Наиболее распространенные технологические схемы отбензинивания газа

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 12Следующая ⇒

На рис. 8.2 приведена технологическая схема массовой маслоабсорбционной установки для отбензинивания газа.

Технологическая схема маслоабсорбционной установки

III

VII

VIII

XII

в11

из17

ХIII

1, 9, 11 – водяной холодильник; 2 – тарельчатый абсорбер; 3 – газовый сепаратор; 4 – выветриватель; 5, 8 - теплообменник; 6 – печь; 7 – тарельчатый десорбер; 10, 14, 15, 17 – насос; 12 – сепаратор; 13 – рефлюксная ёмкость; 16 – градильня.

I – исходный газ; II – минеральное масло; III – отбензиненный газ; IV – товарный газ; V – отработанное масло; VI – уловленное масло; VIII – увлеченный газ; IX – десорбированная газо – паровая смесь; Х – остаточный газ; XI – бензин стабилизации на орошение; XII – бензин стабилизации; XIII – вода.

Рис. 8.2

Нефтяной газ потоком I через водяной холодильник 1 подается в кубовую часть тарельчатого абсорбера 2, орошаемого лёгким веретенным или трансформаторным маслом с температурой порядка 30 ⁰С. Давление в абсорбере не ниже 10 атм.

В результате массообмена углеводороды С_3+высш. Растворяются в масле, а отбензиненный газ потоком II через газовый сепаратор 3 покидает установку.

Отработанное масло (поток V) смешивается с маслом уловленным в газовом сепараторе (поток VI) и направляется в выветриватель 4, где вследствии снижения давления до 1,5 – 2 атм из него выделяются увлеченные углеводороды С₁ и С₂, которые после подогрева регенерированным маслом в теплообменнике 8, подаются в нижнюю часть десорбера 7 для интенсификации процесса регенерации за счет интенсивного кипения и перемешивания.

Жидкая фаза из выветривателя тоже подогревается в теплообменнике 5 и печи 6 и с температурой порядка 250 ⁰С подается в среднюю часть тарелчатого десорбера, работающего при атмосферном давлении.

В подобных термобарических условиях от масла отгоняются все ранее поглощенные компоненты, после чего регенерированное масло с помощью насоса 10 прогоняется через теплообменники 8 и 5, где отдает свое тепло продуктам из выветривателя и после охлаждения в водяном холодильнике 9 возвращается в процесс.

Газо – паровая фаза с верхней части десорбера 7 проходит водяной конденсатор – холодильник 11 и поступает на разделение в сепаратор 12, из которого углеводороды С₁ и С₂ выводятся на местные нужды (поток Х), а бензин стабилизации накапливается в рефлюксной ёмкости 13, откуда насосами 14 и 15 частично подается на орошение десорбера, а частично выводится как товарный продукт.

Хладоагентом во всех холодильниках служит хим. Обессоленная вода, циркулирующая с помощью насоса между ними и градильней 17.

Опытным путем установлено, что чем легче абсорбент, тем с более высокой селективностью идёт процесс, хотя для этого требуются все более жесткие условия, да и потери в десорбере становятся выше.

Поэтому, в последнее время масло в подобных установках стали заменять на дизельное топливо, стабильный конденсат и даже реактивное топливо, что позволило при 10 – 30 ⁰С и давлении 30 – 70 атм в абсорбере довести степень извлечения С₃Н₈ до 40 – 50 %; С₄Н₁₀ до 95 – 100 %.

Адсорбционный метод

Адсорбция – это объёмное поглощение газов и паров поверхностью твёрдого тела (адсорбентом) с образованием обновлённой поверхности.

Процесс обратный абсорбции называется десорбцией.

Различают физическую, химическую и так называемую промежуточную адсорбцию.

Физическая адсорбция связана, как правило, с Ван – дер – Ваальсовыми силами, удерживающими молекулы газов и паров у поверхности твёрдого тела и не сопровождается химическим взаимодействием между поглощаемым компонентом и поглотителем.

