SU1699545A1 - Способ очистки газа от сернистых соединений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам очистки углеводородсодержащего газа от кислых компонентов путем абсорбции и может быть использовано в газовой, нефт ной, нефтехимической, химической , коксохимической и других отрасл х промышленности дл  очистки природного , нефт ного, коксового газа, газа пиролиза и крекинга, металлургически го газа и т.д. от кислых компонентов - сероводорода, диоксида углерода и сернистых соединений. Цепью изобретени   вл етс  снижение энергетических затрат на процесс очистки газа от кислых компонентов и соединений серы, увеличение степени насыщени  абсорбента . Способ заключаетс  в том, что абсорбцию кислых компонентов газа провод т с подачей абсорбента из зоны, имеющей большее давление, в зону, имеющую меньшее давление, причем в зону меньшего давлени  подают газ с более высоким содержанием кислых компонентов (в 1,1-10 раз) по сравчению с газом, подаваемым в зону большего давлени . Перед подачей абсорбента из зоны большего давлени  в зону меньшего давлени  абсорбент подвергают охлаждению до минус. 20-50 С, а давление мелцу зонами поддерживают равным 0,002-6,0 МПа. 1 з.п. ф-лы,- 1 ил., 1 табл. з

Description

Изобретение относитс  к способам очистки углеводородсодержащего газа от кислых компонентов путем абсорбции и момет быть использовано в газовой, нефт ной, нефтехимической, химической, коксохимической и других отрасл х промышленности дл  очистки природного, нефт ного, коксового газа, газа пиролиза и крекинга, металлургического газа ч т.д. от кислых компонентов - сероводорода и диоксида углерода и сернистых соединений,

Известен многозонныч способ, в ко-- тором абсорбент подают в каждую из нескольких зон, стадий абсорбции в  ерх

каждой зоны, т.е. в участки с меньшим давлением, и вывод т с низа каждой зоны или стадии абсорбции, т.е. кз мест с большим давлением. При этом очищенный газ подают в самую нижнюю зону или стадию абсорбции, имеющую наибольшее давление, пропускают последовательно через все зоны и вывод т очищенный газ из зоны наименьшего давлени . Оптимальное количество мас ,сообменных элементов в каждой зоне четыре, количество зон, стадий, абсор беров зависит от температуры, давлени , концентрации кислых компонентов в очищаемом газе, типа, концентрации

абсорбента и колеблетс  в пределах 2-10.

Недостатки известного способа - большие энергетические затраты, св занные с подачей в каждую зону абсорбции регенерированного абсорбента при все уменьшающихс  от зоны к зоне парциальных давлений кислых компонентов в очищаемом газе9 невысока  селектив- ность извлечени  СОЈ и Н2Я; низка  степено насыщени  абсорбента кислыми компонентами (0,1-0,3 моль/моль); недостаточна  очистка газа от серооки- си углерода COS, в результате малого времени контакта его с раствором амина (например, диэтанопамина), что приводит к низкой степени гидролиза COS до СО и невозможность применени  дл  очистки богатых кислыми компонен-

тами (10-50 об.%) углеводородных газов

экономичных способов очистки с использованием высококонцентрированных ами- новых растворов (25-30 мас.% МЭА, 40- 50 мас.% ДЭА) из-за выделени  больше го тепла реакции при малых расходах абсорбента; металлоемкость и громоздкость установки очистки, св занна  с необходимостью применени  большого количества аппаратов и низкой степенью насыщени  абсорбента кислыми газа ми (0,1-0,3 моль Аюль).

Известен способ очистки газа от кислых компонентов в трех абсорбционных зонах, стади х,, аппаратах. Дл  удалени  сероводорода и диоксида угле, рода из газового потока, содержащего углеводороды, в известном способе проходит последовательно три стадчч абсорбции с уменьшающимс  давлением9 в каждую из которых подаетс  регенерированный амин и из каждой стадии выводитс  насыщенный кислыми компонентами абсорбент, который в каждой стадии поступает в зону с меньшим давлением, а выводитс  из зоны с большим давлением .

Недостатки известного способа - большие энергетические затраты, занные с подачей в каждую зону абсорб ции регенерированного абсорбента при ( все уменьшающихс  от зоны к зоне парциальных давлений кислых компонентов в очищаемом газе; невысока  селективность извлечени  и низка  степень насыщени  абсорбента кислыми компонентами (0,1-0,3 моль/ /моль); невозможность применени  дл  очистки богатых кислыми компонентами

Q 15 ,п

(10-50 об.%) углеводородных газов эко-, комичных способом очистки с использованием высркоконцентрированных ами- новых растворов (25-30 мае.Г MJA t- 50 мас.% ДЭА) в св зи с увеличенном температуры абсорбции при вьщет чии в зонах тепла реакции, ведущей к значительному снижению степени насыщени  абсорбента; недостаточна  свистка газа о г COS в результате чизчой температуры абсорбции (ЗГ-50 С),/св занна 

5

Ю

S5

с низкой стеленью насыщени  и недостаточным временен ко текта COS с абсорбентом; металлоемкость ч громоздкость установки очистки, св занна  с необходимостью применени  большого количества аппаратов и низкой степенью насыщени  абсорбента кислыми газами (0,1- 0,3 мс TIL /моль).

