Установка очистки нефтяного газа от сероводорода с получением серы

 

Использование: при добыче, подготовке и переработке попутного и природного газов, содержащих сероводород, в устройствах, предназначенных для очистки нефтяного газа от сероводорода. Сущность изобретения: установка содержит сепаратор, соединенный с вертикальной колонной, в кольцевых отсеках которой между коаксиальными цилиндрическими перегородками размещены барботажный абсорбер и два пеносборника. Верхняя часть подъемной трубы эрлифта размещена в осевой части вертикальной колонны и является регенератором абсорбера. Установка содержит нутч-фильтр с воздухораспределителем. Соединенный с компрессором башмак эрлифта и сливной патрубок нутч-фильтра размещены в отсеке подземной емкости отстоя абсорбента. Входной патрубок нутч-фильтра размещен в конической придонной части отсека емкости. Отсеки разделены фильтрующей перегородкой. 3 з. п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки нефтяного газа от сероводорода и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности при добыче, подготовке и переработке попутного и природного газов, содержащих сероводород.

Известна установка очистки природного газа, осуществляющая очистку по технологическому процессу ЛОУ-КЭТ. Установка содержит аппарат предварительного контактирования, выполненный в форме скруббера Вентури, барботажный жидкостный абсорбер, холодильник, регенератор, воздушный компрессор, циркуляционный насос. Газ, содержащий сероводород, поступает в скруббер Вентури для предварительного контактирования с абсорбентом, откуда направляется в барботажный абсорбер. Сероводород абсорбируется из газа с образованием элементарной серы. Регенерация раствора осуществляется в регенераторе кислородом воздуха, подаваемым воздушным компрессором. После отстоя серы и регенерации раствор циркуляционным насосом возвращается в скруббер Вентури и абсорбер для повторного использования [1] Известна установка очистки нефтяного газа от сероводорода с получением элементарной серы, содержащая трубопровод подачи нефтяного газа, соединенный с сепаратором и барботажным абсорбером, имеющим патрубок выхода очищенного газа, теплообменник, регенератор абсорбента, соединенный с пеносборником, емкость отстоя абсорбента, циркуляционный и винтовой насосы, фильтр-пресс [2] Попутный нефтяной газ поступает в сепаратор для отделения капель влаги и жидких углеводородов, а затем через распределитель в барботажный абсорбер, в который одновременно подается абсорбент. Здесь происходит очистка газа от сероводорода. Очищенный газ направляется в газопровод очищенного газа, а насыщенный сероводородом абсорбент через теплообменник поступает в регенератор абсорбента, где сера флотируется воздухом и в виде серной пены выводится в пеносборник и далее винтовым насосом в фильтр-пресс. Фильтрат поступает в емкость отстоя абсорбента. В ту же емкость на верхней части регенератора абсорбента отдельным потоком поступает отрегенерированный абсорбент, который циркуляционным насосом подается на орошение в барботажный абсорбер.

Недостатки известных установок большое количество энергопотребляющего оборудования, высокая металлоемкость, обусловленная большим объемом трубопроводной обвязки с запорной и регулирующей арматурой, некомпактность и потребность в значительных производственных площадях для размещения.

Цель изобретения повышение экономичности путем упрощения конструкции, снижения металло- и энергоемкости.

Сущность изобретения: в установке очистки нефтяного газа от сероводорода с получением элементарной серы, содержащей трубопровод подачи нефтяного газа, соединенный с сепаратором и барботажным абсорбентом, имеющим патрубок выхода очищенного газа, регенератор абсорбента, соединенный с пеносборником, емкость отстоя абсорбента, циркуляционный насос и фильтр, в качестве циркуляционного насоса применен эрлифт, подъемная труба которого является одновременно регенератором абсорбента. Верхняя часть подъемной трубы эрлифта размещена в осевой части вертикальной колонны, а башмак в емкости отстоя абсорбента. Барботажный абсорбер и пеносборник размещены в кольцевых отсеках той же вертикальной колонны, образованных двумя коаксиальными цилиндрическими перегородками, из которых центральная не доходит до низа, а периферийная до верха вертикальной колонны. Барботажный абсорбер размещен в отсеке между перегородками, пеносборник в отсеке между подъемной трубой эрлифта и центральной перегородкой. В отсеке между периферийной перегородкой и стенкой вертикальной колонны размещен дополнительный пеносборник. Верхний конец подъемной трубы эрлифта не доходит до верха вертикальной колонны и расположен выше края периферийной перегородки. Дополнительный пеносборник соединен трубопроводом с отстойной секцией емкости отстоя абсорбента, в придонной части которой размещен конец входного патрубка фильтра. В другой секции этой емкости размещены башмак эрлифта и конец сливного патрубка фильтра.

