Вопрос 21. Подготовка газа абсорбционным и адсорбционным способом. Технология. Абсорбенты. Десорбция.
Абсорбция— удаление влаги (жидких компонентов) с помощью жидких поглотителей. Извлекаем пары влаги с помощью жидких сорбентов (спирты: метанол-технический спирт; гликоли: моноэтиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль)
Для осушки газа в качестве абсорбента применяются моноэтиленгликоль(МЭГ), диэтиленгликоль (ДЭГ), триэтиленгликоль(ТЭГ). Преимущество ДЭГа перед ТЭГом — меньшая склонность к пенообразованию при содержании в газе углеводородного конденсата. Кроме того, ДЭГ обеспечивает лучшее разделение системы вода — углеводороды. Однако ТЭГ обеспечивает высокую степень осушки, что приводит к большему снижению температуры. ТЭГ имеет более высокую температуру разложения, чем ДЭГ. Следовательно, ТЭГ можно нагревать до более высокой температуры и регенерацию его проводить без вакуума. Гликоли в чистом виде не вызывают коррозии углеродистых сталей. Однако при перегреве во время регенерации происходит их термическое разложение с образованием окиси этилена и воды. Окись этилена вызывает коррозию металла.
Процесс абсорбции применяется для извлечения из газа водяных паров и тяжелых углеводородов. Метод основан на способности минеральных масел поглощать из природного газа преимущественно тяжелые углеводороды и отдавать их при нагревании. Для осушки газа в качестве абсорбента используются гликоли, а для извлечения тяжелых углеводородов — углеводородные жидкости. В качестве поглотителя используют соляровое масло, керосин, лигроин и более тяжелые фракции самого добываемого конденсата.
Процесс абсорбции осуществляется в вертикальном цилиндрическом сосуде — абсорбере. Газ и абсорбент контактируют на тарелках, смонтированных внутри аппарата, перемещаясь противотоком: газ поднимается снизу вверх, а абсорбент стекает сверху вниз. Абсорбент по мере своего движения насыщается поглощаемыми им компонентами или влагой и через низ колонны подается на регенерацию. В первой поглотительной колонне газ, двигающийся кверху, орошается стекающим по стенкам абсорбентом, отдает ему тяжелые углеводороды и направляются по назначению. Насыщенный абсорбент поступает через теплообменник в десорбер, где из него выпариваются поглощенные углеводороды. Восстановленное масло, отдавшее тепло в теплообменниках и холодильниках, с помощью насоса возвращается в поглотительную колонну. Пары тяжелых углеводородов улавливается в верхней части десорбера, конденсируются и направляются на дальнейшую переработку. Часть конденсата возвращается в колонну для улавливания и осаждения паров поглотителя. С верха колонны уходит осушенный газ.
Абсорбционные установки, полностью автоматизированные, обеспечивают достаточно полное извлечение конденсата из природного газа.
Эффективность абсорбции зависит от температуры и давления, числа тарелок в абсорбере, количества и качества абсорбента.
Моноэтаноламиновый процесс отличается высокой экономичностью.
Абсорбенты для сушки должны обладать:
- высокой взаиморастворимостью с водой
- простотой и стабильностью при регенерации
- относительно низкой вязкостью и упругостью пород
- низкой коррозионной способностью
- незначительной растворяющей способностью по отношению к газам и углеводородным жидкостям
- отсутствием способности к образованию пен и эмульсий.
- методы, в которых поглощение кислых компонентов происходит за счет их физического растворения
- методы, в которых поглощение происходит также за счет химической реакции.
Абсорбционные методы очистки бывают нескольких видов:
б – очищенный газ 4 — теплообменник
в – кислый газ 5 — десорбер
1 – абсорбер 6 — кипятильник
2, 8 – холодильники 9 — конденсатосбор
Адсорбция – удаление влаги с помощью твердых поглотителей. Адсорбционные процессы применяются на месторождениях природных газов, когда требуется глубокое охлаждение газа для извлечения влаги и тяжелых углеводородов. Адсорбционный метод основан на избирательном свойстве твердых пористых веществ (адсорбентов) поглощать газы. С помощью адсорбционных установок кроме осушки газа улавливают конденсат у\в. Одним из важных преимуществ адсорбции является то, что не требуется предварительной осушки газа, так как твердые (гидрофильные) адсорбенты хорошо адсорбируют и влагу. Основным преимуществом адсорбционного способа осушки является обеспечение более низкой температуры, точки росы по сравнению с другими методами подготовки.
