RU2043781C1

RU2043781C1 - Method for removal of acid gases from liquid

Info

Publication number: RU2043781C1
Authority: RU
Inventors: Р.Р. Ахсанов; Р.Г. Тухбатуллин; Ю.М. Абызгильдин; С.З. Сабитов; Г.П. Харланов
Original assignee: Институт проблем транспорта энергоресурсов
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: oil-producing, gas and petrochemical industries. SUBSTANCE: when removing acid gases from liquid by the gas desorption method, desorption is preceded by introducing a hydrocarbon gas free of acid gases into the stream of liquid containing acid gases, the volumetric relation of hydrocarbon gas to liquid being 1:2. Gas desorption is carried out in the field of centrifugal forces. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способу удаления растворенных кислых газов из жидкости и может быть использовано в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности, в частности для удаления сероводорода и окисей углерода из нефти в процессах подготовки сероводородсодержащих нефтей на промыслах. The invention relates to a method for removing dissolved acid gases from a liquid and can be used in the oil, gas and petrochemical industries, in particular for removing hydrogen sulfide and carbon oxides from oil in the preparation of hydrogen sulfide-containing oils in the fields.

Известен способ удаления кислых газов из жидкости (патент США N 3690816, кл. 423-228, 1972), заключающийся в обработке жидкости жидким абсорбентом в абсорбере. Получают очищенную жидкость от кислого газа, в обогащенный примесями, абсорбент пропускают без предварительного подогрева в верхнюю часть отпарной колонны, где с помощью нагрева осуществляется регенерация абсорбента. После охлаждения внешним источником жидкий абсорбент возвращается в указанный процесс. Этот способ удаления кислых газов из жидкости основан на абсорбции растворителей кислых газов, в частности сероводорода. A known method of removing acid gases from a liquid (US patent N 3690816, CL 423-228, 1972), which consists in treating the liquid with a liquid absorbent in the absorber. A purified liquid is obtained from acid gas, enriched with impurities, the absorbent is passed without preheating into the upper part of the stripping column, where the absorbent is regenerated by heating. After cooling by an external source, the liquid absorbent returns to the indicated process. This method of removing acid gases from a liquid is based on the absorption of acid gas solvents, in particular hydrogen sulfide.

Указанный способ является технологически сложным, и его осуществление связано с дополнительными материальными и энергетическими затратами. Кpоме того для проведения этого процесса потребуется индивидуальный растворитель. The specified method is technologically complex, and its implementation is associated with additional material and energy costs. In addition, an individual solvent will be required to carry out this process.

Известен способ удаления кислых газообразных продуктов из жидких сред (Городнов В. П. Каспарьянц К.С. Петров А.А. Очистка нефти от сероводорода//Нефтепромысловое дело, 1972, N 7, с.32-34), в котором обеспечивается удаление сероводорода из нефти методом газовой десорбции, т.е. методом отдувки кислых газов, содержащихся в жидкости десорбирующим агентом бессероводородным газом. Этот метод заключается в том, что нефть, содержащую сероводород, подогревают и подают на орошение верхней рабочей секции, а отдувочный бессероводородный газ в нижнюю секцию колонны десорбера. Пpи этом происходит барботирование бессероводородного газа через слой нефти. Очищенная от сероводорода нефть сходит с низа колонны, а газ с сероводородом с ее верха. There is a method of removing acidic gaseous products from liquid media (Gorodnov V.P. Kasparyants K.S. Petrov A.A. Oil refining from hydrogen sulfide // Oilfield Business, 1972, N 7, p.32-34), which provides removal hydrogen sulfide from oil by gas desorption, i.e. by blowing acid gases contained in a liquid with a desorbing agent without hydrogen sulfide gas. This method consists in the fact that the oil containing hydrogen sulfide is heated and fed for irrigation of the upper working section, and the stripping hydrogen-free gas is sent to the lower section of the stripper column. In this case, bubbling of hydrogen-free gas through a layer of oil occurs. The oil purified from hydrogen sulfide leaves the bottom of the column, and the gas with hydrogen sulfide from its top.