Новым является то, что емкость отстоя абсорбента разделена фильтрующей перегородкой. Такая конструкция обеспечивает осаждение частиц серы в коническом днище емкости, всасывание диспергированной в абсорбенте серы во внутреннюю полость фильтра, фильтрацию и слив очищенного абсорбента на прием эрлифта.

Помещение барботажного абсорбера, регенератора абсорбента и двух пеносборников в одной вертикальной колонне, совмещение регенератора абсорбента с циркуляционным насосом-эрлифтом позволяют избавиться от трубопроводной обвязки, регулирующей арматуры и создать компактную и более экономичную установку, использующую для подъема и циркуляции абсорбента, управления работой фильтра сжатый воздух, подаваемый компрессором. Емкость отстоя абсорбента может быть выполнена подземной. Верхняя и боковые стенки емкости теплоизолированы. Высота емкости превышает глубину промерзания грунта климатического района применения установки. Такое расположение емкости повышает надежность работы установки в промысловых условиях в зимнее время, а также обеспечивает охлаждение абсорбента в теплое время года. В качестве фильтра в установке может быть применен нутч-фильтр, снабженный золотниковым воздухораспределителем, корпус которого отдельными трубопроводами сообщен с источником сжатого воздуха, с полостью нутч-фильтра и со всасывающей линией эжектора. Золотник взаимодействует с подпружиненным поплавком, обеспечивающим перемещение золотника в верхнее и нижнее положения, которые фиксируются фиксатором, установленным на корпусе воздухораспределителя. Такая конструкция позволяет автоматически переключать подачу сжатого воздуха с приемной линии эжектора на внутреннюю полость нутч-фильтра. При этом происходят циклы заполнения нутч-фильтра абсорбентом, содержащим диспергированную серу (за счет атмосферного давления) и фильтрации абсорбента через фильтрующую перегородку нутч-фильтра (за счет давления, развиваемого воздушным компрессором).

На чертеже приведена конструктивная схема установки очистки нефтяного газа от сероводорода с получением серы.

Установка включает в себя сепаратор 1, соединенный с трубопроводом 2 подачи нефтяного газа, вертикальную колонну 3, нутч-фильтр 4, циркуляционный насос эрлифт 5 (в дальнейшем эрлифт), компрессор 6 и размещенную под ними емкость 7 отстоя абсорбента. Верхняя часть подъемной трубы эрлифта 5 размещена в осевой части вертикальной колонны 3 и не доходит до ее верха. Подъемная труба эрлифта одновременно является регенератором абсорбента. В вертикальной колонне 3 установлены две коаксиальные цилиндрические перегородки: центральная 8, не доходящая до низа колонны, и периферийная 9, не доходящая до ее верха. Верхний конец подъемной трубы эрлифта расположен выше края периферийной перегородки 9. В кольцевом отсеке между коаксиальными цилиндрическими перегородками 8 и 9 размещен барботажный абсорбер 10 с барботером 11. Кольцевой отсек между подъемной трубой эрлифта 5 и центральной перегородкой 8 является пеносборником. Отсек между периферийной перегородкой 9 и стенкой вертикальной колонны 3 является дополнительным пеносборником, он с помощью трубопровода 12 соединен с емкостью 7 отстоя абсорбента. барботер 11 с помощью трубопровода 13 соединен с сепаратором 1. Эрлифт (регенератор абсорбента) 5 и пеносборник имеют общее воздушное пространство, которое посредством патрубка 14 сообщено с атмосферой. Абсорбер 10 и дополнительный пеносборник тоже имеют общее газовое пространство, которое с помощью патрубка 15 подключено к системе нефтепромыслового газосбора. Емкость 7 отстоя абсорента разделена вертикальной фильтрующей перегородкой 16 на два отсека. Отсек 17 имеет коническое днище, отсек 18 содержит башмак 19 эрлифта 5, который с помощью трубопровода 20 сжатого воздуха соединен с компрессором 6. Верхняя часть емкости абсорбента с помощью патрубка 21 сообщена с атмосферой. Емкость размещена под землей, верхняя и боковые стенки ее теплоизолированы. Высота емкости превышает глубину промерзания грунта климатического района применения установки.

