RU2541018C2

RU2541018C2 - Hydrocarbon gas amine treatment method

Info

Publication number: RU2541018C2
Application number: RU2013119346/05A
Authority: RU
Inventors: Фоат Ришатович Исмагилов; Андрей Владиславович Курочкин
Original assignee: Фоат Ришатович Исмагилов; Андрей Владиславович Курочкин
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2015-02-10
Also published as: RU2013119346A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention is related to gas treatment methods and may be used in the oil and gas industry, oil processing and petrochemical industry at the amine treatment of hydrocarbon gases from acid components. The invention suggests a method for the treatment of industrial and refinery gases that includes the compression of the treated gas by a liquid-ring compressor using a mixture of an aqueous solution of alkanolamine and a hydrocarbon fraction with the mass ratio of components of 0.1-10:1 as the working liquid and further separation of the compressed gas with the production of the treated gas, Y-grade NGLs sent to further processing and the saturated aqueous solution of alkanolamine sent for regeneration.

EFFECT: invention allows preventing the pollution of a saturated absorbent by heavy hydrocarbons and mercaptans, reducing losses of hydrocarbons C₄₊ and energy costs.

1 dwg

Description

Изобретение относится к способам переработки газов и может найти применение в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности при абсорбционной очистке жирных углеводородных газов от кислых компонентов.The invention relates to methods of gas processing and may find application in the oil and gas, oil refining, petrochemical industries in the absorption treatment of fatty hydrocarbon gases from acidic components.

В настоящее время наибольшее распространение получила абсорбционная очистка углеводородных газов от кислых компонентов с использованием в качестве абсорбента водных растворов алканоламинов.At present, absorption cleaning of hydrocarbon gases from acidic components using aqueous solutions of alkanolamines as the absorbent has become most widespread.

Например, известен способ очистки углеводородных газов от кислых компонентов, таких как сероводород и/или двуокись углерода [Патент РФ №2087181, МПК B01D 53/14, B01D 53/52, B01D 53/62, опубл. 20.08.1997 г.], включающий абсорбцию газа 40-70% водным раствором диметилэтаноламина (абсорбентом) и последующую регенерацию насыщенного абсорбента.For example, there is a method of purifying hydrocarbon gases from acidic components, such as hydrogen sulfide and / or carbon dioxide [RF Patent No. 2087181, IPC B01D 53/14, B01D 53/52, B01D 53/62, publ. 08/20/1997,], including gas absorption of a 40-70% aqueous solution of dimethylethanolamine (absorbent) and subsequent regeneration of the saturated absorbent.

Недостатком известного способа является трудность очистки жирных газов, характеризующихся повышенным содержанием углеводородов С₄₊ и во многих случаях присутствием в их составе легких меркаптанов. Часть углеводородов С₄₊ и меркаптанов конденсируются в растворе алканоламина, что приводит к его вспениванию в абсорбере и в колонне регенерации, что в свою очередь вызывает снижение степени очистки газа от сероводорода за счет ухудшения поглотительной способности абсорбента и степени его регенерации. Кроме того, накопление тяжелых углеводородов и меркаптанов в абсорбенте ухудшает качество серы, получаемой на установке производства серы из кислых газов регенерации насыщенного алканоламинового раствора. Сжигание части углеводородов С₄₊ и меркаптанов вместе с кислым газом на установке производства серы ведет также к их безвозвратной потере. При этом большая часть этих компонентов уносится вместе с обессеренным газом и конденсация их в трубопроводной системе затрудняет ее работу и приводит к потере ценного углеводородного сырья.The disadvantage of this method is the difficulty of purification of fatty gases, characterized by a high content of hydrocarbons With ₄₊ and in many cases the presence of light mercaptans in their composition. Some C ₄₊ hydrocarbons and mercaptans condense in the alkanolamine solution, which leads to its foaming in the absorber and in the regeneration column, which in turn causes a decrease in the degree of gas purification from hydrogen sulfide due to a decrease in the absorption capacity of the absorbent and the degree of its regeneration. In addition, the accumulation of heavy hydrocarbons and mercaptans in the absorbent degrades the quality of the sulfur obtained in the sulfur production plant from acid gases for the regeneration of a saturated alkanolamine solution. The burning of part of C ₄₊ hydrocarbons and mercaptans together with acid gas at the sulfur production unit also leads to their irretrievable loss. Moreover, most of these components are carried away together with desulfurized gas and their condensation in the pipeline system complicates its operation and leads to the loss of valuable hydrocarbon feedstocks.

