Блок адсорбционной осушки одоранта

Полезная модель относится к установкам получения одоранта из меркаптансодержащего углеводородного сырья и может использоваться в газоперерабатывающей промышленности. Задачей заявляемой полезной модели является разработка конструкции блока осушки одоранта, обеспечивающего более высокую степень осушки одоранта. Поставленная задача в предлагаемом блоке адсорбционной осушки одоранта, включающем линию подачи одоранта в накопительную емкость, соединенную с параллельно установленными адсорберами, заполненными адсорбентом, содержащим силикагель, верх которых соединен линией выхода газа регенерации через холодильник с сепаратором, верх которого соединен с линией отвода газа регенерации, а низ с линией отвода воды, при этом низ адсорберов соединен с линиями подачи газа регенерации и выхода осушенного одоранта, решается тем, что адсорберы содержат двухслойный адсорбент, верхний слой которого состоит из оксида алюминия, а нижний слой из силикагеля, блок осушки дополнительно снабжен фильтрами для улавливания механических примесей, установленными на линии выхода осушенного одоранта, и загрузочно-разгрузочной емкостью для слива одоранта, соединенной с низом адсорберов, а в качестве накопительной емкости содержит гравитационный отстойник полочно-трубчатого типа. Получаемый при этом технический результат заключается в повышении степени осушки одоранта с одновременной его очисткой от тяжелых углеводородов путем улучшения его качественных характеристик за счет снижения его температуры помутнения до значения не выше минус 48°С, более полного предварительного отделения растворенной воды из одоранта и улавливания механических примесей из потока осушенного одоранта. 1 н.п.ф.пм, 2 фиг.

Полезная модель относится к установкам получения одоранта из меркаптансодержащего углеводородного сырья и может использоваться в газоперерабатывающей промышленности.

Одной из важных эксплуатационных характеристик одоранта является отсутствие в его составе воды, что позволяет обеспечить необходимую скорость подачи и испарения одоранта в газовую фазу не только в летний, но и в зимний период. Содержание воды в одоранте лимитируется таким показателем, как «температура помутнения», характеризующим влагосодержание одоранта. Для обеспечения требований по данному показателю получаемый одорант проходит процесс адсорбционной осушки.

Известен способ получения одоранта (патент РФ 2105597, 6 МПК B01D 53/26, С07С 319/26, приоритет 30.07.1997, опубл. 27.02.1998 в бюлл. 6), в котором осушка одоранта происходит с помощью устройства, содержащего адсорберы, заполненные силикагелем марки ШСМГ. В адсорберах происходит поглощение растворенной в одоранте влаги. Одорант, пройдя слой силикагеля сверху вниз через фильтры, предназначенные для улавливания механических примесей, направляется в емкость накопитель осушенного одоранта. Регенерацию силикагеля проводят газом регенерации цеолитов через клапан-регулятор по трубопроводу, соединенному с нижней частью адсорберов. После регенерации газ поступает сначала в аппарат воздушного охлаждения, затем в водяной холодильник, и далее поступает в сепаратор для отделения воды, которая отводится в емкость рекуперации, а газ подается в трубопровод газа стабилизации.

Полученный предлагаемым способом одорант соответствует ТУ 51-81-82 и его температура помутнения соответствует значению не выше минус 15°С.

Наиболее близким к заявляемому по назначению и совокупности существенных признаков является блок адсорбционной осушки одоранта, описанный в установке получения одоранта из углеводородов (патент РФ 66743, 8 МПК С07С 319/02, приоритет 21.08.2006, опубл. 27.09.2007 в бюл. 27).

Блок адсорбционной осушки легкокипящих меркаптанов содержит параллельно установленные накопительные емкости, соединенные с параллельно установленными адсорберами, представляющими собой две полулинии, одна из которых работает в режиме осушки, а другая - в режиме регенерации адсорбента. Верх адсорберов соединен линией выхода газа регенерации через систему холодильников с сепаратором, верх которого соединен с линией отвода газа регенерации, а низ с линией отвода воды. Низ адсорберов подсоединен к линии подачи газа регенерации, а также к накопительной емкости с линией выхода осушенных легкокипящих меркаптанов. В качестве адсорбента используется силикагель марки ШСМГ.