Цель изобретени  - сн чение онерге- тических затрат на процесс очистки газа от кислых компонентов и соединений сзры, увеличение степени насыщени  абсорбента.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу очлстки газа от кислох компонентов и сернистых соединений плгтем абсорбции в нескольких стзп;и хэ ступен х, массообменных зона:: с подачей регенерированного абсорбента в каждую из зон и выводом насыщенного абсорбента из кплсюй  бсорб- цию ислых компонентов газа гр од т с подачей абсорбента чз имеющей большее давление,, в оку,, имеющую меньшее давление, поичем в зону меньшего давлени  подают газ с оот ее высоким содержанием кислых компонентов (.в 1,1-10 раз) лэ сравнению с газом, подаваемым в зону большего давлени , и перед подг-чей абсорбента из зоны большего давлени  в меньшего давлени  абсорбент подвергаю охлаждению 45 До минус 20-50°С„ а разницу давлений между зонами поддерживают равной

0,002-6,0 МПа.

Подача абсорбента из зоны большего давлени  в зону меньшего давлени  позвол ет селективно дона сытигь абсорбент кислыми компонентами при подача в зону меньшего давлени  углеводородных газов с более высокой концентрацией кислых компонентов.

Така  подача абсорбента позвол ет с большей энергетической выгодой очистить , например, газы сепарации нефти, содержащей кислые газы, в которых газ первой ступени сепарации имеет цавле40

55

ние 4-6 МПа при низком содержанки кислых компонентов (до 10 об.%), а газ второй и третьей ступеней сепарации имеет давление соответственно 2-3 и

0,6-1,0 МПа, Кроме того, предлагаема  подача абсорбента позвол ет с большей экономической выгодой очистить газ различных месторождений на одной и той же установке.

При подаче сероводородсодержащих газов первой ступени сепарации на очистку в первую зону абсорбции степень насыщени  абсорбента кислыми компонентами составл ет 0,3-0,45 моль/моль а при подаче газов второй или третьей ступени сепарации нефти во вторую абсорбционную зону - 0,4-0,8 моль/моль. Следовательно, при подаче абсорбента из первой зоны во вторую, т.е. из зоны с большим давлением в зону с меньшим давлением, абсорбент донасы- щаетс  кислыми газами, при этом расход абсорбента во второй зоне снижаетс  на 10-40%, что приводит к снижению пара на регенерацию абсорбента, энергии на перекачку и охлаждение, т.е. к снижению энергетических затрат .

Кроме того, при подаче абсорбента из одной з оны, имеющел более высокое давление, в другую, имеющую низкое давление, вместо вывода его на регенерацию увеличиваетс  врем  гидролиза COS и и СО, причем при более высокой температуре, что способствует снижению концентрации COS в очищаемом газе и в газах регенерации амина и увеличению степени очистки газа по COS, а следовательно, и уменьшению COS в отход щих газах установки Клауса , что в конечном итоге ведет к снижению энергетических затрат, св занных с гидрированием COS на установке доочистки.

Промежуточное охлаждение насыщенного абсорбента перед подачей в абсорбционную зону, имеющую низкое давление , позвол ет снизить температуру абсорбента до 5-40°С,. сн ть тепло реакции, что ведет к увеличению сте- шени насыщени  обычных растворов ами- на   селективности и позвол ет приме- нить дл  абсорбции высококонцентрированные растворы абсорбентов, в частности МЗА (25-30 мас.%) и ДЭА (40- 55 мас.%), что ведет к резкому (на 20 40%) снижению энергетических затрат на процесс разделени .

Q

0 5

о о

5

0

5

Подача газа с большим содержагнех кислых компонентов в зону меньшего давлени  позвол ет очищать газы низких ступеней сепарации неЛтн на оцнгй установке с газами высоких ступеней сепарации (по давлению), а также газы различного давлени  с разных месторождений ,

На чертеже показана схема, иллюстрирующа  предлагаемый способ.

Способ осуществл ют следующим образом .

Неочищенный газ 1 высокого давлени  Jp,0-1Q,0 МПа) с температурой 30- 70°С поступает в абсорбер 2, перед которым газ смешиваемс  с газами 3, поступающими из абсорбера 4 с более i низким давлением, через компрессор 16, В абсорберах находитс , например9 по три и более зон насыщени  абсорбентаъ куда подаетс  регенерированный абсорбент 5-8, При этом абсорбент может подаватьс  насосами 9 и 10 на каждой стадии абсорбции из зоны с более высоким давлением, например с низа абсорберов 2 и 4, на более высокие тарел ки абсорберов, т.е. в зоны с более низким давлением, по лини м 11 и 12 или по линии 13 из первой стадии абсорбции 1 более высокого давлени  на вторую стадию абсорбции 45 имеющую давление, например, 0,6-1 Ша.

