Способ осушки газов

 

Область применения: изобретение относится к газопереработке, а именно к способу адсорбционной осушки воздуха, углеводородных и инертных газов. Сущность изобретения: заключается в способе осушки газов, включающим адсорбцию влаги гранулированным цеолитом N а А с последующей регенерацией насыщенного цеолита продувкой нагретым газом, в котором используют цеолит с насыпной плотностью 0,650-0,750 г/см³ и объемом вторичных пор 0,220-0,250 см³/г , при этом адсорбцию ведут при 40 - 60°С, а регенерацию цеолита при 280 - 310°С. 2 табл.

Изобретение относится к газопереработке, а именно к способу адсорбционной осушки воздуха, углеводородных и инертных газов с помощью адсорбентов, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ, в котором применяется гранулированный цеолит NaA, соответствующий ТУ 95-400-85. Углеводородный газ при давлении 2,0-5,5 МПа поступает при 25-30^оС в верхнюю часть адсорбера, заполненного этим цеолитом. Температура регенерации цеолита 340-350^оС. Насыпная плотность цеолита 0,790-0,860 г/см³. Осушенный газ с точкой росы не выше минус 70^оС выходит с низа адсорбера и направляется на переработку газа. Максимальная динамическая влагоемкость этого цеолита составляет 16 мас.%.

После года эксплуатации динамическая адсорбционная емкость этого цеолита по парам воды снижается на 35%, к концу второго года использования - на 50%.

Недостатками известного способа являются невысокая адсорбционная емкость и небольшой срок службы цеолита из-за быстрого падения адсорбционной емкости. Вследствие этого известный способ осушки является недостаточно экономичным из-за повышения эксплуатационных затрат.

Целью изобретения является повышение экономичности способа за счет увеличения срока службы адсорбента при сохранении степени осушки на высоком уровне.

Поставленная цель достигается тем, что осушку углеводородного газа проводят аналогично известному способу контактированием его с твердым осушителем с линейной скоростью до 0,25 м/с с последующей регенерацией насыщенного влагой цеолита продувкой нагретым газом. Контактирование газов ведут с гранулированным цеолитом NaA с насыпной плотностью 0,650-0,750 г/см³ и объемом вторичных пор 0,220-0,250 см³/г при температуре 40-60^оС (выше применяемой по известному способу на 15-30^оС) и температуре регенерации 290-310^оС (ниже применяемой по известному способу на 20-50^оС). Гранулированный цеолит синтезируют по способу получения гранулированных цеолитов типа А и Х, по которому цеолит производят смешением каолина и осажденного кремнегеля или алюмокремнегеля, а также других источников кремния-диатомита, белой сажи, измельченного силикагеля, взятых в количестве, обеспечивающим массовое отношение в смеси SiO₂:Al₂O₃, равное 2,5-5,8, которую гранулируют, гранулы после прокалки измельчают и смешивают с предварительно осажденным из растворов алюмокремнегелем, молярное содержание окислов SiO₂ и Al₂O₃ в котором составляет 2,0-2,5, после чего смесь гранулируют и сушат.

Способ позволяет получить цеолит с пониженной насыпной плотностью 0,650-0,750 г/см³ и развитой системой вторичных пор (объем вторичных пор 0,220-0,250 см³/г).

Развитая система вторичных пор и более рациональная пористая структура цеолита обеспечивает возможность эффективного массообмена, происходящего в порах цеолита.

Способ осуществляют следующим образом.

