RU222009U1 - Абсорбер насадочный - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к газовой промышленности, в частности к устройствам для осушки (очистки) газа, преимущественно природного или нефтяного. В рабочих зонах горизонтально ориентированного корпуса установлены и зафиксированы вертикальными перегородками из стальных прутьев с большим интервалом насадки из металлической ваты с волокнами микронного размера, круглого или близкого к круглой форме поперечного сечения, плотно уложенной слоями. Над рабочими зонами расположены патрубки для смачивания ваты жидким абсорбентом. В нижней части корпуса расположены патрубки слива из рабочих зон насыщенного жидкого абсорбента и патрубок подачи газа, подлежащего осушке. На торцевых стенках корпуса расположены патрубки вывода сухого газа, сбоку на цилиндрической стенке - люк для загрузки насадки и внутреннего диагностического обследования аппарата. Технический результат обусловлен значительно меньшей массой и объемом насадки в сравнении с другими, используемыми типами насадок при той же активной контактной поверхности и сопоставимом гидравлическом сопротивлении потоку газа и, как следствие, в 4-5 раз меньшим объемом, а значит в 3-4 раза меньшей металлоемкостью и стоимостью абсорбера. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к газовой промышленности, в частности к устройствам для осушки и очистки от нежелательных компонентов нефтяного и природного газов.

Насадочные абсорберы получили наибольшее применение в промышленности. Абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой - твердыми телами различной формы. В насадочных колоннах обеспечивается лучший контакт обрабатываемых газов с абсорбентом, чем в полых распылителях и тарелочных аппаратах. Благодаря этому интенсифицируется процесс массопереноса и уменьшаются габариты абсорберов.

Известен насадочный абсорбер осушки газа (Патент RU 37471, опубл. 27.04.2004), представляющий собой вертикальный корпус с патрубками подвода газа, отвода осушенного газа, входа и выхода жидкого абсорбента с расположенными в корпусе входной сепарационной секцией, массообменной абсорбционной секцией, входной фильтрующей секцией.

Недостатком описанного технического решения является низкая площадь массопереноса, как следствие низкий расход обрабатываемого газа при сравнительно большом объеме аппарата.

Известен абсорбер (Патент RU 196325, опубл. 25.02.2020), который представляет собой колонну с насадкой. В верхней части колонны расположены распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие насадку, в нижней части колонны установлен коллектор для равномерного подвода газа на насадку. Коллектор состоит из труб с равномерно, герметично закрепленными по длине этих труб акустическими резонаторами с отверстиями, направленными на торцы насадки, выполненной в виде колец Рашига, равномерно закрепленных по высоте вдоль цилиндрических пружин, закрепленных в верхней части колонны. Каждая цилиндрическая пружина закреплена в нижней части колонны осесимметрично с ее закреплением в верхней части колонны.

Недостатком известного устройства является низкий расход обрабатываемого газа при сравнительно большом объеме аппарата, необходимость подвода электроэнергии к акустическим резонаторам и их обслуживании с остановкой и вскрытием аппарата.

Известен насадочный абсорбер (Патент RU 93034, опубл. 20.04.2010), который содержит вертикальный корпус с входом и выходом газового потока и жидкого абсорбента, опорную решетку. На опорной решетке размещена насадка, ионизатор, установленный на входе газового потока, и электрод в виде перфорированного диска. Насадка состоит из секций равной высоты, каждая из которых разделена перфорированным диском. Смежные перфорированные диски подсоединены к противоположным полюсам источника постоянного тока, а корпус и насадка выполнены из диэлектрического материала.

Недостатком устройства являются необходимость подвода электроэнергии высокого напряжения к ионизирующим устройствам и их обслуживании с остановкой и вскрытием аппарата. Также при использовании технического решения нарушается принцип противотока, что снижает степень осушки газа, т.е. при каждом цикле подачи жидкого абсорбента наверх абсорбера идет рост емкости по Н₂О, а это ведет к снижению степени извлечения паров воды из газа. Необходимо применение большого количества абсорбента.

Техническая задача направлена на создание устройства с высокой удельной производительностью на единицу объема аппарата при гидравлическом сопротивлении сопоставимом с используемыми насадочными абсорберами и, как следствие, минимальными размерами, металлоемкостью и стоимостью.

Технический результат достигается тем, что в абсорбере насадочном, содержащем корпус с насадками, снабженный одним патрубком подачи сырого газа и двумя патрубками выхода обработанного газового потока, патрубком подачи жидкого абсорбента. Согласно предложенному решению, горизонтально ориентированный корпус разделен вертикальными перегородками из стальных прутьев с большим интервалом, образующими две рабочие зоны и расположенную между ними зону подачи сырого газового потока. При этом в рабочих зонах размещены насадки, выполненные из металлической ваты микронного размера, плотно уложенной слоями. В верхней части корпуса над рабочими зонами расположены патрубки подачи жидкого абсорбента, а в нижней части корпуса расположены патрубки вывода насыщенного абсорбента и патрубок подачи сырого газа.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства.