Дл  сн ти  тепла абсорбции абсорбент охлаждаетс  в холодильниках 14 и i5 хладагентом. Газ в абсорбер 4 поступает с температурой 30-70°С по линии 18, по линии 17 насыщенный абсорбент поступает на регенерацию. При этом в зависимости от содержани  кислых компонентов в очищаемом газе и давлени  достигаетс  степень насыщени  абсорбента 0,5-1, моль/моль. Предлагаемый способ апробируют расчетным путем.

Пример 1. Дл  очистки во вторую зону абсорбции 4 подают газ второй и третьей ступеней сепарации и стабилизации нефти с давлением 2,5 МПа и содержанием 25 об.%, СО 4 об.%. Частично очищенный газ из второй ступени абсорбции комприм - руют до 6 МПа и вместе с газом первой ступени сепарации с общим содержанием НгЗ 10 об.% и С0г 2 об.% подают на очистку в первую зону абсорбци  1 вы- сокого давлени . На моноэтаноламино- .вую очистку подают газы состава к давлени  установок очистки газа с концентрацией амина }0 мао.%.

При этом регенерированный абсорбент подают (по две па каждой стадии) при температуре ДО5С, по из первой зоныа имеющей высокое давление, насыщенный абсорбент подают на п тнадцатую массообкенную тарелку второй стадии, зоны; имеющей более низкое давление при температуре 6П°С,

Количество газа на очистку з первую зону составл ет 15560П кг/ч,, во вторую зону 11550 кг/ч. При этом количество регенерированного абсор- бснта, подаваемого в первую зону, составл ет 12000П0 кг/ч (33% раствора ДЗА)s зо вторую 2 ому 2000ПО кг/ч при степен х насыщени  Т36 оль/моль. С газом аналогичного состава и кегли- чества провод т абсорбцию известным способом с раздельной подачей абсорбента . При этом оЬдее количество абсорбента на абсорбцию при предлагаемом способе снижаетс  до . 1100000 кг/чэ т,е на 12%. Количество СО с концентратг и OsOOt об„/Ј сли-- лсаетс  в предлагаемом способе на 80%., з известном а 20%.

Пример 2, С :ачом аналогично- т«о состава и ко тг °ства чро од г абсорбцию 43%-пым „астЕором 131 с промежуточным охлаждение по , При этом раскоп абсорбента сост ттт ет 800000 кг/ч, т„е сл- лгаетс . с зпнс ш с примером 1 на 20% о По. из ваттному способ/ с подаче аза послед л лтель- но в три абсорбера когичестьо абсор-- бента возрастает в 2.5 раза до степени насыщени  кислыми гэчами 0}3 вмес- то 0,7 мопь/моль по предлагаемой гпо L.o6y«

Пример 3„ С гэуом акзлогичтз- го состава и т оли естза аналогичным

образом, как в примерах 1 и 2. провод т абсорбцию при охлажден-iv абсор.- та до минус 203С.

Данные примеров 1-3 сведгны т тао- лицу.

Таким образом, при подаче абсорбента по предлагаемому способ энерге и- ческне затраты, св занные с объемом циркулирующего абсорбента5 снижаютс  в сравнени  с известным способом в 1,2 235.раза блггодар  новому приему аС;-- сорбции з опчетан ч с абсорбента до более низких температур.

Claims (1)

1.Способ очис кт газа о f сериигтьо соединений, г ключ аюитий их аосорбпи л погготчтелем в Ч скоттэккх массообмеч- ных зонах с ттослед лщит: отводов наем- щел ого поглотител  из КСАЖЦОЙ зоны

на тзегечерацию и ипдзчу регенерированного поглотител  в кл тую эону, отличающийс  тем, ч гоj с целью снижени  энергозатрат и увеличени  степени насыцсни  поглотител , абСО1 ЦКТ пг«)1Гог-.т гзлЯЭТ т llVlf т ГЮГЭЧИ

поглс Ч Тел  з зоны, имеюие большее давление, в зону, имеь-П ую меньшее па-„1енче3 пгж оазнпце дар геччй меад у :,етмн Os 002-6. О НПа с промежутсччы - г-хл.1-л.ент ем поггтотитеп  -годами до ь (чи-н/с 2)}-(5СЛ СС, в ме. ътаегс давлени  поца- ют . чз с содержанием ппдале ей ч 1, i- 10 раз большим, чем ольшего , даЕтгспч .

2,Способ по п, 1 s о т л тг ч   м- щ и и с   гем. то при очистке газа с низким содержанием примесей САИ- мают и годают в ЗОНУ большего давлени .

Количество циркулирующего абсорбента,

кг/ч

Температура абсорбента , С после первой стадии абсорбции Степень насыщени  абсорбента кислыми компонентами , моль/моль Давление абсорбции , МПа, ступени

800000 500000 1400000

10

минус 20 90

0,7

0,9

0,3-0,5

JL

5 JL

7 ,

П

-Ш-

Т

17