Наиболее близким аналогом изобретения, принятым в качестве прототипа, является способ и аппарат для переработки нефтезаводских газов, содержащих сероводород [US 2006/0165575, опубл. 27.07.2006 г., МПК B01D 53/50, C01B 17/20, B01J 8/04], который включает сжатие очищаемого газа жидкостно-кольцевым компрессором с использованием в качестве рабочей жидкости водного раствора алканоламина (абсорбента), сепарацию компрессата с получением промытого (обессереного) газа, углеводородной фазы (широкой фракции углеводородов) и водной фазы (насыщенного сероводородом абсорбента).The closest analogue of the invention, adopted as a prototype, is a method and apparatus for processing refinery gases containing hydrogen sulfide [US 2006/0165575, publ. July 27, 2006, IPC B01D 53/50, C01B 17/20, B01J 8/04], which includes compressing the gas to be cleaned with a liquid ring compressor using an aqueous alkanolamine solution (absorbent) as a working fluid, and separating the compress to obtain a washed (desulfurized) gas, a hydrocarbon phase (a wide fraction of hydrocarbons) and an aqueous phase (absorbent saturated with hydrogen sulfide).

Данный способ в полной мере не устраняет недостатки способа, принятого за аналог: конденсация углеводородов С₄₊ и меркаптанов в растворе алканоламина (абсорбента) загрязняет его и ухудшает качество, недостаточно высокая степень извлечения углеводородов С₄₊ приводит к потере углеводородов С₄₊ за счет уноса вместе с обессеренным газом, снижению качества обессеренного газа. Сжатие газа требует больших энергозатрат.This method does not fully eliminate the disadvantages of the method adopted for the analogue: condensation of C ₄₊ hydrocarbons and mercaptans in a solution of alkanolamine (absorbent) pollutes it and degrades the quality, insufficiently high degree of C ₄₊ hydrocarbon recovery leads to a loss of C ₄₊ hydrocarbons due to entrainment along with desulfurized gas, lowering the quality of desulfurized gas. Gas compression requires a lot of energy.

Задача изобретения - снижение загрязнения абсорбента, улучшение качества обессеренного газа, уменьшение потерь углеводородов С₄₊ и снижение энергозатрат.The objective of the invention is to reduce pollution of the absorbent, improve the quality of the desulfurized gas, reduce the loss of hydrocarbons With ₄₊ and reduce energy consumption.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа:The technical result that can be obtained by implementing the method:

- снижение загрязнения абсорбента за счет устранения накопления тяжелых углеводородов и меркаптанов в растворе алканоламина;- reduction of absorbent contamination by eliminating the accumulation of heavy hydrocarbons and mercaptans in the alkanolamine solution;

- улучшение качества обессеренного газа за счет снижения содержания углеводородов С₄₊и меркаптанов,- improving the quality of desulfurized gas by reducing the content of hydrocarbons With ₄₊ and mercaptans,

- уменьшение потерь углеводородов С₄₊ за счет абсорбции,- reduction of losses of hydrocarbons With ₄₊ due to absorption,

- снижение энергозатрат за счет уменьшения объема сжимаемого газа вследствие растворения углеводородов С₄₊ и меркаптанов в абсорбенте.- reduction of energy consumption by reducing the volume of compressible gas due to the dissolution of C ₄₊ hydrocarbons and mercaptans in the absorbent.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем сжатие факельных газов жидкостно-кольцевым компрессором с использованием в качестве рабочей жидкости водного раствора алканоламина, сепарацию компрессата с получением обессеренного газа, широкой фракции углеводородов, и насыщенного сероводородом водного раствора алканоламина, особенностью является то, что водный раствор алканоламина предварительно смешивают с углеводородной фракцией в соотношении 0,1-10:1.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method, comprising compressing flare gases with a liquid ring compressor using an alkanolamine aqueous solution as a working fluid, separating the compress to obtain a desulfurized gas, a wide fraction of hydrocarbons, and an aqueous alkanolamine solution saturated with hydrogen sulfide, the feature is that the aqueous alkanolamine solution is pre-mixed with the hydrocarbon fraction in a ratio of 0.1-10: 1.

