Способ очистки попутных нефтяных газов

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для дополнительной очистки попутного нефтяного газа на промыслах при применении его в качестве моторного топлива. Способ включает адсорбцию влаги и углеводородных компонентов сорбентом с последующей его регенерацией. В качестве сорбента применяют базальтовые волокна с диаметром элементарного волокна 5-8 мкм, длиной - не более 50 мм, насыпной плотностью 40-50 кг/м3 и прочностью при нагрузке 4-8 кН/м2. Адсорбцию осуществляют при температуре 18-30°C. Регенерацию сорбента выполняют в два этапа: на первом этапе регенерацию выполняют в самотечном режиме адсорбированных компонентов, а на втором этапе регенерацию выполняют в сушильном шкафу при температуре 180-200°C. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки нефтяного газа. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для дополнительной очистки нефтяных газов на промыслах при применении их в качестве моторного топлива.

После сепарации нефти на пунктах сбора и подготовки в выделенном попутном нефтяном газе остаются некоторое количество воды и тяжелых углеводородов /н-гексан, изо-гексан и др., до 0,5 г/м3/. При применении нефтяного газа в качестве моторного топлива указанные компоненты отрицательно влияют на работу двигателей внутреннего сгорания, и поэтому их необходимо удалить.

Известен способ осушки газов, включающий адсорбцию влаги гранулированным цеолитом NaA с последующей регенерацией насыпного цеолита продувкой нагретым газом /Пат. 2030199 Россия, В 01 D 53/02, 1995/.

Недостатками способа являются высокая стоимость цеолита и высокая температура регенерации сорбента /280-310°C/, приводящая к коксованию сорбента и большим энергозатратам.

Известен также способ очистки попутных нефтяных газов, включающий адсорбцию влаги и углеводородных компонентов сорбентом с последующей регенерацией сорбента, причем в качестве сорбента используют силикагель /Гухман Л.М. Подготовка газа северных газовых месторождений к дальнему транспорту. - Л.: Недра. - 1980. - С.124-127 - прототип/.

Недостатки этого способа: небольшая динамическая адсорбционная емкость сорбента /при наличии влаги в газе динамическая адсорбционная емкость составляет 0,06-0,1 г/г/, быстрое увеличение во времени гидравлического сопротивления адсорбера. Из-за измельчения сорбента при его регенерации размер гранул уменьшается от 5 мм до 1 мм, а гидравлическое сопротивление адсорбера за 6 месяцев увеличивается от 0,06 до 0,3 МПа.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в увеличении динамической адсорбционной емкости сорбента и уменьшении гидравлического сопротивления адсорбера.

Технический результат, реализуемый при использовании заявляемого изобретения - повышение эффективности очистки попутного нефтяного газа.

Для получения такого технического результата в известном способе очистки нефтяных газов, включающем адсорбцию влаги и углеводородных компонентов сорбентом с последующей регенерацией сорбента, в качестве сорбента применяют базальтовые волокна диаметром 5-8 мкм и длиной не более 50 мм, насыпной плотностью 40-50 кг/м3 и прочностью при нагрузке 4-8 кН/м2, причем адсорбцию осуществляют при температуре в диапазоне 18-30°C, а регенерацию сорбента выполняют два этапа: на первом этапе регенерацию выполняют в самотечном режиме адсорбированных компонентов, а на втором этапе - в сушильном шкафу при температуре 180-200°C. На второй этап регенерации переходят после снижения динамической адсорбционной емкости сорбента до 30% от начальной.

Сущность изобретения заключается в следующем. Применение в качестве сорбента базальтовых волокон, имеющих длину до 50 мм и прочность на раздавливание 4-8 кН/м2, существенно уменьшает опасность измельчения материала сорбента в процессе эксплуатации и тем самым замедляет повышение гидравлического сопротивления адсорбера. При этом динамическая адсорбционная емкость базальтовых волокон существенно /3-4 раза/ больше силикагеля, особенно при наличии в адсорбируемых компонентах воды.

Использование самотечного режима регенерации сорбента существенно увеличивает продолжительность цикла, особенно в тех случаях, когда необходимо выделить из газа небольшое количество воды и тяжелых углеводородов /4-7 кг/сут/.

