Установка регенерации гликоля

Изобретение относится к установкам регенерации гликоля с использованием вакуума, которые находят применение в процессах абсорбционной осушки углеводородного газа от влаги. Изобретение может быть использовано в газовой, нефтяной и других отраслях промышленности. Установка включает трубопровод подачи насыщенного гликоля, подключенный через эжектор к атмосферной колонне-десорберу, у которой патрубок выхода частично регенерированного гликоля соединен с вакуумной колонной, снабженной нижним патрубком отвода регенерированного гликоля и верхним патрубком отвода паров, подключенным к пассивному соплу эжектора. При этом на трубопроводе подачи насыщенного гликоля выполнен участок с двумя параллельными линиями, на одной из которых установлен эжектор с измерителем расхода перед его активным соплом, который связан с регулирующим клапаном, установленным на одной из линий, а вакуумная колонна выполнена в виде массообменной колонны, снабжена глухой тарелкой с расположенным над ней патрубком отвода воды, охлаждающим змеевиком в верхней части и контактным устройством с низким гидравлическим сопротивлением в нижней части. Изобретение позволяет обеспечить эффективную регенерацию гликоля в вакуумной колонне и разгрузку атмосферной колонны-десорбера. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к установкам регенерации гликоля с использованием вакуума, создаваемого эжектором, которые находят применение в процессах абсорбционной осушки углеводородного газа от влаги. Изобретение может быть использовано в газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.

Известен процесс регенерации гликоля по патенту Франции FR 2754736, В 01 D 53/26, С 07 С 31/20, опубл. 24.04.1998 г., который осуществляется на установке, включающей трубопровод подачи используемого для осушки газа насыщенного гликоля, соединенный с атмосферной колонной дистилляции - колонной-десорбером, - патрубок выхода частично регенерированного гликоля которой подключен к вакуумной колонне, снабженной нижним патрубком отвода регенерированного гликоля и верхним патрубком отвода паров, подключенным через вакуумный насос к средней части атмосферной дистилляционной колонны.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются:

- подключение трубопровода подачи насыщенного гликоля к атмосферной колонне-десорберу для частичной регенерации;

- подключение патрубка выхода частично регенерированного гликоля атмосферной колонны-десорбера к вакуумной колонне;

- наличие у вакуумной колонны нижнего патрубка отвода регенерированного гликоля и верхнего патрубка отвода паров, подключенного через устройство для создания вакуума к колонне-десорберу.

Недостатком данной установки является то, что на вакуумной колонне нет отвода воды, и ее пары вместе с парами несконденсированного гликоля через вакуумный насос направляются в колонну-десорбер, тем самым дополнительно загружая колонну-десорбер и увеличивая энергозатраты вакуумного насоса, перекачивающего дополнительный объем сырья. Кроме того, использование вакуумного насоса приводит к дополнительным энергозатратам для его привода.

Известна установка регенерации гликоля, используемая в процессе осушки газа по патенту РФ №2155092, В 01 D 53/26; 53/14, опубл. 27.08.2000 г., включающая трубопровод подачи насыщенного гликоля, используемого для осушки газа, соединенный с атмосферной колонной дистилляции - колонной-десорбером, - патрубок выхода частично регенерированного гликоля которой подключен к вакуумной колонне с подогревом нижней части, снабженной глухой тарелкой с расположенным над ней патрубком отвода регенерированного гликоля и конденсатором в верхней части, нижним патрубком отвода остатка и верхним патрубком отвода несконденсированных паров, подключенным через вакуумный насос к средней части атмосферной дистилляционной колонны.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются:

- подключение трубопровода подачи насыщенного гликоля к атмосферной колонне-десорберу для частичной регенерации;

- подключение патрубка выхода частично регенерированного гликоля атмосферной колонны-десорбера к вакуумной колонне;

- подключение верхнего патрубка отвода паров вакуумной колонны через устройство для создания вакуума к колонне-десорберу;

- наличие в вакуумной колонне глухой тарелки с расположенным над ней патрубком отвода конденсируемого продукта, охлаждающего змеевика в верхней части и контактных устройств в нижней части.