Корпус нутч-фильтра 4 с помощью трубопровода 22 через обратный клапан 23 сообщается с коническим днищем отсека 18 емкости 7. В нижней части нутч-фильтра установлена фильтрующая перегородка 24. Нутч-фильтр трубопроводом 25 с обратным клапаном 26 сообщается отсеком 18 емкости 7. Золотник 27 воздухораспределителя 28 взаимодействует с поплавком 29 посредством штока 30 золотника 27 и пружины 31. Шток имеет направляющую часть 32 квадратного сечения, которая с помощью направляющей шайбы 33 предотвращает перемещение золотника относительно вертикальной оси. Отверстия 34 в направляющей шайбе 33 обеспечивают сообщение внутренних полостей нутч-фильтра и золотника. Пружина 31 установлена на штоке золотника. На конце штока закреплена упорная шайба 35, ограничивающая перемещение поплавка относительно штока. Сквозное отверстие 36 в золотнике, отверстия 37 и 38 в корпусе воздухораспределителя обеспечивают сообщение трубопровода 20 сжатого воздуха с приемным трубопроводом 39 эжектора 40. Отверстие 41 в корпусе воздухораспределителя и отверстие 42 в стенке золотника обеспечивают сообщение всасывающего трубопровода 43 эжектора 40 с внутренней полостью нутч-фильтра. Отверстие 44 в стенке золотника 27 предназначено для сообщения трубопровода 20 сжатого воздуха через отверстие 37 в корпусе воздухораспределителя с внутренней полостью нутч-фильтра.

На трубопроводе 2 подачи нефтяного газа установлен нормально открытый исполнительный механизм 46, управляющая часть которого сообщается с трубопроводом 20 сжатого воздуха. На цилиндрической стенке корпуса воздухораспределителя установлен фиксатор 47, фиксирующий золотник в верхнем и нижнем положении с помощью углублений 48 на цилиндрической поверхности золотника. В нижней части нутч-фильтра имеется люк 49 для выгрузки серы, скапливающейся на фильтрующей перегородке 24.

Установка работает следующим образом.

Неочищенный газ по трубопроводу 2 подачи нефтяного газа поступает в сепаратор 1, где он отделяется от жидких углеводородов, влаги и по трубопроводу 13 поступает в барботер 11, проходит в барботажном абсорбере 10 через слой абсорбента, при этом из сероводорода в результате абсорбции выделяется элементарная сера. Очищенный газ отделяется от абсорбента и направляется для дальнейшего использования в систему промыслового газосбора через патрубок 15.

Отреагировавший абсорбент переливается через периферийную перегородку 9 и через дополнительный пеносборник по трубопроводу 12 сливается в отсек 17 емкости 7 отстоя абсорбента. Образовавшаяся сера осаждается в коническом днище отсека 17. Абсорбент через фильтрующую перегородку 16 перетекает в отсек 18, поступает в башмак 19 эрлифта 5 и по его подъемной трубе поднимается в вертикальную колонну 3. При прохождении подъемной трубы абсорбент регенерируется кислородом воздуха, нагнетаемого компрессором 6 по трубопроводу 20 сжатого воздуха. Воздух, выделившийся из абсорбента, через патрубок 14 уходит в атмосферу.

Восстановленный абсорбент через пеносборник поступает в барботажный абсорбер 10, где повторно производит очистку нефтяного газа от сероводорода.

При нижнем положении золотника 27 трубопровод 20 сжатого воздуха через отверстия 37 и 38 в корпусе воздухораспределителя 28, сквозное отверстие 36 в золотнике сообщается с приемным трубопроводом 39 эжектора 40, который посредством всасывающего трубопровода 43, отверстие 41 в корпусе воздухораспределителя и отверстие 42 в стенке золотника сообщается с внутренней полостью нутч-фильтра, создавая в нем разрежение.