Сами по себе меркаптаны, из которых состоит одорант, имеют низкую температуру застывания - ниже минус 80°С. Однако меркаптаны частично растворяются в воде, поэтому одорант, выделяемый из газового конденсата экстракцией водным раствором щелочи, содержит растворенную воду, которая при понижении температуры может выделяться в виде кристаллов льда. Осушка одоранта, осуществляемая с использованием в качестве адсорбента силикагеля, обеспечивает температуру помутнения (или температуру застывания товарного продукта) не выше минус 15°С. Однако следует отметить, что такая степень осушки не отвечает современным требованиям потребителей и усложняет процесс одоризации природного газа в зимний период времени.

Основным недостатком блока осушки одоранта с использованием силикагеля в качестве адсорбента является неспособность силикагеля при существующем режиме регенерации (160-170°С) обеспечить соответствие качества одоранта современным требованиям по показателю температуры помутнения - не выше минус 48°С.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка конструкции блока осушки одоранта, обеспечивающего более высокую степень осушки одоранта.

Поставленная задача в предлагаемом блоке адсорбционной осушки одоранта, включающем линию подачи одоранта в накопительную емкость, соединенную с параллельно установленными адсорберами, заполненными адсорбентом, содержащим силикагель, верх которых соединен линией выхода газа регенерации через холодильник с сепаратором, верх которого соединен с линией отвода газа регенерации, а низ с линией отвода воды, при этом низ адсорберов соединен с линиями подачи газа регенерации и выхода осушенного одоранта, решается тем, что адсорберы содержат двухслойный адсорбент, верхний слой которого состоит из оксида алюминия, а нижний слой из силикагеля, блок осушки дополнительно снабжен фильтрами для улавливания механических примесей, установленными на линии выхода осушенного одоранта, и загрузочно-разгрузочной емкостью для слива одоранта, соединенной с низом адсорберов, а в качестве накопительной емкости содержит гравитационный отстойник полочно-трубчатого типа.

Отличием заявляемого блока от указанного выше, наиболее близкого к нему и принятому за прототип, является то, что адсорберы содержат двухслойный адсорбент, верхний слой которого состоит из оксида алюминия, а нижний слой из силикагеля, блок осушки дополнительно снабжен фильтрами для улавливания механических примесей, установленными на линии выхода осушенного одоранта, и загрузочно-разгрузочной емкостью для слива одоранта, соединенной с низом адсорберов, а в качестве накопительной емкости содержит гравитационный отстойник полочно-трубчатого типа.

Применение в адсорберах двухслойного адсорбента, верхний слой которого состоит из оксида алюминия, а нижний слой из силикагеля, обеспечивает снижение температуры помутнения до значения не выше минус 48°С при одновременной очистке от тяжелых углеводородов, что существенно улучшает качественные характеристики одоранта.

Использование фильтров, установленных на линии выхода осушенного одоранта, за счет улавливания механических примесей из потока осушенного одоранта обеспечивает его полную очистку от осколков адсорбента, что также улучшает качественные характеристики одоранта.

Наличие загрузочно-разгрузочной емкости, соединенной с низом адсорберов, обеспечивает возможность проведения слива одоранта перед процессом регенерации и способствует более четкому регулированию процесса.

Использование гравитационного отстойника полочно-трубчатого типа в качестве накопительной емкости обеспечивает возможность проведения более полного предварительного отделения воды от одоранта, что способствует подаче в адсорбер уже несколько осушенного одоранта и, тем самым, обеспечивает в дальнейшем более глубокую степень осушки одоранта, что положительно влияет на его качественные характеристики.

Таким образом, заявляемый блок адсорбционной осушки одоранта позволяет обеспечить технический результат, заключающийся в повышении степени осушки одоранта с одновременной его очисткой от тяжелых углеводородов путем улучшения его качественных характеристик за счет снижения его температуры помутнения до значения не выше минус 48°С, более полного предварительного отделения растворенной воды из одоранта и улавливания механических примесей из потока осушенного одоранта.

Оксид алюминия марки АО выпускает ООО «Верхневолжский катализаторный завод «РеалСорб» в виде гранул размером 2-7 мм в форме шара, цилиндра или трилистника, удельной поверхностью 220-350 м²/г, насыпной плотностью 0,60-0,90 г/см³, статической активностью по адсорбции влаги из воздуха 14-18% масс. при относительной влажности 60% и температуре 20-25°С, и применяется в качестве осушителя в химических, нефтехимических и других производствах.