Недостатком такой установки является низкая эффективность регенерации гликоля в вакуумной колонне ввиду сложности обеспечения испарения и организации отвода регенерированного гликоля. Для организации отвода регенерированного гликоля с глухой тарелки требуется сильный подогрев низа колонны, чтобы обеспечить испарение всего гликоля вместе в парами воды. Кроме того, при данной конструкции вакуумной колонны проблематично добиться качественного отделения и соответственно отвода глубоко регенерированного гликоля, так как в верхней части колонны, благодаря охлаждению змеевиком, происходит однократная конденсация паров воды и гликоля; поэтому вместе с гликолем на глухой тарелке неминуемо окажется сконденсировавшаяся вода, которая попадет в поток отводимого с тарелки регенерированного гликоля, ухудшая его качество. Все это снижает эффективность регенерации гликоля. Кроме того, отводимые через вакуумный насос с верха вакуумной колонны пары содержат, помимо воды, значительное количество гликоля, что дополнительно загружает колонну-десорбер и повышает энергозатраты вакуумного насоса.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой установке является установка регенерации гликоля, описанная в книге “Осушка углеводородных газов”, Жданова Н.В., Халиф А.Л. - М.: Химия, 1984 г., с.56 и 57, включающая трубопровод подачи насыщенного гликоля с установки осушки газа в барботажных абсорберах, подключенный через сепаратор, промежуточную емкость и эжектор к атмосферной колонне-десорберу. Патрубок выхода частично регенерированного гликоля кубовой части колонны-десорбера соединен с вакуумной камерой, снабженной нижним патрубком отвода регенерированного гликоля и верхним патрубком отвода паров, подключенным к пассивному соплу эжектора.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются:

- подключение трубопровода подачи насыщенного гликоля через эжектор к атмосферной колонне-десорберу;

- соединение патрубка выхода частично регенерированного гликоля с вакуумной камерой, снабженной нижним патрубком отвода регенерированного гликоля и верхним патрубком отвода паров;

- подключение верхнего патрубка отвода паров вакуумной камеры к пассивному соплу эжектора.

Недостатком данной установки является отсутствие отделения паров воды в вакуумной камере и их отвода, в связи с чем пары воды вместе с парами гликоля попадают в пассивное сопло эжектора, дополнительно загружая атмосферную колонну-десорбер. Кроме того, в рассматриваемой установке регенерации гликоля не обеспечивается стабильная работа эжектора, соответственно уровень вакуума в вакуумной колонне колеблется в зависимости от количества гликоля, подаваемого в активное сопло эжектора, в связи с чем невозможно добиться стабильной работы эжектора и требуемого постоянного уровня вакуума в вакуумной колонне. Это снижает эффективность регенерации гликоля.

Технической задачей изобретения является обеспечение эффективной регенерации гликоля в вакуумной колонне и разгрузка атмосферной колонны-десорбера за счет обеспечения стабильного уровня вакуума в вакуумной колонне и уменьшения потока паров, поступающих в атмосферную колонну-десорбер через пассивное сопло эжектора.

Для достижения этого технического результата в установке регенерации гликоля, включающей трубопровод подачи насыщенного гликоля, подключенный через эжектор к атмосферной колонне-десорберу, у которой патрубок выхода частично регенерированного гликоля соединен с вакуумной камерой, снабженной нижним патрубком отвода регенерированного гликоля и верхним патрубком отвода паров, подключенным к пассивному соплу эжектора, на трубопроводе подачи насыщенного гликоля выполнен участок с двумя параллельными линиями, на одной из которых установлен эжектор с измерителем расхода перед его активным соплом, при этом измеритель расхода связан с регулирующим клапаном, установленным на одной из линий, а вакуумная камера выполнена в виде массообменной колонны, снабжена глухой тарелкой с расположенным над ней патрубком отвода воды, охлаждающим змеевиком в верхней части и контактным устройством с низким гидравлическим сопротивлением в нижней части.

Эжектор может быть установлен на одной из параллельных линий, являющейся байбасной, а регулирующий клапан - на другой линии, являющейся основной, или на байпасной линии перед измерителем расхода.