Энергия взаимодействия в этом случае никогда не превышает нескольких десятков кДж/моль поглощаемого вещества.

Химическая адсорбция (хемосорбция) связана с протеканием определённых поверхностных химических реакций между поглощаемым компонентом и адсорбентом, которые для своего осуществления требуют преодоления определенного активационного барьера.

Энергия взаимодействия в этом случае достигант нескольких сотен кДж/моль поглощаемого вещества.

Промежуточная адсорбция связана с образованием между молекулами поглощаемого вещества и поверхностью адсорбента слабых координационных связей (например, водородных) с промежуточными значениями энергии взаимодействия.

При физической адсорбции поглощающая способность адсорбента (разумеется при достижении равновесия) определяется температурой, давлением, концентрацией поглощаемого компонента и удельной поверхностью поглотителя.

Чем выше температура, тем меньше поглощающая способность адсорбента, т.е. физическая адсорбция экзотермична.

С ростом давления, наоборот, поглощающая способность адсорбента нарастает (разумеется, речь идёт о парциальном давлении поглощаемого компонента).

Влияние концентрации поглощаемого компонента и удельной поверхности адсорбента аналогичны влиянию давления.

При химической адсорбции поглощающая способность адсорбента (разумеется, при достижении равновесия) определяется константой равновесия конкретной химической реакции.

Константа равновесия химической реакции подчиняется принципам Ля – Шателье.

Поскольку поглощение идёт с уменьшением объёма, то с ростом давления количество вещества, поглощаемого единицей поверхности, увеличивается.

Поскольку хемосорбция может идти как с выделением, так и с поглощением тепла, причём, в гораздо больших количествах, чем при физической адсорбции, то с ростом температуры количество вещества, поглощаемого единицей поверхности, будет уменьшаться, если реакция идёт с выделением тепла, и, наоборот, будет возрастать, если реакция идёт с поглощением тепла.

Кроме того, при хемосорбции особую роль приобретает состав исходной смеси.

Если в ней присутствует ингибитор или катализатор данной реакции, то их наличие может привести либо к полному прекращению реакции, либо к её стремительному протеканию.

С точки зрения термодинамики химическая адсорбция особо выгодна для удаления из газа компонентов с малыми концентрациями, в то время как для грубой очистки пригодны оба метода.

Существует множество технологических приёмов проведения адсорбционных процессов.

Наибольшее распространение получили так называемые циклические (периодические) установки с неподвижным слоем адсорбента, основной узел которых – один или несколько адсорберов, выполненных в виде полых колонн, заполненных гранулированным адсорбентом.

Газовый поток, содержащий адсорбируемые компоненты, пропускается через слой адсорбента до проскока.

После этого, адсорбент в адсорбере регенерируют, а газовый поток направляют в другой адсорбер. Регенерацию проводят снижением давления, нагреванием, вытеснением или комбинацией этих методов.

Т.к. время адсорбции и регенерации не совпадает, то подбирают такое число адсорберов, чтобы в целом процесс шел непрерывно.

При этом возможно два варианта:

- целевой продукт адсорбируется и может быть выделен только при регенерации;

- адсорбируются нецелевые компоненты. В этом случае, целевой продукт получают непосредственно при адсорбции.

Менее распространены установки с движущимся слоем адсорбента.

Последний, под действием силы тяжести медленно опускается по адсорберу, выводится из его нижней части и попадает в так называемый эрлифт, представляющий собой вертикальную трубу, параллельную адсорбционной колонне.

По этой трубе снизу вверх движется поток воздуха, который поднимает зерна адсорбента в верхнюю часть колонны.

Сырьевой газовый поток поступает в среднюю часть адсорбера и движется вверх противотоком к адсорбенту.

В верхней части колонны непрерывно происходит адсорбция, в нижней регенерация.

