включает приведение адсорбента или мембраны, содержащих цеолит с 8-членными кольцами или микропористый материал с 8-членными кольцами, в контакт с барьерным соединением, при условиях, эффективных для селективации адсорбента или мембраны, включающие температуру от 50 до 350°C и полное давление от 690 до 13,8 МПа изб., где селективация адсорбента или мембраны включает диффузию молекулы барьерного соединения через пористую структуру микропористого материала с 8-членными кольцами, приведение селективированного адсорбента или мембраны в контакт с входящим потоком газа, содержащим первый компонент и второй компонент, с образованием первого потока газа, обогащенного первым компонентом по отношению к входящему потоку газа, и сбор второго потока газа, обогащенного вторым компонентом по отношению к входящему потоку газа.

Изобретение относится к пористым частицам привитого сополимера, предназначенным для получения адсорбирующего материала, которые адсорбируют металлы и другие вещества, способу их производства и адсорбенту, в котором они применяются.

Изобретение относится к неорганическим сорбентам. Предложен сорбент, содержащий стабилизированный оксид и/или гидроксид железа (II).
Изобретение может быть использовано при получении сорбента для очистки водно-солевых промышленных стоков от радионуклидов и токсичных катионов металлов. Для получения фосфата титана смешивают твердый титанилсульфат аммония с фосфорной кислотой.
Изобретение относится к геттерным материалам для светоизлучающих устройств. Композитный геттерный материал предназначен для удаления паров воды и остаточного кислорода.

Изобретение относится к подготовке природного и попутного нефтяного газа к транспорту и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Осушку и очистку природных газов осуществляют путем пропускания газов через сорбенты в двух последовательно расположенных адсорберах. Первый адсорбционный блок заполнен комбинированным слоем адсорбентов, состоящим из последовательно расположенных по ходу природного газа адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и мелкопористого силикагеля. Силикагель содержит 0,01÷0,5 мас. соединений углерода. Регенерацию осуществляют очищенным газом при соотношении адсорбента-осушителя к мелкопористому силикагелю, равном 5÷20 об. от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов. Обезвоживание выделенной в первом адсорбционном блоке водно-углеводородно-метанольной фракции осуществляют во втором адсорбционном блоке. Во втором блоке в качестве адсорбента используют узкопористый цеолит КА в количестве 10-40 об. от общей загрузки силикагеля. Регенерацию цеолита осуществляют азотно-воздушной смесью при температуре до 400°С. Обеспечивается повышение селективности водоотделения адсорбентом за счет двухступенчатой адсорбции природного газа. 1 ил., 2 пр.

Наверх