Атмосферным давлением абсорбент с диспергированной в нем серой из конусного днища отсека 17 по трубопроводу 22 через обратный клапан 23 заполняет внутреннюю полость нутч-фильтра. Поплавок 29 поднимается вместе с уровнем абсорбента по штоку 30, сжимая пружину 31 до упора в квадратную направляющую часть штока золотника, удерживаемого в нижнем положении фиксатором 47. Когда усилие, создаваемое поплавком, преодолевает удерживающее усилие фиксатора, золотник перемещается в верхнее положение, которое также фиксируется фиксатором 47 и углублением на цилиндрической поверхности золотника. При этом сжатый воздух по трубопроводу 20 через отверстие 41 в корпусе воздухораспределителя и отверстие 42 в стенке золотника поступает во внутреннюю полость нутч-фильтра, вытесняя абсорбент через фильтрующую перегородку 24, через обратный клапан 26, трубопровод 25 в отсек 18 к башмаку эрлифта. Уменьшение уровня абсорбента в полости нутч-фильтра приводит к перемещению поплавка по штоку золотника до упора в упорную шайбу. Весом поплавка преодолевается удерживающее сопротивление фиксатора и золотник перемещается в крайнее нижнее положение. На этом заканчивается цикл фильтрации абсорбента в нутч-фильтре и начинается цикл всасывания из отстойной емкости в вышеописанной последовательности.

Сера, осаждаемая на фильтрующей перегородке 24, по мере накопления выгружается через люк 48.

В случае прекращения подачи воздуха в трубопровод 20 компрессором 6, вызванном отключением электроэнергии или поломкой, закрывается нормально открытый исполнительный механизм 46, предотвращая поступление неочищенного газа в установку. Это исключает возможность нарушения технологического цикла очистки нефтяного газа от сероводорода.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ОЧИСТКИ НЕФТЯНОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА С ПОЛУЧЕНИЕМ СЕРЫ, содержащая трубопровод подачи нефтяного газа, соединенный с сепаратором и барботажным абсорбером, имеющим патрубок выхода очищенного газа, регенератор абсорбента, соединенный с пеносборником, емкость отстоя абсорбента, циркуляционный насос и фильтр, отличающаяся тем, что она снабжена вертикальной колонной с установленной в ней двумя коаксиальными цилиндрическими перегородками и дополнительным пылесборником, циркуляционный насос выполнен в виде эрлифта, подъемная труба которого является одновременно регенератором абсорбента, верхняя часть подъемной трубы эрлифта размещена в осевой части вертикальной колонны, а башмак помещен в емкость отстоя абсорбента, при этом барботажный отстойник и пеносборник размещены в кольцевых отсеках вертикальной колонны, образованных коаксиальными перегородками, из которых центральная не доходит до низа, а периферийная - до верха колонны, причем барботажный абсорбер размещен в отсеке между перегородками, пеносборник - в отсеке между подъемной трубой эрлифта и центральной перегородкой, а в отсеке между периферийной перегородкой и стенкой вертикальной колонны размещен дополнительный пеносборник, при этом верхний конец подъемной трубы эрлифта не доходит до верха вертикальной колонны и расположен выше края перегородки, а дополнительный пеносборник соединен трубопроводом с емкостью отстоя абсорбента, в придонной части которой размещен конец входного патрубка фильтра, а конец сливного патрубка фильтра соединен с отсеком отстойной емкости, в котором размещен башмак эрлифта.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что емкость отстоя абсорбента выполнена подземной, при этом верхняя и боковые стенки теплоизолированы, а высота емкости превышает глубину промерзания грунта климатического района применения установки.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что фильтр выполнен в виде нутч-фильтра, снабженного золотниковым воздухораспределителем, корпус которого отдельными трубопроводами сообщен с источником сжатого воздуха, с полостью фильтра и со всасывающей линией эжектора, а золотник взаимодействует с подпружиненным поплавком, установленным в полости фильтра, при этом всасывающая линия эжектора соединена с полостью фильтра, а напорная - с атмосферой при нижнем положении золотника, а при верхнем положении золотника полость фильтра сообщена с трубопроводом сжатого воздуха.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в емкости отстоя абсорбента установлена вертикальная перегородка, которая делит емкость на два отсека, в одном из которых размещен башмак эрлифта и в него подведен сливной патрубок нутч-фильтра, а в другом, выполненном с коническим днищем, - конец входного патрубка нутч-фильтра, при этом верхняя часть перегородки выполнена сетчатой.

РИСУНКИ

Рисунок 1