В заявляемом способе предварительное смешение водного раствора алканоламина с углеводородной фракцией позволяет получить рабочую жидкость, в углеводородном компоненте которой растворяются углеводороды С₄₊и меркаптаны, за счет чего уменьшается загрязнение насыщенного водного раствора алканоламина углеводородов С₄₊ и меркаптанами и достигается снижение их потерь. Массовое соотношение компонентов смеси в интервале 0,1-10:1 выбирается расчетным путем исходя из состава, температуры и давления очищаемого газа и требований к составу кислого газа, выделяемого при регенерации водного раствора алканоламина.In the inventive method, preliminary mixing of an aqueous solution of alkanolamine with a hydrocarbon fraction makes it possible to obtain a working fluid in the hydrocarbon component of which C ₄₊ hydrocarbons and mercaptans are dissolved, thereby reducing the pollution of a saturated aqueous solution of C ₄₊ hydrocarbons and Mercaptans and reducing their losses. The mass ratio of the components of the mixture in the range of 0.1-10: 1 is selected by calculation based on the composition, temperature and pressure of the gas to be purified and the requirements for the composition of the acid gas released during the regeneration of an aqueous alkanolamine solution.

В качестве углеводородной фракции могут быть использованы бензины, керосины, дизельные топлива и любые другие углеводородные смеси с низкой вязкостью.As the hydrocarbon fraction, gasolines, kerosene, diesel fuels and any other low viscosity hydrocarbon mixtures can be used.

Способ осуществляют следующим образом. Очищаемый газ (I) сжимают жидкостно-кольцевым компрессором 1, в который в качестве рабочей жидкости подают смесь водного раствора алканоламина (II), как абсорбент сероводорода, и углеводородную фракцию (III), как абсорбент углеводородов С₄₊ и меркаптанов. Компрессат (IV) разделяют в сепараторе 2 на очищенный газ (V), широкую фракцию углеводородов (VI), и отработанный водный раствор алканоламина, насыщенный сероводородом (VII).The method is as follows. The gas to be purified (I) is compressed by a liquid-ring compressor 1, into which a mixture of an aqueous solution of alkanolamine (II) as an absorbent of hydrogen sulfide and a hydrocarbon fraction (III) as an absorbent of C ₄₊ hydrocarbons and mercaptans is supplied as a working fluid. The compressor (IV) is separated in separator 2 into purified gas (V), a wide fraction of hydrocarbons (VI), and a spent aqueous alkanolamine solution saturated with hydrogen sulfide (VII).

