Способ регенерации цеолита процесса осушки и очистки природного газа от сернистых соединений

 

Изобретение относится к адсорбционной очистке природных, нефтяных и других углеводородных газов и может быть использовано в газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности для регенерации цеолитов процесса осушки и очистки газа от сернистых соединений. Способ регенерации цеолита процесса осушки и очистки природного газа от сернистых соединений включает последовательную продувку цеолита нагретым газом регенерации и газом охлаждения, в качестве которых используют осушенный и очищенный от сернистых соединений природный газ, причем газ охлаждения перед продувкой цеолита подвергают низкотемпературной конденсации и ректификации с выделением углеводородов С2 и выше, остаточных количеств сернистых соединений и влаги, оставшуюся метановую фракцию компримируют и очищают от паров компрессорного масла, а после продувки цеолита дополнительно нагревают и используют в качестве газа регенерации. Метановую фракцию очищают от паров компрессорного масла путем продувки через слой отработанного цеолита, исчерпавшего свою адсорбционную емкость в основном процессе. Насыщенный газ регенерации используют в качестве топливного газа на нужды производства. Предлагаемый способ обеспечивает высокое качество регенерации цеолита и увеличение срока его службы, а также получение дополнительного полезного продукта: этановой и широкой фракции легких углеводородов. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к адсорбционной очистке природных, нефтяных и других углеводородных газов и может быть использовано в газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности для регенерации цеолитов процесса осушки и очистки газа от сернистых соединений.

Известен способ регенерации адсорбента путем нагрева слоя продувкой через него нагретого газа до 320 - 380 град.C, причем в качестве газа регенерации используют часть сырого газа в количестве 17-23% от поступающего на осушку и очистку [1].

Недостатком известного способа является низкое качество регенерации адсорбента вследствие повторной адсорбции в процессе регенерации компонентов сырого газа, используемого в качестве газа регенерации.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является способ регенерации цеолита процесса осушки и очистки природного газа от сернистых соединений, включающий продувку цеолита нагретым до 300 - 350 град. С газом регенерации с последующим охлаждением цеолита путем продувки газом охлаждения, при этом газ регенерации сжигают на факеле. В качестве газов регенерации и охлаждения цеолита используют осушенный и очищенный от сернистых соединений природный газ, т.е. товарный газ, в количестве 5-15% (в пересчете на сырой газ) от поступающего на осушку и очистку [2].

Недостатками известного способа являются снижение адсорбционной емкости цеолита в процессе его охлаждения вследствие поглощения тяжелых углеводородов и остаточных количеств влаги и сернистых соединений из газа охлаждения, в качестве которого используют очищенный природный (товарный) газ, что приводит к сокращению продолжительности цикла адсорбции и к преждевременной замене цеолита, а также потере значительного количества ценных компонентов природного газа вследствие сжигания газа регенерации на факеле.

Предлагаемый способ регенерации цеолита процесса осушки и очистки природного газа от сернистых соединений решает задачу повышения качества регенерации и увеличения срока службы цеолита, а также повышения экономичности процесса за счет извлечения дополнительного количества ценных компонентов из природного газа.

Поставленная задача достигается тем, что согласно способу регенерации цеолита процесса осушки и очистки природного газа от сернистых соединений, включающему последовательную продувку цеолита нагретым газом регенерации и газом охлаждения, в качестве которых используют осушенный и очищенный от сернистых соединений природный газ, газ охлаждения перед продувкой цеолита подвергают низкотемпературной конденсации и ректификации с выделением углеводородов C2 и выше, остаточных количеств сернистых соединений и влаги, оставшуюся метановую фракцию компримируют и очищают от паров компрессорного масла, а после продувки цеолита дополнительно нагревают и используют в качестве газа регенерации. Другим отличием заявляемого способа является то, что метановую фракцию очищают от паров компрессорного масла путем продувки через слой отработанного цеолита, исчерпавшего свою адсорбционную емкость в основном процессе. Насыщенный газ регенерации используют в качестве топливного газа на нужды производства.

Получаемый технический результат состоит в следующем: - предварительное выделение из газа, предназначенного для охлаждения цеолита, углеводородов C2 и выше, остаточных количеств сернистых соединений и влаги и использование в качестве газов регенерации и охлаждения оставшейся метановой фракции позволяет исключить адсорбцию тяжелых углеводородов и остаточных количеств сернистых соединений и воды в процессе охлаждения цеолита и сохранить восстановленный в процессе регенерации уровень его адсорбционной емкости, что, в свою очередь, позволяет изменить циклограмму работы адсорбера в сторону увеличения продолжительности цикла адсорбции, сократить количество циклов регенерации в год и, следовательно, увеличить срок службы цеолита; - предварительное выделение из газа охлаждения цеолита углеводородов C2 и выше позволяет значительно снизить потери ценных компонентов природного газа, получить дополнительные полезные продукты: этановую (C2) и широкую фракцию легких углеводородов (C3 и выше), что повышает экономичность процесса переработки природного газа; - компримирование метановой фракции позволяет повысить до требуемого уровня давление газов регенерации и охлаждения, резко сниженное при выделении из газа охлаждения углеводородов C2 и выше на стадии низкотемпературной конденсации и ректификации за счет дросселирования, при этом происходит унос газом паров масла из дожимной компрессорной станции; - очистка метановой фракции от паров компрессорного масла предотвращает отравление цеолита при его продувке газом охлаждения и прогар змеевика печи при его последующем нагревании; для этого используют согласно предлагаемому техническому решению исчерпавшие свой ресурс, т. е. отработанные, цеолиты, которые еще сохраняют некоторую адсорбционную емкость, достаточную для поглощения паров масла. Это исключает дополнительные затраты на очистку газа регенерации и охлаждения цеолита от паров компрессорного масла и не приводит к снижению экономичности процесса регенерации.