Способ реализуется следующим образом. Нефтяной газ после предварительной подготовки на центробежном газовом сепараторе при давлении 0,25-0,4 МПа поступает в верхнюю часть адсорбера, заполненного базальтовым волокном, имеющим насыпную плотность 40-50 кг/м3, динамическую адсорбционную емкость 0,2-0,4 г/г /экспериментально доказано, что динамическая адсорбционная емкость базальтовых волокон с насыпной плотностью 40-50 кг/м3, диаметром 5-8 мкм и длиной до 50 мм при наличии влаги в газе 0,05-0,1 г/м3 составляет 0,2-0,4 г/г/. Контактирование газа с сорбентом ведут со скоростью 0,09-0,15 м/с при температуре 18-30°C.

Регенерацию сорбента осуществляют в два этапа. На первом этапе регенерацию выполняют в самотечном режиме адсорбированных компонентов при температуре адсорбции 18-30°C. После снижения динамической адсорбционной емкости сорбента до 30% /дальнейшее снижение динамической адсорбционной емкости приводит к существенному снижению продолжительности цикла, что не целесообразно/ переходят на второй этап - регенерации сорбента в сушильном шкафу. При этом температуру в шкафу поднимают до 180-200°C со скоростью 50-60°C в час. Продолжительность цикла в самотечном режиме /первый этап регенерации/ достигает до 6 дней.

Пример. Попутный нефтяной газ ЗАО «Соболиное» производительностью 16000 м3/сут с давлением 0,35 МПа, содержанием тяжелых углеводородов /н-гексан, изо-гексан/ и воды 0,3 г/м3 при температуре 18°C подают в верхнюю часть адсорбера, заполненного базальтовым волокном насыпной плотностью 50 кг/м3. Скорость движения потока газа 0,11 м/с. Температуру адсорбции поддерживают теплообменником на уровне 25°C, температуру регенерации в сушильном шкафу - 190°C. Такую скорость потока газа в адсорбере обеспечивается при внутреннем диаметре адсорбера 1,0 м и коэффициенте свободного сечения 0,5. Время контакта при высоте адсорбера 1,27 м равна 11,5 с, масса сорбента 100 кг. Динамическая адсорбционная емкость равна 0,3 г/г. За сутки из газа необходимо выделить 4,5 кг воды и тяжелых углеводородов. С учетом динамической адсорбционной емкости сорбента адсорбер может выделить 100×0,3=30 кг указанных компонентов. Продолжительность цикла адсорбции равна 30:4,5=6,7 сут. После этого первый адсорбер /применяется двухадсорберная система очистки/ переключают на регенерацию /первый этап регенерации/, а второй адсорбер - на адсорбцию. В первом адсорбере происходит отекание адсорбирванных компонентов и охлаждение сорбента. Затем через 6 суток снова процесс очистки переключают на первый адсорбер. В процессе работы динамическая адсорбционная емкость уменьшается. После снижения ее до 30% от первоначальной регенерацию сорбента выполняют в сушильном шкафу при температуре 190°C /второй этап регенерации/. Для этого базальтовые волокна в адсорбере размещают в кассетах, торцевые стенки которых снабжены металлическими сетчатыми крышками, с возможностью замены сорбента. Для регенерации кассеты извлекаются из адсорбера и устанавливаются в сушильном шкафу.

В процессе адсорбции тяжелых углеводородов и воды одновременно происходит стекание их под действием гравитационных сил. При этом продолжительность цикла увеличивается. Оптимальная продолжительность цикла определяется опытным путем.

Основные характеристики базальтовых волокон производства из базальтового щебня Ивано-Долинского карьера.

Диаметр элементарного волокна, мкм5-8
Длина элементарного волокна, не более, мм50
Температура применения, °CОт -260 до +750

Стоек к воздействию агрессивных сред и нефтепродуктов.

Химический состав базальтов Ивано-Долинского месторождения, оксиды и массовая доля, %: SiO2 /49.46/, TiO2 /3,08/, Al2О3 /14,49/, Fe2О3 /4.42/, К2O /1,69/, Н2O /1.16/, MnO /0,17/, FeO /5,1/, MgO /5,1/, CaO /8,5/, Р2O5 /0,2/, CO2 /0,2/, Na2O /2,1/.

В таблице приведены сравнительные характеристики предлагаемого сорбента /базальтовых волокон/ и известного сорбента /силикагеля/. Как вытекает из приведенных данных, динамическая адсорбционная емкость базальтовых волокон при одних и тех же условиях эксплуатации существенно /2-4 раза/ больше, чем силикагеля. Благодаря высокой механической прочности базальтовых волокон и большой длине /до 50 мм/ они более устойчивые к ударным нагрузкам, возникающим при переходе на регенерацию и других переходных процессах. Кроме того, из-за малой объемной плотности и высокой удельной поверхности данного материала обеспечивается более эффективный массообмен, чем гранулы силикагеля.