Возможны и другие конструкции:

- десорбер располагается над адсорбером;

- десорбер расположен параллельно адсорберу. В этом случае необходимы два эрлифта.

Наконец, существуют установки с псевдоожиженным (кипящим) слоем адсорбента, при котором, газовый поток, поступающий в адсорбер снизу, приводит адсорбент во взвешенное состояние.

При этом, резко увеличивается эффективность массообмена между адсорбентом и газом, а так же сокращается длительность адсорбции и десорбции, проводимой, обычно, в отдельном аппарате.

В качестве адсорбентов чаще всего используют γ – Al₂O₃ , боксит, флюорит, силикагель; либо различные цеолиты, например, клиноптилолит, NaX, NaY, CaA и т.д.

На рис. 8.3 приведена технологическая схема типичной адсорбционной установки с неподвижным слоем поглотителя для отбензинивания газа.

Технологическая схема адсорбционной установки

III

1, 2 – абсорберы; 3 – задвижка; 4 – регулятор давления; 5 – АВО; 6 – сепаратор; 7 – газодувка; 8 – печь.

I – исходный газ на отбензинивание; II – отбензиненный газ; III – отбензиненный газ на циркуляцию для регенерации; IV – газовый бензин; V – газ из сепаратора; VI – газо – паровая смесь после регенерации.

Рис. 8.3

Исходный газ потоком I поступает в один из адсорберов 1 или 2, находящихся в ванный момент на стадии адсорбции.

Пройдя сверху вниз через слой адсорбента, отбензиненный газ потоком II покидает установку.

Цикл адсорбции обычно продолжается 12 – 16 часов, после чего адсорбер переключают на регенерацию, осуществляемую отбензиненным газом или воздухом.

При использовании отбензиненного газа незначительную часть его отбирают и потоком III через регулятор давления 4, понижающего давление почти до атмосферного, подают на газодувку 7, прогоняющую газ через печь 8, а затем в соответствующий адсорбер.

Газы регенерации поступают в АВО 5, а затем в сепаратор 6, где и происходит отделение газового бензина.

Цикл регенерации обычно длится 6 – 7 часов.

В последние годы адсорбционный процесс отбензинивания газа стали совмещать с адсорбционной очисткой его от агрессивных примесей.

В этом случае, используются отечественные цеолиты марок:

NaA-ч – 1236; NaX- ч -1232 ; АцС – 1530; СаА АБ – 16; NaX – 362 и т.д.

Или импортные цеолиты марок:

А – 4 (фирма Tojo Soda – Япония); SP – 1335 (фирма Tojo Soda – Япония); СаА (фирма Union Carbide – США) и т.д.

Компрессорный метод

В основу метода положено явление выпадения конденсата из газа при повышении давления и последующем охлаждении.

Конечным продуктом является нестабильный газовый бензин, содержащий большое количество низкомолекулярных углеводородных компонентов газа и отбензиненный газ с значительным содержанием высокомолекулярных компонентов газового бензина.

В связи с этим, самостоятельно метод применяется редко, как не обеспечивающий необходимой глубины извлечения необходимых углеводородов; а вот в сочетании с другими методами он используется довольно часто.

Типичная принципиальная схема метода приведена на рис. 8.4.

III

VII

VIII

XII

VIII

XIII

XIV

XII

XVI

VIII

XVII

Технологическая схема компрессорной установки

1 – приёмный сепаратор; 2 – двухступенчатый компрессор; 3, 6, 11 – масло отделитель; 4 – водяной холодильник; 5 – водяной сепаратор; 7, 12 – холодильники с хладоагентом; 8, 13 – бензосепаратор, 9 – осушительный адсорбер; 10 – одноступенчатый компрессор; 14, 15 – ёмкости нестабильного газового бензина; 16, 17, 18 – насосы.

