RU69413U1

RU69413U1 - INSTALLATION OF CLEANING OF AMIN SOLUTION FROM FOAMING SUBSTANCES

Info

Publication number: RU69413U1
Application number: RU2007123637/22U
Authority: RU
Inventors: Василий Иванович Столыпин; Михаил Михайлович Морозов; Михаил Федорович Чехонин; Сергей Александрович Молчанов; Владимир Ильич Лазарев; Олег Петрович Лыков; Александр Михайлович Спасенков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" (ООО "Оренбурггазпром")
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2007-12-27

Abstract

Полезная модель относится к установкам очистки аминового раствора от примесей, вызывающих повышенное вспенивание, и может быть использована в технологических схемах абсорбционной очистки газов от кислых компонентов (сероводород и/или двуокись углерода). Установка очистки аминового раствора от пенообразующих веществ, содержащая емкость хранения амина с насосом, аппарат воздушного охлаждения, фильтр для очистки от механических примесей, содержит экстрактор, линию подвода аминового раствора из фильтра для очистки от механических примесей, теплообменник, емкость хранения экстрагента с насосом для его подачи в экстрактор, разделитель с линией подвода насыщенного экстрагента из экстрактора и линией отвода пенообразующих веществ в отстойник, емкость хранения растворителя с насосом для его подачи в разделитель, отпарную колонну с линией подвода смеси экстрагента с растворителем из разделителя, верх которой соединен через теплообменник с емкостью хранения растворителя, а низ с емкостью хранения экстрагента. Технический результат состоит в обеспечении возможности перевода установки с режима фильтрационной очистки аминового раствора от пенообразующих веществ на режим жидкостной экстракции этих веществ из аминового раствора, что позволяет сделать этот процесс замкнутой системой с многократной рециркуляцией рабочих растворов. При этом повышается экологической безопасность работы установки за счет исключения выбросов в атмосферу горячего пара и образования отходов из отработанного активированного угля [1 н.п.ф., 1 фиг.].The utility model relates to installations for the purification of an amine solution from impurities causing increased foaming, and can be used in technological schemes for the absorption purification of gases from acidic components (hydrogen sulfide and / or carbon dioxide). The installation for purifying an amine solution from foaming substances, containing an amine storage tank with a pump, an air cooling apparatus, a filter for cleaning mechanical solids, contains an extractor, an amine solution supply line from a filter for cleaning mechanical solids, a heat exchanger, an extractant storage tank with a pump for it supply to the extractor, a separator with a line for supplying a saturated extractant from the extractor and a line for the removal of foaming substances into the sump, the storage capacity of the solvent with a pump for it supply to the separator, stripping column with a supply line of the mixture of the extractant with the solvent from the separator, the top of which is connected through a heat exchanger to the storage capacity of the solvent, and the bottom to the storage capacity of the extractant. The technical result consists in making it possible to transfer the installation from the filtration mode of purification of the amine solution from foaming substances to the liquid extraction mode of these substances from the amine solution, which makes this process a closed system with multiple recirculation of working solutions. This increases the environmental safety of the installation by eliminating emissions of hot steam into the atmosphere and the generation of waste from spent activated carbon [1 npf, 1 FIG.].

Description

Полезная модель относится к установкам очистки аминового раствора от веществ, вызывающих повышенное вспенивание, и может быть использована в технологических схемах абсорбционной очистки газов от кислых компонентов (сероводорода и/или двуокиси углерода).The utility model relates to installations for the purification of an amine solution from substances that cause increased foaming, and can be used in technological schemes for the absorption treatment of gases from acidic components (hydrogen sulfide and / or carbon dioxide).

Вспенивание аминовых растворов - одна из серьезных проблем при эксплуатации установок очистки газа. Вспенивание приводит к нарушению режима работы установок, ухудшению качества очищенного газа и как следствие этого, к необходимости снижения производительности установок по газу. Основной причиной вспенивания являются примеси, поступающие с сырым газом и попадающие в абсорбент (жидкие углеводороды, пластовая вода, механические примеси, ингибиторы коррозии, различные ПАВ, смолистые вещества и др.). Пенообразователями также являются смазочные масла, продукты коррозии и деградации амина.Foaming of amine solutions is one of the serious problems in the operation of gas treatment plants. Foaming leads to a violation of the operating mode of the plants, deterioration of the quality of the purified gas and, as a consequence, to the need to reduce the productivity of the gas plants. The main reason for foaming are impurities that come with raw gas and enter the absorbent (liquid hydrocarbons, produced water, mechanical impurities, corrosion inhibitors, various surfactants, resinous substances, etc.). Foaming agents are also lubricating oils, products of corrosion and amine degradation.

