Материал: Установки масляной и низкотемпературной абсорбции

Нефтяной газ компримируют на ГПЗ от 0,1 до 4 МПа, охлаждают на установке НТА в рекуперативных теплообменниках 1, 2, 3 и пропановом испарителей от 37 до -23 °С, в результате этого часть газа конденсируется. Для предотвращения гидратообразования при охлаждении газа в сырьевой поток перед теплообменниками 2 и 3 и пропановым испарителем 4 вводят раствор этиленгликоля. Из испарителя 4 смесь газа, обводненного этиленгликоля и сконденсировавшихся углеводородов (конденсата) поступает для разделения в сепаратор 5. После сепаратора обводненный этиленгликоль направляют на блок регенерации (на схеме не показан), конденсат - в абсорбционно-отпарную колонну12(после рекуперации холода в теплообменниках 3 и16), а газ - в нижнюю часть абсорбера8. На верхнюю тарелку абсорбера поступает регенерированный, предварительно насыщенный легкими углеводородами абсорбент, охлажденный до -23 °С. С верха абсорбера8получают сухой газ, который после узла предварительного насыщения (пропанового испарителя 7 и сепаратора6)и рекуперации холода в теплообменнике2используют в качестве топлива.

С низа абсорбера8 отводят насыщенный абсорбент. Этот поток дросселируют (снижают давление с 4 до 3,5 МПа) и после рекуперации холода в теплообменнике 9 направляют в питательную секцию абсорбционно-отпарной колонны12 (давление в колонне 3,4 МПа). Для обеспечения необходимого режима работы АОК на верхнюю тарелку колонны подают насыщенный легкими углеводородами и охлажденный до 23 °С регенерированный абсорбент, а в нижнюю часть АОК подводят тепло на различных температурных уровнях с помощью двух циркуляционных орошений. С этой целью циркуляционные потоки нагревают в рекуперативных теплообменниках 13 и 14.

С верха АОК получают сухой газ, который после узла предварительного насыщения (пропанового испарителя10 и сепаратора 11) и рекуперации холода в теплообменнике 1 направляют потребителям. С низа абсорбционно-отпарной колонны 12 отводят деэтанизированный насыщенный абсорбент. Этот поток нагревают в рекуперативном теплообменнике 15 и подают в питательную секцию десорбера 21 (рабочее давление в аппарате 1,4 МПа). С верха десорбера выходит деэтанизированная широкая фракция углеводородов С3+высшие, которая после конденсации и охлаждения в воздушном холодильнике 18 поступает в рефлюксную емкость 19. Часть ШФЛУ (широкая фракция легких углеводородов) используют для орошения десорбера, а избыток охлаждают в воздушном холодильнике20 и откачивают в товарный парк. Для обеспечения необходимого температурного режима работы десорбера21 абсорбент, стекающий с нижней тарелки этого аппарата, нагревают в печи22 и возвращают в десорбер.

С низа десорбера 21 получают регенерированный абсорбент. После охлаждения абсорбента в рекуперативных теплообменниках 15, 14, 13 и 16, в воздушном холодильнике 17 и в рекуперативном теплообменнике 9 один поток абсорбента смешивают с сухим газом абсорбера, охлаждают в пропановом испарителе 7 и после сепаратора6 подают в абсорбер 8; другой поток смешивают с сухим газом АОК, охлаждают в пропановом испарителе 10 и после сепаратора 11 направляют в абсорбционно-отпарную колонну 12.

.3 Технологическая схема двухступенчатой НТА

С применением процесса НТА возникает целый ряд вопросов, в частности, при использовании легкого абсорбента повышается унос поглотителя с газом как за счет его растворения в газе, так и за счет уноса в виде мелких капель. Для уменьшения потерь поглотителя с сухимгазом применяют схемы двухступенчатой абсорбции; легкийабсорбент подают в I ступень, а относительно тяжелый - воII ступень абсорбции.

Применяют также схемы многоступенчатой абсорбции с различными температурой и давлением на отдельных ступенях. В качестве примера рассмотрим схему абсорбционной установки Азербайджанского ГПЗ (рисунок 6).

