Способ регенерации насыщенного раствора абсорбента - триэтиленгликоля
Владельцы патента RU 2307699:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" (RU)
Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для использования на установках промысловой подготовки природного газа к магистральному транспорту. Насыщенный раствор триэтиленгликоля подают на установку регенерации. В трубчатой печи его нагревают до температуры 207÷215°С с сохранением однофазного состояния и обеспечением рециркуляции через печь. Не более 30% регенерированного раствора триэтиленгликоля подают на очистку от примесей и нагревают в печи установки очистки от примесей до температуры 207÷225°С. Очищенный от примесей раствор триэтиленгликоля направляют на установку осушки газа. Изобретение повышает концентрацию триэтиленгликоля при регенерации выше 99 мас.%, уменьшает коррозионное воздействие абсорбента на оборудование регенерации при сохранении материалоемкости установки. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для использования на установках промысловой подготовки природного и попутного нефтяного газов к магистральному транспорту.
Наиболее близким аналогом к данному изобретению является способ регенерации абсорбента - триэтиленгликоля (ТЭГ), включающий вывод его из абсорбера установки осушки природных и нефтяных газов, подачу последнего в десорбер, разделенный полуглухой тарелкой, подогрев в трубчатой печи с поддержанием однофазного состояния ТЭГа в количестве, необходимом для получения заданной концентрации регенерированного раствора абсорбента и определяемом кратностью рециркуляции раствора ТЭГа через печь, определяемой согласно математическому расчету (см. патент RU №2023484, МПК В01D 53/26, опубл. 30.11.94 г.).
При работе установки по известному способу регенерации раствора с использованием водогликолевой смеси, подаваемой в печь, не достигается полная очистка раствора ТЭГа от легких примесей, в том числе кислот, которые способствуют разложению гликолей и увеличивают коррозионную активность.
При создании изобретения решались технические задачи повышения концентрации триэтиленгликоля при регенерации выше 99 мас.%, уменьшения коррозионного воздействия абсорбента на оборудование регенерации при сохранении материалоемкости установки.
Поставленные технические задачи решаются в способе регенерации абсорбента - ТЭГа, включающем подачу насыщенного раствора ТЭГа на установку регенерации, его нагрев в трубчатой печи установки с сохранением однофазного состояния и обеспечением рециркуляции через печь, подачу регенерированного раствора ТЭГа на установку осушки газа, при этом при регенерации ТЭГ нагревают до температуры 207-215°С, а не более 30% регенерированного раствора ТЭГа подают на очистку от примесей и нагревают в печи установки очистки от примесей до температуры 207-225°С, а очищенный от примесей раствор ТЭГа направляют на установку осушки газа.
Данное изобретение иллюстрируется принципиальной технологической схемой осуществления способа регенерации насыщенного абсорбента.
Технологическая схема состоит из установки вакуумной регенерации ТЭГа 1 и установки очистки от примесей ТЭГа 2.
Установка 1 состоит из выветривателя 3, рекуперативного теплообменника 4, колонны 5, насоса 6, печи 7, регулятора 8, емкости 9 и насоса 10. Установка 2 состоит из рекуперативного теплообменника 11, выпарного аппарата 12, печи 13, насоса 14, регулятора 15, холодильников 16 и 17, емкостей 18 и 19 и насоса 20.
Способ осуществляется следующим образом.
Восстановление концентрации насыщенного раствора ТЭГа производят на установке вакуумной регенерации ТЭГа 1. Насыщенный раствор ТЭГа из установки осушки (на схеме не показана) направляется в выветриватель 3 и затем через рекуперативный теплообменник 4 поступает в колонну 5, где производится восстановление концентрации методом ректификации. Из нижней части колонны 5 частично регенерированный раствор ТЭГа насосом 6 подают в трубчатую печь 7, где нагрев раствора осуществляется в жидкофазном состоянии при избыточном давлении, превышающем давление упругости паров раствора при максимальной температуре в печи, то есть без испарения в печи, с последующим снижением давления на входе в колонну 5. Данное решение обеспечивает равномерный регулируемый нагрев раствора ТЭГа и исключает попадание кислорода из-за подсоса воздуха. При необходимости осуществляют рециркуляцию растворов ТЭГа через печь. Для предотвращения отложений на поверхности труб печи и, соответственно, повышения температуры стенки скорость циркуляции раствора ТЭГа принимают не ниже 1...2 м/сек. Нагретый в печи 7 раствор ТЭГа до температуры 207-215°С подают в колонну 5 через регулятор 8, который поддерживает необходимое давление в печи. Режим работы установки регенерации 1 определяют необходимой концентрацией регенерированного ТЭГа. Регенерированный раствор ТЭГа проходит теплообменник 4 и поступает в емкость 9, откуда направляется на установку осушки газа (на схеме не показана).