На чертеже приведена упрощенная блок-схема, иллюстрирующая предлагаемый способ.

Способ осуществляют следующим образом.

Отделяют часть газа, прошедшего осушку и очистку, от сернистых соединений (сероводорода и меркаптанов), т.е. часть товарного газа, выходящего из адсорберов 1 и 2 по линии 3, и направляют ее по линии 4 на установку 5 низкотемпературной конденсации и ректификации, где газ конденсируют за счет дроссельного эффекта и холодильных циклов и последовательно выделяют фракции углеводородов C2 и выше с остаточными количествами сероводорода и меркаптанов. Этановую (C2) и широкую фракцию легких углеводородов (C3 и выше) направляют на дальнейшую переработку по линиям 6. Оставшуюся метановую фракцию направляют на дожимную компрессорную станцию 7 для повышения давления до требуемого для процесса регенерации уровня (до 48 атм), затем пропускают ее через блок 8 очистки от паров компрессорного масла, уносимых газом из дожимной компрессорной станции 7, включающий в т.ч. адсорбер с отработанным цеолитом. Метановую фракцию после блока 8 очистки от паров компрессорного масла направляют по линии 9 в качестве газа охлаждения в адсорбер 1, прошедший цикл регенерации цеолита, где она, охлаждая цеолит, нагревается; затем метановую фракцию направляют по линии 10 в печь 11 нагрева газа регенерации для нагревания до 300 - 350 град. C и далее уже в качестве газа регенерации по линии 12 в адсорбер 2 для регенерации цеолита. В результате нагревания слоя цеолита происходит выделение и эвакуация с газом (метановой фракцией) адсорбированных компонентов: воды, сероводорода и меркаптанов. Насыщенный газ регенерации отводят по линии 13 и используют в качестве топливного газа на нужды производства. Далее цеолит в адсорбере 2 охлаждают (по вышеописанной схеме) путем продувки через его слой следующей порции газа охлаждения. При этом адсорбционная емкость цеолита, восстановленная в процессе регенерации, практически не снижается, т.к. в газе охлаждения (так же, как и газе регенерации) содержание тяжелых углеводородов, паров воды и сернистых соединений снижено по сравнению с товарным газом в 2-3 раза.

Проведены опытно-промышленные испытания предлагаемого способа на Оренбургском гелиевом заводе. В таблице 1 представлены состав сырого газа (на входе в адсорбер), состав осушенного и очищенного от сернистых соединений газа, т. е. товарного газа (на выходе из адсорбера), который применяется в качестве газов регенерации и охлаждения цеолита в способе по прототипу, и состав газа после блока низкотемпературной конденсации и ректификации, дожимной компрессорной станции и блока очистки от паров компрессорного масла, который использовали в качестве газов регенерации и охлаждения цеолита по предлагаемому способу.

Как видно из таблицы 1, состав газов регенерации и охлаждения по предлагаемому способу значительно отличается от состава товарного газа, применяемого в качестве газа регенерации и охлаждения согласно способу-прототипу, количественным содержанием сероводорода, углекислого газа, меркаптанов, воды (точка росы) и углеводородов C2 и выше. Применение значительно более чистого и сухого газа, представленного, в основном, метаном, в качестве газов регенерации и охлаждения цеолита по предлагаемому способу обеспечивает более качественную регенерацию цеолита.

Результаты опытно-промышленных испытаний предлагаемого способа в сравнении с прототипом представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый способ позволяет за счет обеспечения более высокой степени регенерации цеолита достичь увеличения продолжительности цикла адсорбции, снижения числа циклов регенерации, определяющих срок службы цеолита, и, кроме того, улучшения качества товарного газа. При этом ожидаемый годовой объем выделенных на стадии низкотемпературной конденсации и ректификации углеводородов С2 и выше из газа регенерации и охлаждения составит 82 тыс. тонн при объеме газа регенерации и охлаждения 1200 млн. м³ в год.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает не только более высокую степень регенерации и увеличение срока службы цеолита, но и получение дополнительного полезного продукта: этановой и широкой фракции легких углеводородов.

Источники информации 1. Энциклопедия газовой промышленности. Под редакцией К. С. Басниева. М. , Акционерное общество ТВАНТ, 1994 г., с. 328.

2. Технология переработки сероводородсодержащего природного газа и конденсата. Под ред. В.И.Вакулина. Оренбург, 1990 г., с.96 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ регенерации цеолита процесса осушки и очистки природного газа от сернистых соединений, включающий последовательную продувку цеолита нагретым газом регенерации и газом охлаждения, в качестве которых используют осушенный и очищенный от сернистых соединений природный газ, отличающийся тем, что газ охлаждения перед продувкой цеолита подвергают низкотемпературной конденсации и ректификации с выделением углеводородов C2 и выше, остаточных количеств сернистых соединений и влаги, оставшуюся метановую фракцию компримируют и очищают от паров компрессорного масла, а после продувки цеолита дополнительно нагревают и используют в качестве газа регенерации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что метановую фракцию очищают от паров компрессорного масла путем продувки через слой отработанного цеолита.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2