К-1, К-2, К-4 - абсорберы; К-3 - абсорбционно-отпарная колонна; К-5 -десорбер; В-1, В-2 - дегазаторы; С-1, С-2, С-3 - сепараторы; Х-1, Х-2, Х-3 - холодильники; Т-1, Т-2 - рекуперативные теплообменники; П-1, П-2 - печи, Е-1 - сборная емкость; К-2 - емкость орошения, Н-1- насос; I- сырьевой газ; II, IV, V - сухой газ высокого, среднего, низкого давления соответственно; III регенерированный абсорбент; VI - нестабильный бензин; VII - насыщенный абсорбент

Основным аппаратом установки является абсорбер К-1, имеющий25 двухслойных желобчатых тарелок. Абсорбер работает при 3,5 - 4 МПа и25 - 35 °С. Газ с верха абсорбера через сепаратор подается в газопровод.Насыщенный абсорбент через рекуперативный теплообменник Т-1 поступает в дегазатор В-1, где при 185 °С и 2 МПа происходит его однократноеиспарение. С верха дегазатора газ поступает в абсорбер К-2, где из негопоглощаются тяжелые углеводороды.

Насыщенный абсорбент с нижней части абсорбера К-2 через рекуперативный теплообменник Т-2 поступает в дегазатор В-2, туда же поступает и жидкость с нижней части аппарата В-1. Выделяемые пары тяжелых углеводородов поступают в десорбер К-3, под 5-ю тарелку, а жидкость подается на расположенные выше тарелки.

Выделенные в колонне К-3 газы для улавливания из них пропана и бутанов поступают в абсорбер К-4. Сухой газ низкого давления с верха абсорбера подается к потребителям.

Нижний продукт колонны К-3 насыщенный абсорбент поступает в десорбер К-5, где при 0,66 МПа, температуре низа 250-260 °С и верха 85-90 °С насыщенный абсорбент полностью регенерируется. Десорбер К-5 имеет 30 тарелок. Верхний продукт десорбера охлаждается в холодильниках, конденсируется и собирается в рефлюксную емкость, из которой часть подается на орошение, а избыток откачивается в товарный парк.

Нижний продукт колонны - регенерированный абсорбент проходит рекуперативные теплообменники и водяной холодильник и поступает в буферную емкость, а оттуда забирается насосом и подается в абсорберы.

На установке достигается степень извлечения пропана до40%, бутанов 75-80 и С5+ около 90-95%.

. Технологические параметры процесса низкотемпературной абсорбции

В качестве абсорбента используют фракцию 105-205 °С с молекулярной массой 140. Абсорбцию осуществляют при давлении 4 МПа и температуре исходных потоков -23 °С.Температура верха абсорбционно-отпарнойколонны 20 °С, низа 170 °С, давление 3,4 МПа. Технологические параметры десорбера: 200-250 °С, 1,4 МПа.

7. Основные факторы, влияющие на процесс НТА

На эффективность процесса НТА оказывают влияние следующие основные факторы: давление и температура процесса; предварительное насыщение абсорбента; фракционный состав и удельный расход используемого абсорбента и др.

Опыт эксплуатации НТА показал, что применение пропанового холодильного цикла с изотермой испарения пропана от минус 30 до минус 40оС позволяет при соответствующем расходе абсорбента обеспечить извлечение 40-50 % этана, до 95 % пропана и 100 % газового бензина.

Давление в абсорбционных аппаратах на отечественных установках НТА по разделению природных газов поддерживается до 5,5 МПа, при переработке нефтяных газов - до 4 МПа. Повышение давления в абсорбере приводит к увеличению излечения легких компонентов газа, в результате чего возрастает нагрузка на верхнюю часть абсорбционно-отпарной колонны (АОК) и увеличиваются потери пропана и более тяжелых углеводородов сухим газом АОК.