В настоящее время задача очистки растворов аминов в основном решается путем установки узла фильтрации, как правило, он состоит из двух патронных и одного угольного фильтра. Патронные фильтры предназначены для очистки циркулирующего раствора от механических примесей, к которым можно отнести продукты коррозии оборудования и трубопроводов и частицы угля, уносимого раствором из угольного фильтра-адсорбера. Часть раствора подвергается очистке от растворимых примесей (балластовых соединений) на угольном фильтре-адсорбере, которые удаляют из раствора тяжелые углеводороды [Н.М.Бутина, Г.С.Широкова. Эффективное использование аминных ресурсов - ключ к рентабельности производства. Наука и прогресс. - 2006 - №9 - стр.95-96].Currently, the task of cleaning amine solutions is mainly solved by installing a filtration unit, as a rule, it consists of two cartridge and one charcoal filter. Cartridge filters are designed to clean the circulating solution from mechanical impurities, which include corrosion products of equipment and pipelines and coal particles carried away by the solution from the carbon filter adsorber. Part of the solution is purified from soluble impurities (ballast compounds) on a carbon filter adsorber, which remove heavy hydrocarbons from the solution [N.M. Butina, G.S. Shirokova. Efficient use of amine resources is the key to profitability. Science and progress. - 2006 - No. 9 - p. 95-96].

Недостатком данной установки является низкая ее эффективность по очистки аминового раствора вследствие значительных эксплуатационных и трудовых затрат, обусловленных снижением со временем адсорбционной емкости активированного угля и необходимостью его периодической регенерации или замены на новый.The disadvantage of this installation is its low efficiency in purification of the amine solution due to significant operational and labor costs due to a decrease in the adsorption capacity of activated carbon over time and the need for periodic regeneration or replacement with a new one.

Наиболее близкой к заявляемой по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является применяемая на газоперерабатываюшем заводе ООО «Оренбурггазпром» установка очистки аминового раствора от пенообразующих веществ, содержащая емкость хранения аминового раствора с насосом для: его перекачки, аппарат воздушного охлаждения, фильтр для очистки от механических примесей, угольный фильтр, фильтр для очистки от угольной пыли [В.В.Николаев и др. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа. - М.: Недра, 1998. - стр.32-35].The closest to the claimed combination of essential features and the achieved result is the installation of purification of the amine solution from foaming substances used at the gas processing plant of Orenburggazprom LLC, which contains the storage capacity of the amine solution with a pump for: pumping it, air cooling apparatus, filter for cleaning from mechanical impurities , carbon filter, filter for cleaning from coal dust [V.V.Nikolaev and others. The main processes of physical and physico-chemical processing of gas. - M .: Nedra, 1998. - p. 32-35].

Часть циркулирующего аминового раствора (14-20% всего раствора) из емкости его хранения насосом подается через холодильник, в котором он охлаждается, в фильтр для очистки от механических примесей (твердые частицы, продукты коррозии, накипь и др.). Очищенный от мехпримесей аминовый раствор частично (10-15% всего раствора, что обусловлено пропустной способностью фильтров) проходит последовательно установленные угольный фильтр и фильтр для очистки от угольной пыли. В угольном фильтре происходит очистка аминового раствора от органических примесей (тяжелых углеводородов). Последующее прохождение фильтра позволяет очистить аминовый раствор от попавшей угольной пыли при прохождении угольного фильтра. Очищенный раствор амина, объединившись с потоком аминового раствора после фильтра для очистки от механических примесей, поступает в емкость хранения аминового раствора. В процессе эксплуатации установки угольные фильтры периодически регенерируют водяным паром в атмосферу. Срок службы угольных фильтров A portion of the circulating amine solution (14-20% of the total solution) from the storage tank is pumped through a refrigerator in which it is cooled to a filter to remove mechanical impurities (solid particles, corrosion products, scale, etc.). The amine solution, partially purified from solids, partially (10-15% of the whole solution, which is caused by the filter capacity) passes through a sequentially installed carbon filter and a filter for cleaning from coal dust. In the carbon filter, the amine solution is purified from organic impurities (heavy hydrocarbons). Subsequent passage of the filter allows you to clean the amine solution from the trapped coal dust during the passage of the carbon filter. The purified amine solution, combined with the flow of the amine solution after the filter for purification from mechanical impurities, enters the storage tank of the amine solution. During operation, carbon filters periodically regenerate water vapor into the atmosphere. Carbon Filter Life