Указанный способ является технологически сложным, т.к. данный процесс осуществляется многоступенчато в многосекционной колонне. The specified method is technologically complex, because This process is carried out multistage in a multisection column.

Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является, в котором дегазацию жидкости осуществляют путем контактирования жидкости прямоточно с инертным газом в статическом смесителе с целью вытеснения нежелательного (кислого) газа инертным с последующим прохождением полученной смеси жидкости, содержащей растворенный инертный газ и нежелательный газ через циклонный сепаратор. The closest technical solution to the proposed invention is in which the degassing of the liquid is carried out by contacting the liquid directly with an inert gas in a static mixer in order to displace the unwanted (acidic) gas with an inert gas, followed by passing the resulting mixture of liquid containing dissolved inert gas and unwanted gas through a cyclone separator .

Недостаток низкая эффективность процесса дегазации жидкости, связанная с многоступенчатым процессом ее обработки. The disadvantage is the low efficiency of the process of degassing liquids associated with a multi-stage process of its processing.

Цель изобретения интенсификация процесса. The purpose of the invention is the intensification of the process.

Поставленная цель достигается тем, что газовую десорбцию проводят в поле центробежных сил, причем углеводородный газ, не содержащий кислые газы, вводят в поток жидкости, содержащей кислые газы перед подачей ее на обработку в соотношении объемов 1:2. This goal is achieved by the fact that gas desorption is carried out in a field of centrifugal forces, and the hydrocarbon gas not containing acidic gases is introduced into the flow of a liquid containing acidic gases before it is sent for processing in a volume ratio of 1: 2.

Движение жидкости в поле центробежных сил, возникающее за счет интенсивной крутки потока, подчиняется закону V_φ˙ Rⁿ const (Терновский И.Г. Кутепов А.М. Кузнецова А.А. О распределении тангенциальных скоростей в гидроциклонах Изв.высших учебных заведений. Химия и химическая технология. Ивановский химико-технологический ин-т. 1979, т.XXII, N 5, с.630-634), где R радиус вращения потока, V_φ тангенциальная составляющая скоростей. При R _→ 0 V_φ _→ ∞ поэтому на расстоянии, близком к центру вращения потока происходит разрыв сплошности его, за счет чего в центре вращения образуется газовый шнур. Давление в области газового шнура ниже давления на периферии вращения потока, поэтому происходит интенсивное выделение газов к центру вращения потока. Чем выше скорость вращения, а значит, интенсивность крутки потока, тем больше перепад давления между периферией и центром вращения потока, следовательно, интенсивнее происходит дегазация жидкости.The fluid motion in the field of centrifugal forces arising due to the intense twisting of the flow obeys the law V _φ ˙ R ⁿ const (Ternovsky I.G. Kutepov A.M. Kuznetsova A.A. On the distribution of tangential velocities in hydrocyclones of Higher education institutions. Chemistry and Chemical Technology, Ivanovo Chemical Engineering Institute, 1979, vol. XXII, N 5, pp. 630-634), where R is the radius of rotation of the flow, V _{φ is the} tangential component of the velocities. As R _ → 0, V _φ _ → ∞, therefore, at a distance close to the center of rotation of the flow, its continuity breaks, due to which a gas cord forms in the center of rotation. The pressure in the region of the gas cord is lower than the pressure at the periphery of the flow rotation; therefore, intense gas evolution to the center of rotation of the flow occurs. The higher the rotation speed, and hence the intensity of the flow twist, the greater the pressure drop between the periphery and the center of rotation of the flow, therefore, the degassing of the liquid occurs more intensively.

В результате ввода в поток нефти, содержащий кислые газы, очищенных водородных газов и с последующей обработкой его в поле центробежных сил в гидроциклонном аппарате происходит интенсивное выделение кислых и углеводородных газов из жидкости. As a result of the introduction of purified hydrogen gases into the oil stream containing acidic gases and its subsequent processing in the field of centrifugal forces in the hydrocyclone apparatus, intensive release of acidic and hydrocarbon gases from the liquid occurs.