Гравитационный отстойник выпускается Бугульминским механическим заводом ОАО «Татнефть» и представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами, с полочно-трубчатой насадкой, имеет сборник тяжелой жидкой фазы (вода) с наружным подогревателем и внутренним устройством ввода газожидкостной смеси, отсеки сбора тяжелой и легкой жидких фаз, перелива тяжелой фазы через регулируемую переливную перегородку, сетчатый отбойник, и применяется для отстоя и отделения отстоявшейся воды.

Из доступных источников научно-технической и патентной информации объектов с заявляемой совокупностью существенных признаков не выявлено.

На фиг.1 представлена схема блока адсорбционной осушки одоранта, на фиг.2 показаны направления потоков процесса заполнения одоранта из загрузочно-разгрузочной емкости 17 на примере адсорбера 3, процесса продувки на примере адсорбера 4, а также процесса слива одоранта в загрузочно-разгрузочную емкость 17 на примере адсорбера 5.

Блок адсорбционной осушки одоранта состоит из линии 1 подачи одоранта в гравитационный отстойник полочно-трубчатого типа 2, соединенный с параллельно установленными адсорберами 3-6, заполненными комбинированным адсорбентом, верхний 7 слой которого состоит из оксида алюминия, а нижний 8 слой состоит из мелкопористого силикагеля. Верх адсорберов 3-6 соединен линией 9 выхода газа регенерации через холодильник 10, в качестве которого используется аппарат воздушного охлаждения, с сепаратором 11, верх которого соединен с линией 12 отвода газа регенерации, а низ с линией 13 отвода воды. Низ адсорберов 3-6 соединен с линией 14 подачи газа регенерации и линией 15 выхода осушенного одоранта, на которой установлены фильтры 16, улавливающие механические примеси. Блок осушки снабжен электроподогревателями 17 и 18, загрузочно-разгрузочной емкостью 19, соединенной с низом адсорберов 3-6, а также емкостью 20 рекуперации, соединенной с низом сепаратора 11 и гравитационного отстойника полочно-трубчатого типа 2. Блок осушки имеет линию 21 подачи товарного газа, используемого в качестве газа регенерации, линию 22 подачи газа для охлаждения адсорберов 3-6, а также линии 23-31, поясняющие проведение технологического процесса.

Блок адсорбционной осушки одоранта работает следующим образом.

Заявляемый блок имеет четыре адсорбера, работающие по схеме 2:1:1, т.е. два аппарата работают в режиме осушки одоранта, один - в режиме регенерации адсорбента и один - в режиме охлаждения, что отражено на фиг.1. После окончания цикла регенерации режим работы аппаратов меняется.

Одорант, получаемый из газового конденсата экстракцией водным раствором щелочи, по линии 1 подается в гравитационный отстойник 2, в котором под действием силы тяжести происходит разделение смеси одорант: вода и на дно отстойника осаждается более тяжелая фаза - вода, которая затем автоматически дренируется в емкость рекуперации 20. Из гравитационного отстойника 2 одорант подается двумя параллельными потоками в адсорберы 3 и 4, заполненные комбинированным двухслойным адсорбентом и находящиеся на стадии адсорбции. Высота слоев адсорбента определяется расчетным путем в зависимости от характеристик одоранта, поступающего на блок осушки, и его качественных характеристик, которые необходимо получить на выходе с блока осушки. Перед началом цикла адсорбции адсорберы 3 и 4 с отрегенерированным адсорбентом заполняются одорантом из загрузочно-разгрузочной емкости 19 путем выдавливания одоранта товарным газом с давлением 14 кг/см². Заполнение одоранта в адсорбер 3 осуществляется из емкости 19 по линиям 25 и 29 (см. фиг.2).

Одорант из гравитационного отстойника 2 поступает в адсорберы 3 и 4, где проходит сверху вниз через комбинированный адсорбент. Сначала одорант проходит через слой оксида алюминия, на котором адсорбируются пары воды и тяжелые углеводороды, а затем через слой силикагеля, который адсорбирует остаточное количество паров воды и углеводородов С₅₊ (проскоковое количество). Далее осушенный одорант направляется по линии 15 через фильтры 16, улавливающие механические примеси в виде осколков адсорбента, и поступает на склад хранения одоранта либо на дальнейшее фракционирование.

При этом адсорбер 5 находится в стадии регенерации, а адсорбер 6 - в стадии охлаждения.