составляет 3-4 месяца, после чего осуществляется их перезагрузка свежим активированным углем, а отработанный уголь после пропарки вместе с другими твердыми отходами производства направляют в отвал на захоронение.is 3-4 months, after which they are reloaded with fresh activated carbon, and the spent coal after steaming together with other solid waste products is sent to the dump for disposal.

Основными недостатками указанной установки являются недостаточно высокая степень извлечения пенообразующих веществ в случае резкого повышения вспенивания аминового раствора, что обусловлено ограниченным диапазоном пропускной способности угольных фильтров, достаточно быстрая деактивация используемого активированного угля, приводящая к необходимости его регенерации путем пропарки водяным паром в атмосферу, а с истечением срока службы угля - замены на новый, что способствует образованию отходов отработанного угольного адсорбента (отвалов), загрязняющих окружающую среду.The main disadvantages of this installation are the insufficiently high degree of extraction of foaming agents in the case of a sharp increase in foaming of the amine solution, which is due to the limited range of the throughput of carbon filters, rather fast deactivation of the activated carbon used, which leads to the need for its regeneration by steaming with water vapor into the atmosphere, and with the expiration coal service life - replacement with a new one, which contributes to the formation of waste coal adsorbent ( Twala's) that pollute the environment.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы установки за счет увеличения степени очистки аминового раствора от пенообразующих веществ и обеспечения экологической безопасности производства.The objective of the claimed utility model is to increase the efficiency of the installation by increasing the degree of purification of the amine solution from foaming substances and ensuring the environmental safety of production.

Поставленная задача решается тем, что установка очистки аминового раствора от пенообразующих веществ, содержащая емкость хранения амина с насосом, аппарат воздушного охлаждения, фильтр для очистки от механических примесей, содержит экстрактор с линией подвода аминового раствора из фильтра для очистки от механических примесей, снабженной теплообменником, и линией отвода очищенного аминового раствора в емкость ее хранения, емкость хранения экстрагента с насосом для его подачи в экстрактор, разделитель с линией подвода насыщенного экстрагента из экстрактора и линией отвода пенообразующих веществ в отстойник, емкость хранения растворителя с насосом для его подачи в разделитель, отпарную колонну с линией подвода смеси экстрагента с растворителем из разделителя, верх которой соединен через теплообменник с емкостью хранения растворителя, а низ с емкостью хранения экстрагента.The problem is solved in that the installation for purification of the amine solution from foaming substances, containing an amine storage tank with a pump, an air cooling apparatus, a filter for cleaning mechanical impurities, contains an extractor with an amine solution supply line from the filter for cleaning mechanical solids equipped with a heat exchanger, and a line for draining the purified amine solution into its storage tank, an extractant storage tank with a pump for feeding it into the extractor, a separator with a saturated ext agent from the extractor and a line for the removal of foaming substances into the sump, a solvent storage tank with a pump for feeding it into the separator, a stripping column with a supply line of the extractant-solvent mixture from the separator, the top of which is connected through the heat exchanger to the solvent storage tank, and the bottom to the extractant storage tank .

Технический результат от замены угольных фильтров на экстрактор с емкостью хранения экстрагента состоит в обеспечении возможности перевода установки с режима фильтрационной очистки аминового раствора от пенообразующих веществ на режим жидкостной экстракции этих веществ из аминового раствора. А наличие в установке емкости-разделителя с емкостью хранения растворителя и отпарной колонны в описанной компановке позволяют сделать этот процесс замкнутой системой с многократной рециркуляцией не только аминового раствора, но и участвующих в очистке и регенерации реагентов (экстрагента и растворителя). При этом регенерация экстрагента осуществляется простым его растворением в растворителе с последующим их разделением в отпарной колонне, что способствует повышению экологической безопасности работы установки за счет исключения выбросов в атмосферу горячего пара и образования отходов из отработанного активированного угля.The technical result of replacing carbon filters with an extractor with an extractant storage capacity is to enable the unit to be switched from the filtration mode of the amine solution from foaming substances to the liquid extraction mode of these substances from the amine solution. And the presence in the installation of a separator tank with a solvent storage tank and a stripping column in the described arrangement allows this process to be made a closed system with multiple recycling of not only the amine solution, but also the reagents (extractant and solvent) involved in the cleaning and regeneration. At the same time, the extractant is regenerated by simply dissolving it in a solvent with their subsequent separation in a stripping column, which helps to increase the environmental safety of the installation by eliminating hot steam emissions into the atmosphere and generating waste from spent activated carbon.