При вводе в поток жидкости углеводородного газа, не содержащего кислые газы, происходит контакт жидкой и газовой фаз, при этом находящиеся в жидкости кислые газы за счет процесса диффузии переходят в углеводородный газ. Процесс выделения кислых газов из жидкости еще более усилится в результате обработки в поле центробежных сил с использованием гидроциклона, в котором в центре вращения потока в области низкого давления распределяются кислые и углеводородные газы, а на периферии в области высокого давления собирается жидкость. When a hydrocarbon gas that does not contain acid gases is introduced into the liquid stream, the liquid and gas phases come into contact, while the acid gases contained in the liquid transfer to the hydrocarbon gas due to the diffusion process. The process of acid gas evolution from a liquid will be further enhanced as a result of centrifugal force treatment using a hydrocyclone in which acid and hydrocarbon gases are distributed in the center of rotation of the flow in the low-pressure region, and liquid is collected at the periphery in the high-pressure region.

Эффект выделения кислых газов из жидкости в результате сочетания процессов газовой десорбции и обработки в поле центробежных сил с использованием гидроциклонных аппаратов составляет 99% (таблица). The effect of acid gas evolution from a liquid as a result of a combination of gas desorption and processing in a centrifugal force field using hydrocyclone apparatus is 99% (table).

На чертеже представлена принципиальная технологическая схема, реализующая предлагаемый способ удаления кислых газов из жидкости, например сероводорода из нефти. The drawing shows a schematic flow chart that implements the proposed method for the removal of acid gases from a liquid, such as hydrogen sulfide from oil.

На чертеже показаны поток I нефти, содержащий кислые газы, углеводородный газ II, не содержащий кислые газы, товарная стабильная нефть III, смесь IV кислых углеводородных газов, газоконденсат V, смесь VI кислых и легких углеводородных газов. The drawing shows a stream I of oil containing acidic gases, hydrocarbon gas II, not containing acidic gases, stable commodity oil III, mixture IV of acidic hydrocarbon gases, gas condensate V, mixture VI of acidic and light hydrocarbon gases.

Реализуют способ выделения кислых газов из жидкости следующим образом. Нефть, содержащая кислые газы, после обезвоживания и обессоливания насосом 1 поступает в нагреватель 2, где подогревается, что значительно усиливает эффект выделения кислых газов из жидкости. В камеру смешения гидравлического компрессора 3 вводят десорбирующий агент углеводородный газ, не содержащий кислые газы, в котором производят интенсивное перемешивание нефти с углеводородным газом, не содержащим кислых газов. A method for separating acid gases from a liquid is implemented as follows. Oil containing acid gases, after dehydration and desalination by pump 1, enters heater 2, where it is heated, which significantly enhances the effect of acid gas evolution from the liquid. In the mixing chamber of the hydraulic compressor 3, a stripping agent introduces a hydrocarbon gas not containing acidic gases, in which the oil is intensively mixed with a hydrocarbon gas not containing acidic gases.

В результате контакта жидкой и газовой (углеводородный газ) фаз за счет процесса диффузии имеющийся в нефти сероводород перераспределяется, и большая часть его переходит из нефти в углеводородный газ. При этом остаточное содержание кислых газов в нефти существенно снижается. Затем эту смесь под давлением подают тангенциально в гидроциклон для обработки в поле центробежных сил, где происходит усиленный эффект выделения кислых газов из жидкости за счет сочетания процессов газовой десорбции и обработки в поле центробежных сил в гидроциклонном аппарате 4. Наиболее стабильная товарная нефть скапливается на периферии поля центробежных сил в области высокого давления и которую направляют к потребителю. Кислые и углеводородные газы, выделившиеся из жидкости, под действием центpобежных сил собираются в центре вращения потока в области низкого давления. As a result of the contact of the liquid and gas (hydrocarbon gas) phases due to the diffusion process, the hydrogen sulfide present in the oil is redistributed, and most of it passes from oil to hydrocarbon gas. In this case, the residual acid gas content in oil is significantly reduced. Then this mixture is supplied under pressure tangentially into a hydrocyclone for processing in a centrifugal force field, where the enhanced effect of acid gas evolution from a liquid occurs due to a combination of gas desorption and processing in a centrifugal force field in a hydrocyclone apparatus 4. The most stable marketable oil accumulates on the periphery of the field centrifugal forces in the field of high pressure and which is directed to the consumer. Acidic and hydrocarbon gases released from the liquid are collected under the action of centrifugal forces in the center of rotation of the stream in the low-pressure region.