Таким образом, применение в качестве сорбента базальтового волокна, осуществление двухэтапной регенерации сорбента существенно увеличивает динамическую адсорбционную емкость и повышает эффективность очистки нефтяных газов, что увеличивает срок службы двигателей внутреннего сгорания, работающих на очищенном газе.

Таблица
ПоказателиСпособ
ПредлагаемыйИзвестный
Динамическая адсорбционная емкость, г/г0,2-0,40,06-0,1
Температура адсорбции, °C18-3025-30
Температура регенерации, °C180-200120-140
Увеличение гидравлического сопротивления после 6 мес.
эксплуатации, МПаот 0,06 до 0,1от 0,06 до 0,3
Характеристика базальтовых волокон:
насыпная плотность, кг/м340-50-
длина, не более, мм50-
удельная адсорбционная
емкость, м2/кг50-60-
Характеристика силикагеля:
насыпная плотность, кг/м3-750-800
диаметр частиц, мм-4-5
Продолжительность цикла, сутдо 60,3

1. Способ очистки попутных нефтяных газов, включающий адсорбцию влаги и углеводородных компонентов сорбентом с последующей регенерацией сорбента, отличающийся тем, что в качестве сорбента применяют базальтовые волокна с диаметром элементарного волокна 5-8 мкм, длиной не более 50 мм, насыпной плотностью 40-50 кг/м3 и прочностью при нагрузке 4-8 кН/м2, причем адсорбцию осуществляют при температуре 18-30°C, а регенерацию сорбента выполняют в два этапа: на первом этапе регенерацию выполняют в самотечном режиме адсорбированных компонентов, а на втором этапе регенерацию выполняют в сушильном шкафу при температуре 180-200°C.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на второй этап регенерации переходят после снижения динамической адсорбционной емкости сорбента до 30%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии определения удельного уноса абсорбента при осушке природного или попутного газа. .

Изобретение относится к способам осушки газа и может быть применено для подготовки природных и нефтяных газов к транспорту и переработке. .

Изобретение относится к способам регенерации углеводородных абсорбентов, например поглотителей влаги - гликолей, которые используются для извлечения водяных паров в установках осушки природных и нефтяных газов при подготовке их к транспорту.

Изобретение относится к промысловой обработке, главным образом осушке газов, и может быть применено для подготовки природных и попутных газов к транспорту и низкотемпературной обработке.
Изобретение относится к промысловой подготовке природного газа к дальнему транспорту. .

Изобретение относится к системам снабжения сухим сжатым воздухом пневматических устройств подвижных составов железнодорожного транспорта. .

Изобретение относится к области осушки газа. .

Изобретение относится к способам регенерации насыщенного раствора гликоля, используемого в процессе подготовки природного газа к транспорту, и может быть применено в газовой и нефтяной промышленности, а также при разделении жидких термолабильных веществ, продуктом деструкции которых являются коррозионно-активные компоненты.

Изобретение относится к области очистки газа от примесей, преимущественно от различного рода жидких сред, и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для осушки газа. .

Изобретение относится к технике очистки загрязненного воздуха от газообразных и твердых аэрозольных вредных веществ. .

Изобретение относится к технологии очистки воздуха от оксида углерода. .

Изобретение относится к способам получения пресной воды из атмосферного воздуха в удаленных, засушливых или безводных районах. .

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способам извлечения летучих химических соединений из газовоздушных смесей. .

Адсорбер // 2257944
Изобретение относится к устройствам для разделения газов адсорбцией, в частности к адсорберам для осуществления циклического адсорбционно-десорбционного процесса разделения воздуха.

Изобретение относится к области сорбционной нейтрализации газов. .

Изобретение относится к конструкции адсорбционных аппаратов и может быть использовано в различных отраслях промышленности для адсорбционной очистки жидкостных и газовых потоков от примесей.

Изобретение относится к тонкой очистке рабочих растворов алканоламинов в процессе абсорбционной очистки природных, нефтяных, нефтезаводских и других углеводородных газов от кислых компонентов.

Изобретение относится к устройствам для разделения газов адсорбцией и может быть использовано при разделении воздуха путем короткоцикловой безнагревной адсорбции с получением газовой смеси с повышенным содержанием кислорода
Наверх