Кроме того, обеспечивается возможность увеличения почти вдвое подаваемого на установку количества аминового раствора без ухудшения качества очистки, что невозможно у прототипа, так как ограничено пропускной способностью применяемых угольных фильтров, а также увеличения глубины очистки аминового раствора путем регулирования количества экстрагента, подаваемого в аминовый раствор.In addition, it is possible to almost double the amount of amine solution supplied to the installation without compromising the quality of cleaning, which is not possible with the prototype, as it is limited by the throughput of the carbon filters used, and also increase the depth of purification of the amine solution by controlling the amount of extractant supplied to the amine solution.

На фиг.1 представлена схема предлагаемой установки очистки аминового раствора от пенообразующих веществ.Figure 1 presents a diagram of the proposed installation for cleaning the amine solution from foaming substances.

Установка содержит емкость хранения амина 1 с насосом 2, аппарат воздушного охлаждения 3, фильтр для очистки от механических примесей 4, экстрактор 5 с линией подвода аминового раствора 6 из фильтра для очистки от механических примесей и линией отвода очищенного аминового раствора 7 в емкость ее хранения, теплообменник 8, емкость хранения экстрагента 9 с насосом 10 для его подачи в экстрактор, разделитель 11 с линией подвода насыщенного экстрагента 12 из экстрактора и линией отвода пенообразующих веществ 13, отстойник 14 для сбора отделившихся The installation comprises an amine storage tank 1 with a pump 2, an air cooling apparatus 3, a filter for purification from mechanical impurities 4, an extractor 5 with an amine solution supply line 6 from a filter for purification of mechanical impurities and a purified amine solution 7 discharge line to its storage capacity, heat exchanger 8, the storage capacity of the extractant 9 with a pump 10 for feeding it into the extractor, a separator 11 with a line for supplying a saturated extractant 12 from the extractor and a line for removing foaming agents 13, a settler 14 for collecting separated

примесей, емкость хранения растворителя 15 с насосом 16 для его подачи в разделитель, отпарную колонну 17 с линией подвода смеси экстрагента с растворителем 18 из разделителя.impurities, the storage capacity of the solvent 15 with the pump 16 for feeding it into the separator, the stripping column 17 with the supply line of the mixture of the extractant with the solvent 18 from the separator.

Аминовый раствор из емкости ее хранения 1 подается насосом 2 на охлаждение в аппарат воздушного охлаждения 3, где он охлаждается, и поступает в фильтр для очистки от механических примесей 4. Очищенный от механических примесей раствор амина по линии подвода 6 направляется в экстрактор 5. Одновременно в линию подвода (5 впрыскивается экстрагент, подаваемый из емкости его хранения 9 насосом 10. В качестве экстрагента может применяться реагент, который обладает высокой селективностью в отношении пенообразующих веществ, достаточно высокой разностью плотностей с аминовым раствором, минимальной растворимостью в воде и нерастворимостью в нем аминов, например, полифениловый эфир. Полученная смесь аминового раствора с экстрагентом проходит сначала теплообменник 8 и поступает в экстрактор 5, в котором из-за разности плотностей происходит разделение на аминовый раствор и экстрагент, насыщенный пенообразующими веществами. Очищенный раствор амина с верха экстрактора 5 по линии отвода 7 поступает в емкость его хранения 1. На этом цикл по экстракции раствора амина заканчивается.The amine solution from its storage tank 1 is pumped for cooling to the air cooling apparatus 3, where it is cooled, and fed to the filter for purification from mechanical impurities 4. The amine solution purified from mechanical impurities is sent to extractor 5 through supply line 6. supply line (5 is injected with an extractant supplied from its storage tank 9 by pump 10. As an extractant, a reagent can be used that has high selectivity for foaming substances, a sufficiently high difference it contains amine solution, minimal solubility in water and amines insoluble in it, for example, polyphenyl ether.The resulting mixture of amine solution with extractant passes first to heat exchanger 8 and enters extractor 5, in which, due to density difference, separation into amine solution and an extractant saturated with foaming agents The purified amine solution from the top of the extractor 5 through the drain line 7 enters the storage tank 1. This completes the cycle of extraction of the amine solution.