Понижение температуры абсорбции приводит к повышению степени конденсации всех углеводородов, но скорость увеличения степени конденсации для тяжелых компонентов газа выше, чем для легких. Поэтому при низких температурах, варьируя остальные показатели процесса, можно достигать большей четкости разделения компонентов газа.

Снижение температуры и повышение давления в абсорбционных аппаратах установок НТА позволяют использовать низкомолекулярные абсорбенты (молекулярная масса 80-120) и обеспечить реализацию процесса при более низком удельном расходе абсорбента.

Поскольку процесс абсорбции экзотермичен, на установках НТА существует проблема теплосъема по высоте абсорбера. Наибольший экзотермический эффект наблюдается в верхней и нижней частях абсорбера, так как наверху поглощается основная масса метана и этана, а внизу - бутана и более тяжелых углеводородов. Тепло абсорбции нежелательных компонентов (метана и этана) больше, чем целевых компонентов (пропана и выше), поэтому извлечение метана и этана приводит к повышению средней температуры абсорбции и снижению эффективности процесса разделения газов.

Для нормализации теплового режима и повышения эффективности процесса предложены различные технологические и конструктивные решения: съем тепла по высоте абсорбера за счет промежуточного охлаждения насыщенного абсорбента в выносных теплообменниках, охлаждение насыщенного абсорбента в теплообменниках, расположенных внутри абсорбера; насыщение регенерированного абсорбента легкими углеводородами за пределами абсорбера со съемом тепла абсорбции перед подачей абсорбента в абсорбер Последний вариант представляется наиболее перспективным, так как значительно снижает растворимость этих компонентов в процессе абсорбции и одновременно обеспечивает съем тепла абсорбции.

Лучшим абсорбентом является тот, который по своей природе подобен разделяемому газу, т. е. абсорбент, состоящий из углеводородов метанового ряда. Фракционный состав абсорбента оказывает влияние на процессы абсорбции и десорбции: чем уже углеводородная фракция, используемая в качестве абсорбента, т. е. чем ближе между собой температуры начала и конца кипения, тем полнее идет процесс абсорбции и легче протекает десорбция поглощенных углеводородов.

Эффективность процесса определяется числом молей абсорбента, вступившего в контакт с газом: чем меньше молекулярная масса абсорбента, тем больше его молей будет в единице объема. Следовательно, чем легче абсорбент, тем меньше его должно циркулировать в системе для получения одной и той же степени извлечения целевых компонентов.

Основной недостаток низкомолекулярных абсорбентов - высокая летучесть входящих в него углеводородов: часть такого абсорбента уносится с отбензиненным газом, а часть в процессе десорбции переходит в нестабильный газовый бензин. Сократить потери абсорбента вследствие уноса его капель с отбензиненным газом можно за счет охлаждения газа, выходящего из абсорбера, в пропановых холодильниках и подачи его в сепаратор с высокой эффективностью разделения.

На отечественных установках НТА применяют легкий (относительная молекулярная масса 80...120) абсорбент - бензин газовый стабильный, вырабатываемый из сырьевого газа. Использование легкого абсорбента собственной выработки позволяет отказаться от ввоза этого реагента на ГПЗ, уменьшить на 20...30% количество циркулирующего в системе абсорбента при одинаковых отборах целевых углеводородов С3+выше, а также снизить температуру в нижней части десорбера, т. е. вести процесс при более мягком температурном режиме и с меньшими энергозатратами.

Список использованных источников

1. ЧуракаевА.М. Газоперерабатывающие заводы. Технологические процессы и установки / А.М.Чуракаев. - М.: Недра, 1971. - 236 с.

. Берлин М.А. Переработка нефтяных и природных газов / М.А. Берлин, В.Г. Гореченков, Н.П. Волков. - М.: Химия, 1981. - 472 с.

. Бекиров Т.М. Первичная переработка природных газов / Т.М. Бекиров. - М.: Химия, 1987. - 256 с.

4. Синицын С.А.Переработка жидких и газообразных природных энергоносителей <http://nglib.ru/book_view.jsp?idn=001918&page=1&format=djvu> / С.А.Синицын.- М.: Химия, 2001. - 103 с.