Очистку ТЭГа от нелетучих, малолетучих и легколетучих примесей производят на установке 2.
Не более 30% регенерированного ТЭГа насосом 10 через рекуперативный теплообменник 11 подают в выпарной аппарат 12. В выпарном аппарате поддерживают необходимую температуру путем регулирования нагрева циркулирующего раствора на выходе из печи 13. Подача на установку очистки более 30% регенерированного раствора ТЭГа приведет к резкому увеличению материалоемкости, удорожанию установки и эксплуатационных затрат.
В печь 13 раствор ТЭГа подается из выпарного аппарата 12 насосом 14. Нагрев осуществляется под избыточным давлением, которое поддерживается регулятором 15 на 0,2...0,3 МПа выше давления кипения раствора при температуре выхода из теплообменника 11. Нагретый раствор ТЭГа до температуры 207-225°С через регулятор 15 поступает в выпарной аппарат 12, где давление снижается и происходит кипение части раствора.
Смесь нелетучих и малолетучих примесей и частично ТЭГа с низа выпарного аппарата 12 выводят на утилизацию. Дистиллят (смесь паров ТЭГа и легколетучих примесей) выводят из выпарного аппарата на охлаждение и конденсацию в холодильнике 16 и подают в первую сборную емкость 18. Из емкости 18 очищенный раствор ТЭГа, который содержит незначительное количество легколетучих примесей, возвращают на установку осушки газа. Паровую фазу из сборника 18 подают в холодильник 17 и образовавшийся конденсат, который содержит легколетучие примеси (вода, метанол, кислотосодержащие, альдегиды) и незначительное количество ТЭГа, подают во вторую сборную емкость 19, откуда направляют на утилизацию насосом 20. Несконденсированные пары из емкости 19 выводятся на утилизацию.
Способ был испытан на одном из УКПГ Тюменской обл., Россия.
В представленной таблице сравниваются показатели работы УКПГ по известному и предлагаемому способам при сопоставимых условиях проведения процессов в компрессорный период эксплуатации. Из сравнения показателей следует, что предлагаемый способ за счет увеличения температуры регенерации обеспечивает получение ТЭГа более высокой концентрации и, соответственно, более высокое качество осушенного газа на выходе установки (точку росы газа по воде). Достигается качественная очистка гликоля от вредных примесей, что обеспечивает меньший унос капельного абсорбента, уменьшение коррозионного воздействия абсорбента на оборудование регенерации и увеличение межремонтного периода основного оборудования. Увеличение температуры нагрева при очистке кратковременно и не приведет к увеличению деструкции. За счет увеличения температуры нагрева при очистке гликоля уменьшаются энергозатраты и металлоемкость установки. Предлагаемый способ обеспечивает снижение эксплуатационных расходов по установке промысловой подготовки газа производительностью 70 млн.м2/сут. около 300 тыс. американских долларов в год.
По совокупности параметров предлагаемый способ имеет технологические и экономические преимущества перед известным способом при использовании на установках промысловой подготовки природного газа к магистральному транспорту.
| Таблица | ||
| Показатели | Известный способ | Предлагаемый способ |
| Производительность УКПГ, млн.м3/сут. | 70 | 70 |
| Температура ТЭГа при регенерации, °С | ||
| на выходе из печи | 206 | 215 |
| в кубе колонны | 197 | 206 |
| Температура ТЭГа при очистке, °С | ||
| нагрева | 206 | 225 |
| в кубе | 200 | 215 |
| Достигаемая концентрация регенерированного ТЭГа, мас.% (при давлении в кубе колонны 26,7 кПа) | 99,2 | 99,8 |
| Достигаемая точка росы (по воде) на выходе установки,°С (Р=4 МПа) | минус 20 | минус 28 |
| Потери абсорбента с осушенным газом | ||
| удельные, мг/м3 | до 10 | до 7 |
| полные, т/год | 250 | 185 |
| Межремонтный период основного оборудования, мес. | 18 | 24 |
| Степень очистки триэтиленгликоля от летучих компонентов, % | 68 | 98 |
| Тепловая нагрузка при очистке гликоля, МДж/т | 5300 | 3500 |
Способ регенерации насыщенного раствора абсорбента - триэтиленгликоля, включающий подачу насыщенного раствора абсорбента на установку регенерации, его нагрев в трубчатой печи с сохранением однофазного состояния и обеспечением рециркуляции через печь, подачу регенерированного триэтиленгликоля на установку осушки газа, отличающийся тем, что при регенерации триэтиленгликоль нагревают до температуры 207÷215°С, а не более 30% регенерированного раствора триэтиленгликоля подают на очистку от примесей и нагревают в печи установки очистки от примесей до температуры 207÷225°С, а очищенный от примесей раствор триэтиленгликоля направляют на установку осушки газа.