Также эжектор может быть установлен на одной из параллельных линий, являющейся основной, а регулирующий клапан - перед измерителем расхода или на другой линии, являющейся байпасной.

Выполнение на трубопроводе подачи насыщенного гликоля участка с двумя параллельными линиями, на одной из которых установлен эжектор с измерителем расхода перед его активным соплом, связанным с регулирующим клапаном, установленным на одной из линий, позволяет стабилизировать работу эжектора, обеспечивая постоянную подачу потока насыщенного гликоля в его активное сопло с определенным расходом и пропуская оставшуюся часть потока чрез параллельную линию. При этом в вакуумной колонне поддерживается стабильный вакуум и, соответственно, создаются оптимальные условия для эффективной окончательной регенерации гликоля.

Выполнение вакуумной камеры в виде массообменной колонны, снабженной глухой тарелкой с расположенным над ней патрубком отвода воды, охлаждающим змеевиком в верхней части и контактным устройством с низким гидравлическим сопротивлением в нижней части, позволяет создать условия для эффективного испарения воды из частично регенерированного гликоля, отделения паров воды и отвода воды с глухой тарелки. Контактное устройство с низким гидравлическим сопротивлением и большой поверхностью контакта позволяет интенсифицировать процесс испарения влаги из гликоля, осуществляя его в пленочном режиме. При этом за счет конденсации воды в верхней части вакуумной колонны создается дополнительный вакуум, что снижает потребность в вакууме, создаваемом эжектором. В связи с этим, требуемый для процесса вакуум обеспечивается меньшим количеством гликоля, проходящего через активное сопло эжектора, - достаточно вакуума, создаваемого при прохождении только части потока гликоля через эжектор. Поэтому в установке регенерации может использоваться эжектор меньшей производительности. Кроме того, из-за организации конденсации паров воды в вакуумной колонне и отвода воды с глухой тарелки уменьшается количество паров, отсасываемых через пассивное сопло эжектора, и, соответственно, объем потока, подаваемого в атмосферную колонну-десорбер, что уменьшает ее загрузку и позволяет использовать колонну с меньшими габаритами.

Установка эжектора на одной из параллельных линий, являющейся байбасной, а регулирующего клапана - на другой линии, являющейся основной или на байпасной линии перед измерителем расхода, так же, как и установка эжектора на основной линии, а регулирующего клапана - перед измерителем расхода или на байпасной линии, позволяет осуществить распределение потоков между двумя параллельными линиями на участке трубопровода подачи насыщенного гликоля таким образом, чтобы обеспечить постоянную подачу потока насыщенного гликоля в активное сопло эжектора с заданным расходом.

На чертеже представлена принципиальная схема установки регенерации гликоля.

Установка включает трубопровод подачи насыщенного гликоля 1 после абсорбера осушки сырого газа 2. На трубопроводе 1 выполнен участок с двумя параллельными линиями, на одной из которых, например на основной 3, имеется регулирующий клапан 4, связанный с измерителем расхода 5, установленным перед эжектором 6. Эжектор 6 установлен на другой параллельной линии - байпасной 7. Выход эжектора через теплообменник 8 и емкость разгазирования 9 подключен к средней части колонны-десорбера 10. Колонна-десорбер 10 представляет собой вертикальную колонну, работающую при атмосферном давлении с подогреваемой кубовой частью и охлаждающим змеевиком в верхней части. В верхней части колонны 10 имеется патрубок 11 отвода паров, а в нижней части - патрубок 12 для отвода частично регенерированного гликоля, который подключен к средней части вакуумной колонны 13, представляющей собой небольшую вертикальную колонну, работающую в режиме барометрического конденсатора и предназначенную для окончательной регенерации гликоля. Колонна 13 разделена глухой тарелкой 14 на нижнюю испарительную и верхнюю конденсационную секции. Непосредственно над тарелкой 14 имеется патрубок 15 отвода скапливающейся на ней воды. Нижняя секция колонны 13 снабжена регулярной насадкой 16 с низким гидравлическим сопротивлением, например, выполненная из перфорированного гофрированного листа или сетки, и эффективным распределителем жидкости 17, например желобчатым, для равномерного распределения частично регенерированного гликоля по сечению аппарата и насадке, а верхняя секция - охлаждающим змеевиком 18. Нижний патрубок 19 колонны 13 для отвода регенерированного гликоля через теплообменник 8, емкость 20 и насос 21 подключен к абсорберу осушки сырого газа 2, а верхний патрубок 22 - к пассивному соплу эжектора 6. Размещение эжектора 6 с установленным перед ним измерителем расхода 5 и регулирующего клапана 4 на участке с двумя параллельными линиями может быть другим. При установке эжектора 6 на байпасной линии 7 регулирующий клапан 4 может быть установлен на байпасной линии 7 перед измерителем расхода 5. А при установке эжектора 6 с измерителем расхода 5 на основной линии 3 регулирующий клапан 4 может быть установлен перед измерителем расхода или на байпасной линии 7.