I – исходный газ; II – газ из приемного сепаратора; III – конденсат; IV – газ первой ступени компримирования; V – масло; VI - газ первой ступени компримирования после отделения масла; VII – вода на охлаждение; VIII – сконденсировавшаяся вода; IX – газ на вторую ступень компримирования; Х – газ после второй ступени компримирования; XI - газ после второй ступени компримирования, освобожденный от масла; XII – хладоагент; XIII, XVII – газовый бензин; XIV – газ в адсорбер; XV – газ после адсорбера; XVI – высушенный отбензиненный газ; XVIII – газовый бензин.

Рис. 8.4

Исходный газ потоком I поступает в приемный сепаратор 1, где освобождается от капельной жидкости, представляющей собой сконденсировавшиеся наиболее тяжелые углеводороды, направляемые насосом 18 в ёмкость 14.

Оставшийся газ попадает на первую ступень компримирования компрессора 2 и, пройдя маслоотделитель 3, через водяной холодильник 4 направляется в водяной сепаратор 5, где и происходит отделение сконденстровавшеся воды.

Оставшийся газ поступает на вторую ступень компримирования компрессора 2 и через маслоотделитель 6 и холодильник глубокого охлаждения 7 попадает в бензосепаратор 8, где и происходит отделение сконденсировавшегося газового бензина, так же направляемого в ёмкость 14. В этом же аппарате отделяется сконденсировавшаяся вода.

Оставшийся газ дополнительно высушивается в адсорбере 9 и окончательно поджимается на компрессоре 10. Пройдя маслоотделитель 11 и холодильник глубокого охлаждения 12 он попадает в бензосепаратор 13, где и происходит отделение сконденсировавшегося газового бензина, направляемого в ёмкость 15. В этом же аппарате отделяется сконденсировавшаяся вода.

Газовый бензин из емкостей 14 и 15 смешивается с помощью насосов 16 и 17, откачиваясь с установки потоком XVIII как товарный продукт.

Низкотемпературный метод

Метод известен в двух разновидностях:

- метод низкотемпературной ректификации;

- метод низкотемпературной конденсации.

Метод низкотемпературной ректификации

Это один из наиболее эффективных методов. Он основан на том, что скомпримированный и осушенный газ смешивается с конденсатом и подается в ректификационную колонну, где, в следствии массообмена, происходит разделение исходной смеси.

Метод позволяет более четко и глубоко извлекать из газа целевые углеводороды.

Типичная принципиальная схема метода приведена на рис. 8.5.

III

VII

VIII

Технологическая схема установки низкотемпературной ректификации

1 – теплообменник; 2 – ректификационная колонна; 3 – холодильник; 4 – рефлюксная ёмкость; 5 – насос; 6 – рибойлер.

I – исходная смесь; II – отбензиненный газ; III – нестабильный газовый бензин; IV – пар; V – стабильный газовый бензин; VI – пары стабилизации газового бензина; VII – газо – паровая смесь; VIII – хладоагент; IX – конденсат.

Рис. 8.5

Исходная смесь потоком I после охлаждения отбензиненным газом в теплообменнике 1 поступает в ректификационную колонну 2, где и происходит отбензинивание газа.

Газовый бензин выводится потоком III и после стабилизации в рибойлере 6, обогреваемом паром, потоком V покидает установку. Газы стабилизации газового бензина потоком V возвращаются в колонну, принося необходимое тепло и турбулизируя кубовую жидкость, ускоряя процесс испарения газовых компонентов.

Газовая составляющая отбензинивания уходит сверху колонны 2 и после глубокого охлаждения в холодильнике 3 поступает в рефлюксную ёмкость 4, где происходит отделение от газа остатков сконденсировавшегося бензина.

Бензин с помощью 5 –го насоса возвращается в колонну, а отбензиненный газ отдает свой холод в теплообменнике 1 и покидает установку в качестве товарного продукта (поток II).

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 515; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8 9 101112 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!