Устройство состоит из горизонтально ориентированного корпуса 1, разделенного вертикальными перегородками из стальных прутьев с большим интервалом 2 на две рабочие зоны, и зону подачи потока сырого газа. В каждой рабочей зоне расположены насадки 3, выполненные из металлической ваты микронного размера круглого или близкого к круглой форме поперечного сечения, плотно уложенной слоями, которая равномерно смачивается жидким абсорбентом (этиленгликоли, пропиленгликоль, соединения аминов или их функциональные аналоги). Металлическая вата микронного размера хорошо держит форму и за счет большого количества тонких волокон круглого сечения имеет максимальную поверхность контакта абсорбента с газом при минимальных массе и объеме насадки. Насадки 3 зафиксированы с противоположных сторон вертикальными перегородками 2 из металлических прутьев с большим шагом. В корпусе 1 над рабочими зонами расположен патрубок 4 для подачи жидкого абсорбента для равномерного смачивания насадки. В нижней части корпуса расположены патрубки 5 слива из рабочей зоны насыщенного абсорбента и патрубок 6 подачи сырого газа. Корпус 1 снабжен двумя патрубками 7 вывода обработанного газа и люком 8 для загрузки насадки 3 и внутреннего диагностирования аппарата.

Абсорбер насадочный непрерывного действия работает следующим образом. Через патрубок 4 насадки в аппарате равномерно смачиваются абсорбентом, образуя на ее волокнах слой абсорбента толщиной 40-100 мкм. Поверхность контакта газа с абсорбентом за счет большого числа волокон и их круглого сечения максимальна. За счет этого массообмен абсорбента с газом протекает для установленных термобарических условий максимально интенсивно. Через патрубки 5 из рабочей зоны выводится насыщенный абсорбент. Поток сырого газа подается в абсорбер непрерывно через патрубок 6. Поток газа расходится в левую и правую части абсорбера, снижая свою скорость и интенсивно контактируя с абсорбентом на волокнах насадки. Проходя через насадки 3, пары воды и другие нежелательные компоненты, содержащиеся в газе, интенсивно поглощаются тонким слоем абсорбента на волокнах металлической ваты. Очищенный от воды и других нежелательных компонентов (обработанный) газ через левый и правый патрубки 7 выхода сухого газа уходит для транспортировки потребителю. Подача сырого газа и подача абсорбента в абсорбер осуществляется пропорционально расходам, необходимым и достаточным для получения на выходах аппарата обработанного газа с необходимым влагосодержанием (точкой росы) или содержанием других нежелательных компонентов.

Выходящий из аппарата насыщенный жидкий абсорбент подвергается регенерации (как правило, подогревом в печах регенерации). При регенерации из абсорбента удаляются влага и другие нежелательные для получаемого газа компоненты, и абсорбент снова подается в абсорбер. Абсорбер работает непрерывно весь расчетный период службы с ежегодной остановкой на короткий период для диагностирования внутренней поверхности аппарата и насадки.

Предложенное решение позволяет при той же производительности по обрабатываемому газу и гидравлическом сопротивлении, в сравнении с применяемыми для осушки и очистки газа от нежелательных компонентов абсорберами в 4-5 раз уменьшить объем аппарата, а значит в 3-4 раза снизить его металлоемкость и стоимость аппарата.

При практической реализации, например, абсорбер насадочный, рассчитанный на осушку 5 млн м³ природного газа в сутки на месторождениях при использовании диэтиленгликоля имеет объем 43 м³ имеет массу корпуса аппарата - 71 тонна, объем и массу насадки - 31 м³ и 16 тонн соответственно. Общая масса аппарата - 87 тонн.

При реализации предложенного конструктивного решения при той же производительности 5 млн м³ природного газа в сутки абсорбер будет иметь объем - 9,6 м³, массу насадки - 0,4 тонны, массу корпуса - 18,6 тонны. Итого масса - 19 тонн. Пропорционально уменьшается и стоимость аппарата с насадкой.

Claims (1)

1. Абсорбер насадочный, содержащий корпус с насадками, снабженный патрубками подачи входа и выхода газового потока, патрубок подачи жидкого абсорбента, отличающийся тем, что горизонтально ориентированный корпус разделен вертикальными перегородками из стальных прутьев с большим интервалом, образующими две рабочие зоны, и расположенную между ними зону подачи газа, подлежащего осушке, при этом в рабочих зонах установлены закрепленные вертикальными перегородками насадки, выполненные из металлической ваты с волокнами микронного размера круглого или близкого к круглой форме поперечного сечения, плотно уложенной слоями, причем в верхней части корпуса над рабочими зонами расположены патрубки для равномерного смачивания ваты абсорбентом, а в нижней части корпуса расположены патрубки слива из рабочих зон насыщенного влагой или другими нежелательными компонентами жидкого абсорбента и патрубок подачи газа, подлежащего осушке и очистке.