Перед началом регенерации проводят слив одоранта из адсорбера 5 выдавливанием товарным газом с давлением 14 кг/см² по линиям 222324, далее через адсорбер 5, а затем по линиям 3025 в загрузочно-разгрузочную емкость 19 (см. фиг.2). После слива одоранта проводят продувку адсорбера 5 товарным газом для удаления остатков одоранта, удерживаемого адсорбентом. Процесс продувки показан на примере адсорбера 4 на фиг.2, где товарный газ подают по линиям 2226, через слои 8 и 7 адсорбента в адсорбере 4, далее по линиям 27289подают через холодильник 10 в сепаратор 11 и затем по линии 12 направляют в коллектор низконапорных газов.

Регенерацию слоев адсорбента (силикагеля и оксида алюминия) проводят товарным газом, который поступает по линии 21 (фиг.1) сначала в электроподогреватель 17, где он нагревается до температуры 20°С, затем в электроподогреватель 18, где нагревается до температуры 300-320°С, и далее по линии 14 поступает в адсорбер 5. На начальном этапе регенерации осуществляют постепенный подъем температуры газа. В течение первого часа поддерживают температуру газа регенерации на входе в адсорбер 5 около 100°C, затем в течение последующих 4-5 часов осуществляют подъем температуры со скоростью не более 50°С/час и доводят температуру на выходе из адсорбера до необходимой (максимально до 320°С) и выдерживают при этой температуре 1-2 часа. Пройдя оба слоя адсорбента, и поглотив из них влагу и тяжелые углеводороды, газ регенерации направляется по линии 9 в холодильник 10, где охлаждается до температуры не более 45°С. Затем газ поступает в сепаратор 11, где происходит отделение воды, увлеченной газом регенерации, после чего газ регенерации отводится по линии 12 и подается в коллектор низконапорных газов, а вода из сепаратора 11 автоматически отводится по линии 13 в емкость рекуперации 20.

Охлаждение слоев адсорбента проводится охлажденным товарным газом, который по линиям 212231 (фиг.1) поступает в адсорбер 6. Пройдя снизу вверх через оба слоя 8, 7 адсорбента, и забрав из них тепло, газ охлаждения смешивается с газом регенерации и по линии 9 поступает на охлаждение в холодильник 10.

Адсорберы поочередно работают в режимах адсорбции, регенерации и охлаждения. Блок осушки одоранта при четырех адсорберной схеме работает по циклограмме 24:12:12. В случае снижения адсорбционной емкости адсорбента вследствие его дезактивации возможна работа блока по циклограмме 16:8:8.

Авторами установлено, что при осушке одоранта на предлагаемом блоке и при соотношении высоты слоев адсорбента 1:1 получены следующие результаты осушки, которые отражены в таблице.

Уменьшение концентрации тяжелых углеводородов в одоранте улучшает его качественные характеристики. Кроме того, полученный заявляемым способом одорант имеет температуру помутнения минус 48°С,

Заявляемый блок адсорбционной осушки одоранта по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:

- увеличение температурного режима процесса регенерации позволяет проводить более качественную регенерацию адсорбента;

- увеличивается выход одоранта;

- обеспечивается возможность получения одоранта с температурой помутнения не выше минус 48°С, что соответствует требованиям потребителей;

- снижается возможность гидратообразования и коррозия оборудования.

Таким образом, использование заявляемого блока адсорбционной осушки одоранта позволяет повысить качество его осушки, а также расширить номенклатуру одорантов и обеспечить выпуск одоранта с температурой помутнения не выше минус 48°С.

В настоящее время заявляемый блок адсорбционной осушки одоранта находится в стадии разработки проектной документации.

Блок адсорбционной осушки одоранта, включающий линию подачи одоранта в накопительную емкость, соединенную с параллельно установленными адсорберами, заполненными адсорбентом, содержащим силикагель, верх которых соединен линией выхода газа регенерации через холодильник с сепаратором, верх которого соединен с линией отвода газа регенерации, а низ с линией отвода воды, при этом низ адсорберов соединен с линиями подачи газа регенерации и выхода осушенного одоранта, отличающийся тем, что адсорберы содержат двухслойный адсорбент, верхний слой которого состоит из оксида алюминия, а нижний слой - из силикагеля, блок осушки дополнительно снабжен фильтрами для улавливания механических примесей, установленными на линии выхода осушенного одоранта, и загрузочно-разгрузочной емкостью для слива одоранта, соединенной с низом адсорберов, а в качестве накопительной емкости содержит гравитационный отстойник полочно-трубчатого типа.