Затем начинается цикл регенерации отработанного экстрагента от пенообразующих веществ. Из экстрактора 5 насыщенный экстрагент по линии подвода 12 направляется в разделитель 11, при этом в этот поток дополнительно впрыскивается растворитель, подаваемый в линию 12 из емкости хранения растворителя 15 насосом 16. В качестве растворителя может применяться реагент, обладающий неограниченной взаиморастворимостью с выбранным экстрагентом и значительной разностью их температур кипения. Например, для названного выше полифенилового эфира это может быть метилэтилкетон.Then the regeneration cycle of the spent extractant from foaming substances begins. From the extractor 5, the saturated extractant is fed through the supply line 12 to the separator 11, while the solvent is additionally injected into this stream, supplied to the line 12 from the solvent storage tank 15 by the pump 16. As a solvent, a reagent having unlimited mutual solubility with the selected extractant and significant the difference in their boiling points. For example, for the polyphenyl ether mentioned above, it may be methyl ethyl ketone.

В разделителе 11 экстрагент растворяется в растворителе и полученная смесь располагается в верхней части разделителя, в то время как In the separator 11, the extractant dissolves in the solvent and the resulting mixture is located in the upper part of the separator, while

пенообразующие вещества выпадают в осадок. Пенообразующие вещества выводятся из нижней части разделителя 11 по линии отвода 13 в отстойник 14 для дальнейшей их утилизации. Смесь экстрагента с растворителем по линии 18 поступает в среднюю часть отпарной колонны 17. Разделение экстрагента и растворителя происходит за счет изменения фазового состояния смеси. Колонна снабжена тарелками для более эффективного разделения смеси. Отпаренный растворитель из верхней части колонны, проходя теплообменник 8, где он охлаждается и конденсируется, поступает в емкость его хранения 15 для дальнейшего использования. Экстрагент стекает по тарелкам и выводится из кубовой части отпарной колонны 17 в емкость его хранения 9 для дальнейшего использования.foaming agents precipitate. Foaming agents are discharged from the lower part of the separator 11 along the discharge line 13 to the sump 14 for their further disposal. The mixture of the extractant with the solvent through line 18 enters the middle part of the stripping column 17. The separation of the extractant and the solvent occurs due to a change in the phase state of the mixture. The column is equipped with plates for more efficient separation of the mixture. The evaporated solvent from the upper part of the column, passing the heat exchanger 8, where it is cooled and condensed, enters its storage tank 15 for further use. The extractant flows down the plates and is removed from the bottom part of the stripping column 17 to its storage tank 9 for further use.

Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволяет повысить эффективность работы установки за счет повышения степени очистки аминового раствора от пенообразующих веществ, обеспечения экологической безопасности производства и возможности оперативно реагировать на поступление в раствор пенообразующих веществ путем изменения соотношения аминовый раствор - экстрагент и доли поглотительного раствора, подаваемого на экстракционную очистку.Thus, the use of the claimed utility model allows to increase the efficiency of the installation by increasing the degree of purification of the amine solution from foaming substances, ensuring environmental safety of production and the ability to quickly respond to the flow of foaming substances into the solution by changing the ratio of the amine solution - extractant and the proportion of the absorption solution supplied for extraction cleaning.

Claims

A unit for purifying an amine solution from foaming substances, comprising an amine storage tank with a pump, an air cooling apparatus, a filter for cleaning mechanical solids, characterized in that it contains an extractor with an amine solution supply line from a filter for cleaning mechanical solids equipped with a heat exchanger, and a line for removing the purified amine solution into its storage tank, an extractant storage tank with a pump for feeding it into the extractor, a separator with a line for supplying a saturated extractant from a strictor and a line for the removal of foaming substances into the sump, a solvent storage tank with a pump for feeding it into the separator, a stripping column with a supply line of the extractant-solvent mixture from the separator, the top of which is connected through the heat exchanger to the solvent storage tank, and the bottom to the extractant storage tank.