Углеводородный газ при давлении 2,9-5,5 МПа поступает в верхнюю часть адсорбера, заполненного цеолитом, имеющим насыпную плотность 0,650-0,750 г/см³ и объем вторичных пор 0,220-0,250 см³/г. Контактирование газа с твердым осушителем ведут со скоростью 0,15-0,25 м/с при температуре 40-60^оС (на 15-30^оС выше применяемой по известному способу). Возможность осуществления способа осушки газа путем контактирования с твердым осушителем при 40-60^оС позволяет не проводить тщательного охлаждения цеолита после регенерации, что повышает экономичность способа за счет снижения эксплуатационных затрат. Регенерацию цеолита проводят при 290-310^оС (на 20-50^оС ниже применяемой по известному способу), что также повышает экономичность способа. Осушенный газ с точкой росы не выше минус 70^оС выходит с низа адсорбера и направляется на переработку газа. Адсорбционная динамическая емкость этого цеолита составляет 19-22 мас.%. После года эксплуатации емкость снижается на 15-18%, к концу второго года использования - на 20-25%.

Предлагаемый способ был проверен расчетным и экспериментальным путем в лабораторных и опытных условиях. В настоящее время проводятся испытания цеолита в процессе осушки газа на Казахском ГПЗ.

П р и м е р 1. Углеводородный газ следующего состава, об.%: С₁ 70; С₂ 10; С₃ 8; С₄ 6; С₅-С₆ 6 с давлением 2,0 МРа при 40^оС подают в верхнюю часть адсорбера, заполненного гранулированным цеолитом NaA. Цеолит NaA имеет насыпную плотность 0,750 г/см³, объем вторичных пор 0,220 см³/г. Диаметр адсорбера 25 мм, высота 1000 мм. Линейная скорость подачи газа в адсорбер 0,25 м/с. Температуру адсорбции поддерживают на уровне 40^оС, регенерации - 300^оС. С низа адсорбера получают осушенный газ с точкой росы минус 70^оС и направляют на дальнейшую переработку. В стадии адсорбции и регенерации цеолит находится соответственно 10 и 6 ч. Адсорбционная емкость цеолита по парам воды составила 18,5 мас.%. После 10 циклов эксплуатации адсорбционная емкость цеолита практически не изменялась. Содержание коксообразных веществ (закоксованность) на цеолите не превысило 0,001%.

В соответствии с описанной методикой проведен ряд экспериментов осуществления предлагаемого способа осушки углеводородного газа. В табл.1 приведены примеры осуществления предлагаемого способа (1-4). В табл.2 приведены основные показатели предлагаемого и известного способов. Данные, приведенные в табл. 1 и 2, показывают, что предлагаемый способ осушки отличается более высокой эффективностью по сравнению с известными: достигнута более высокая адсорбционная динамическая емкость цеолита по парам воды, равная 18,5-22,0% против 16,0% ; закоксованность цеолита после 10 циклов работы практически отсутствует; снижение адсорбционной динамической влагоемкости после 1 года эксплуатации не превысило 18% (против 35%); увеличен на 25-30 % срок службы цеолита (2,5-2,6 года против 2 лет).

Нецелесообразно осуществлять осушку газа (примеры 5-7) при более низкой (30^оС) и регенерацию при более высокой (320-350^оС) температурах, чем заявленные.

Применение более низкой температуры контактирования газа с цеолитом требует тщательного охлаждения, что приводит к повышению эксплуатационных затрат и соответственно к снижению экономичности способа. Проведение регенерации цеолита при более высокой температуре (выше 310^оС) также увеличивает эксплуатационные затраты без повышения эффективности регенерации.

Эксплуатационные расходы по предлагаемому способу в связи с более высокой влагоемкостью цеолита, более высокой температурой осушки, не требующей дополнительного охлаждения, и более низкой температурой регенерации, большим сроком службы цеолита снижены на 10-20 %.

Формула изобретения

СПОСОБ ОСУШКИ ГАЗОВ, включающий адсорбцию влаги гранулированным цеолитом NaA с последующей регенерацией насыщенного цеолита продувкой нагретым газом, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет увеличения срока службы адсорбента при сохранении степени осушки на высоком уровне, используют цеолит с насыпной плотностью 0,650 - 0,750 г/см³ и объемом вторичных пор 0,220 - 0,250 см³/г, при этом адсорбцию ведут при 40 - 60^oС, а регенерацию цеолита при 280 - 310^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2