Установка регенерации гликоля работает следующим образом. Насыщенный гликоль с глухой тарелки абсорбера осушки сырого газа 2 поступает в трубопровод подачи насыщенного гликоля 1 и делится на два потока. Меньший по расходу поток (30-35% от общего количества) проходит по байпасной линии 7 через эжектор 6, а большая часть проходит по основной линии 3 через клапан 4. Посредством регулирующего клапана 4 производится стабилизация расхода гликоля через эжектор, а количество гликоля, проходящего через другую линию (в данном случае основную 3), может изменяться в зависимости от количества гликоля, поступающего из абсорбера. Далее объединенный поток насыщенного гликоля проходит теплообменник 8, емкость разгазирования 9 и поступает на регенерацию при атмосферном давлении в колонну-десорбер 10, где из насыщенного гликоля удаляется 50-80% воды за счет подогрева низа колонны, и частично регенерированный гликоль поступает в вакуумную колонну 13. Окончательная регенерация гликоля происходит в вакуумной колонне за счет создания условий для испарения воды созданием вакуума и условий для конденсации и отвода воды. Распределитель жидкости 17 позволяет равномерно распределить частично регенерированный гликоль по насадке. Из гликоля, равномерно стекающего в пленочном режиме по всему объему насадки 16, обладающей низким гидравлическим сопротивлением и большой поверхностью, эффективно испаряется вода, которая конденсируется благодаря охлаждающему змеевику 18 в верхней секции вакуумной колонны 13, собирается на глухой тарелке 14 и отводится через патрубок 15. Полностью регенерированный гликоль отводится с низа колонны 13 через патрубок 19, а небольшое количество не сконденсировавшихся газов с верха колонны 13 через патрубок 22 подаются в пассивное сопло эжектора 6 и соединяются с потоком насыщенного гликоля, подаваемого на регенерацию.

1. Установка регенерации гликоля, включающая трубопровод подачи насыщенного гликоля, подключенный через эжектор к атмосферной колонне-десорберу, у которой патрубок выхода частично регенерированного гликоля соединен с вакуумной камерой, снабженной нижним патрубком отвода регенерированного гликоля и верхним патрубком отвода паров, подключенным к пассивному соплу эжектора, отличающаяся тем, что на трубопроводе подачи насыщенного гликоля выполнен участок с двумя параллельными линиями, на одной из которых установлен эжектор с измерителем расхода перед его активным соплом, при этом измеритель расхода связан с регулирующим клапаном, установленным на одной из линий, а вакуумная камера выполнена в виде массообменной колонны, снабжена глухой тарелкой с расположенным над ней патрубком отвода воды, охлаждающим змеевиком в верхней части и контактным устройством с низким гидравлическим сопротивлением в нижней части.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что эжектор установлен на одной из параллельных линий, являющейся байпасной, а регулирующий клапан установлен на другой линии, являющейся основной, или на байпасной линии перед измерителем расхода.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что эжектор установлен на одной из параллельных линий, являющейся основной, а регулирующий клапан - перед измерителем расхода или на другой линии, являющейся байпасной.