Выделившаяся смесь газов (H₂S, CO, CO₂, C₁, C₂ и газоконденсат) направляют на последующую обработку в поле центробежных сил в гидроциклон 5 для отделения кислых газов от газоконденсата. Полученный газоконденсат направляют к потребителю, а смесь кислых и углеводородных газов на последующую утилизацию.The evolved gas mixture (H ₂ S, CO, CO ₂ , C ₁ , C ₂ and gas condensate) is sent for further processing in the centrifugal force field to hydrocyclone 5 to separate acid gases from the gas condensate. The resulting gas condensate is sent to the consumer, and the mixture of acid and hydrocarbon gases for subsequent disposal.

П р и м е р конкретного выполнения. Реализация предлагаемого способа выделения кислых газов из жидкости осуществлялась на опытной установке. В предварительно обезвоженную нагретую до 40^оС Турнейскую нефть Сергеевского месторождения (имеющую следующую физико-химическую характеристику: d₄ ²⁰ 0,898; ν= 28,7 сСт.PRI me R specific implementation. Implementation of the proposed method for the separation of acid gases from a liquid was carried out in a pilot plant. The dehydrated pre-heated to 40 ^{° C} Tournasian Sergeevskoye oil deposit (having the following physico-chemical characteristics: d ^{₂₀ April} 0,898; ν = 28,7 cSt.

Содержание H₂S в нефти 500-800 мг/л содержащую сероводород 650 мг/л в объеме 1000 л/ч, смешивают с очищенным углеводородным газом в соотношении 3 нм³/м³ и обрабатывают эту смесь в поле центробежных сил путем подачи этой смеси в гидроциклон под давлением 4-6 ати. Снизу гидроциклона выводят стабильную, не содержащую сероводород, нефть в объеме 980 л/ч, а сверху через сливную камеру смесь кислых и углеводородных газов в объеме 3,02 нм³/м³.The content of H ₂ S in oil is 500-800 mg / l containing hydrogen sulfide 650 mg / l in a volume of 1000 l / h, mixed with purified hydrocarbon gas in a ratio of 3 nm ³ / m ³ and this mixture is treated in a centrifugal force field by feeding this mixture in a hydrocyclone under a pressure of 4-6 ati. Stable, not containing hydrogen sulfide, oil is discharged from the bottom of the hydrocyclone in a volume of 980 l / h, and from above through a drain chamber a mixture of acid and hydrocarbon gases in a volume of 3.02 nm ³ / m ³ .

Результаты испытаний сведены в таблицу. The test results are summarized in table.

Исходя из экспериментальных данных, приведенных в таблице, следует, что предлагаемый способ (при температуре нефти 40^оС и сравнительном малом расходе десорбирующего агента 2,1-3,0 м³/м³) обеспечивает глубокое выделение сероводорода из нефти (99% ) и безопасную работу обслуживающего персонала аппаратов подготовки нефти и охрану окружающей среды.Based on the experimental data given in the table that the proposed method (at a temperature of 40 ^{° C} oil and a relatively small flow of stripping agent of 2,1-3,0 m ³ / m ³⁾ provides deep hydrogen sulphide from oil (99%) and the safe operation of the staff of the oil treatment apparatus and environmental protection.

За счет упрощения технологической схемы и глубокой степени удаления кислых газов из нефти предлагаемый способ найдет широкое использование на месторождениях, содержащих кислые газы. Due to the simplification of the technological scheme and the deep degree of removal of acid gases from oil, the proposed method will be widely used in fields containing acid gases.

Claims

METHOD FOR REMOVING ACID GASES FROM LIQUID, including gas desorption, characterized in that before gas desorption, carbon gas not containing them is introduced into the liquid stream with a ratio of hydrocarbon gas to liquid of 1: 2, and gas desorption is carried out in field of centrifugal forces.