Работоспособность предлагаемого способа иллюстрируется следующим примером. 6000 нм³/час (6,32 т/час) отходящего газа установки замедленного коксования, состава, % об.: водород 10,1%, азот 1,92%, кислород 0,85%, окись углерода 0,73%, сероводород 5,14%, метан 48,9%, этан 16,4%, С₃ 9,92%, C₄ 3,62%, С₅₊0,9%, метил- и этил меркаптаны 0,13%, при температуре 30°С и давлении 0,28 МПа направляют на вход жидкостно-кольцевого компрессора NAM-2500 фирмы NASH, в который в качестве рабочей жидкости подают 40 т/час 15% водного раствора моноэтаноламина в смеси с 10 т/час легкого газойля, и сжимают до 0,5 МПа. Компрессат разделяют с получением 5528 нм³/час очищенного газа состава % об.: водород 10,9%, азот 2,08%, кислород 0,92%, окись углерода 0,79%, сероводород 0,03%, метан 52,7%, этан 17,2%, С₃ 9,81%, С₄ 2,65%, C₅₊0,47%, метил- и этил меркаптаны 0,04%, направляемого в топливную сеть НПЗ, 10,47 т/час широкой фракции углеводородов, направляемой в ректификационную колонну установки замедленного коксования, и насыщенный сероводородом водный раствор моноэтаноламина, содержащий направляемый на регенерацию.The performance of the proposed method is illustrated by the following example. 6000 nm ³ / h (6.32 t / h) of off-gas from a delayed coking unit, composition,% vol .: hydrogen 10.1%, nitrogen 1.92%, oxygen 0.85%, carbon monoxide 0.73%, hydrogen sulfide 5.14%, methane 48.9%, ethane 16.4%, C ₃ 9.92%, C ₄ 3.62%, C ₅₊ 0.9%, methyl and ethyl mercaptans 0.13%, at a temperature of 30 ° C and a pressure of 0.28 MPa, they are directed to the inlet of a NASH liquid ring compressor NAM-2500, into which 40 t / h of a 15% aqueous solution of monoethanolamine mixed with 10 t / h of light gas oil is fed as a working fluid, and compress to 0.5 MPa. The compressor is separated to obtain 5528 nm ³ / h of purified gas of the composition% vol .: hydrogen 10.9%, nitrogen 2.08%, oxygen 0.92%, carbon monoxide 0.79%, hydrogen sulfide 0.03%, methane 52, 7%, ethane 17.2%, C ₃ 9.81%, C ₄ 2.65%, C ₅₊ 0.47%, methyl and ethyl mercaptans 0.04%, sent to the fuel network of the refinery, 10.47 t / h of a wide fraction of hydrocarbons sent to the distillation column of the delayed coking unit, and an aqueous solution of monoethanolamine saturated with hydrogen sulfide, containing the sent for regeneration.

Потери углеводородов С₄₊ с топливным газом составили 0,62 т/час. Содержание метилмеркаптана и этилмеркаптана в насыщенном водном растворе моноэтаноламина, направляемом на регенерацию, составило, соответственно, 4,2 и 4,4 кг. Расход электроэнергии составил 177 кВт.The loss of C ₄₊ hydrocarbons with fuel gas was 0.62 t / h. The content of methyl mercaptan and ethyl mercaptan in a saturated aqueous solution of monoethanolamine, sent for regeneration, amounted to, respectively, 4.2 and 4.4 kg. Electricity consumption amounted to 177 kW.

Потери углеводородов С₄₊ с топливным газом при утилизации вышеуказанного газа по способу, описанному в прототипе, при получении топливного газа с давлением 0,5 МПа, составили 0,95 т/час. Содержание метилмеркаптана и этилмеркаптана в насыщенном водном растворе моноэтаноламина, направляемом на регенерацию, составило соответственно 4,6 и 7,1 кг. Расход электроэнергии составил 188 кВт.The loss of C ₄₊ hydrocarbons with fuel gas during utilization of the above gas by the method described in the prototype, when producing fuel gas with a pressure of 0.5 MPa, amounted to 0.95 t / h. The content of methyl mercaptan and ethyl mercaptan in a saturated aqueous solution of monoethanolamine sent for regeneration was 4.6 and 7.1 kg, respectively. Electricity consumption amounted to 188 kW.

Таким образом, приведенный пример показывает, что предлагаемый способ позволяет уменьшить загрязнение насыщенного водного раствора алканоламина тяжелыми углеводородами и меркаптанами, снизить потери и возвратить в технологический цикл значительную часть углеводородов С₄₊, а также получить топливный газ, соответствующий отраслевому стандарту, может быть использован в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности.Thus, the above example shows that the proposed method can reduce the pollution of a saturated aqueous alkanolamine solution with heavy hydrocarbons and mercaptans, reduce losses and return a significant portion of C ₄₊ hydrocarbons to the process cycle, as well as obtain fuel gas that complies with the industry standard. oil and gas, oil refining, petrochemical industries.

Claims

A method of amine purification of hydrocarbon gases, comprising compressing gases with a liquid ring compressor using an alkanolamine aqueous solution as a working fluid, separating the compress to produce a desulfurized gas, a wide hydrocarbon fraction, and an aqueous alkanolamine saturated with hydrogen sulfide, characterized in that the aqueous alkanolamine solution is pre-mixed with a hydrocarbon fraction of low viscosity in a mass ratio of 0.1 ÷ 10: 1.