В качестве адсорбента используют твердые пористые вещества, обладающие большой удельной поверхностью. Используются твердые сорбенты: бокситы; активированный уголь, изготовленный из твердых пород дерева и из косточек плодов некоторых фруктовых деревьев; силикагели; цеолиты (молекулярные сита) и т.д.
Сущность адсорбции состоит в концентрировании вещества на поверхности или в объеме микропор твердого тела. Таким образом, в этих капиллярных порах, размеры которых соизмеримы с размерами молекул адсорбируемого вещества, под влиянием сил межмолекулярного взаимодействия происходит концентрация вещества. На тарелках насыпаны гранулы сорбента. Чем мельче гранулы, тем лучше процесс. Сорбент насыщается жидкостью, газ выходит из адсорбера. Ставим 2 адсорбера (один на осушку, другой на десорбцию). Давление корректируем с помощью компрессоров.
Адсорбционные методы извлечения конденсата отличаются прерывистостью процесса. Эти методы обеспечивают глубокое извлечение тяжелых углеводородов и примесей газа, например сероводорода.
При осушке газа твердыми поглотителями одновременно улавливаются пары тяжелых углеводородов, что затрудняет работу установки.
Применяют комбинированные системы, в которых одновременно происходят два процесса: осушка газа и выделение конденсата.
Требования к абсорбентам:
3)Малое сопротивление потоку газа
4)Высокая механическая прочность,предотвращающ. дробление и расширение поглотителя
6)Недеформирование в зависимости от t и степени насыщения (небольшими объемными изменениями в зависимости от температуры и степени насыщенности).
К оличество адсорбента определяются так:
Десорбция основана на том, что при повышении температуры увеличивается энергия адсорбированных молекул и они могут освобождаться от адсорбента. Наиболее благоприятны для этого температуры 200—300 °С.
Адсорбционная установка имеет два или более адсорберов. Адсорбция и десорбция осуществляются непосредственно в одном и том же аппарате. В момент насыщения адсорбента влагой в одном из адсорберов в другом происходят десорбция и охлаждение. Процесс протекает последовательно по мере насыщения влагой адсорбента в колонне.
Продолжительность циклов насыщения, регенерации и охлаждения адсорбента определяется временем, необходимым для его регенерации. Обычно цикл насыщения длится 10—20 ч, а цикл регенерации 4-8 ч. Цикл охлаждения применяется только в тех случаях, если адсорбент не успевает охлаждаться самим газом, поступающим на осушку.
Для переработки газов с небольшим содержанием углеводородов (С3Н8 С4Н10, C5H12) экономичен процесс короткоцикловой адсорбции. Время каждого цикла (адсорбция, десорбция и регенерация) в установках занимает 11—30 мин.
Технологическая схема адсорбционной осушки газа:
1 сепаратор;
Источник
АБСОРБЦИЯ ГАЗА
Абсорбция газа — это один из способов осушки газа с применением жидкого реагента ( диэтиленгликоля ). Эта операция позволяет перед транспортировкой удалить из голубого топлива влагу.
Диэтиленгликоль — химическое соединение, представитель двухатомных спиртов. Прозрачная светлая вязкая жидкость. Имеет способность к поглощению водяных паров, обладает сладковатым вкусом.
А для чего это нужно?
Вода, в тех или иных количествах, присутствует в любом газе. И абсорбция — как один из способов осушки газа — имеет важное значение для целого ряда технологических процессов. Ведь они, как правило, крайне чувствительны к наличию в голубом топливе влаги. Чем же опасна вода? Самая очевидная причина — коррозия . Ведь трубы газовых магистралей и технологическое оборудование — это сплавы металла. В газопроводах наличие воды может привести к образованию гидратов — кристаллов, похожих на снегообразную массу. Из-за них в трубах могут возникнуть пробки, препятствующие газовому потоку. Также гидраты нарушают нормальную работу регулирующих клапанов, предназначенных для поддержания необходимого давления. Осушка же голубого топлива обеспечивает непрерывную эксплуатацию оборудования и газопроводов и предотвращает гидратообразование и возникновение ледяных заторов в системах. Основным показателем технологического процесса осушки газа является температура точки росы . Это температура, при которой из газа начинает выделяться конденсат.
Вертикальные абсорберы ЦОГ ДКС-2
А где это происходит?
Процесс абсорбции газа происходит в вертикальных и горизонтальных цилиндрических сосудах — абсорберах, установленных на дожимных компрессорных станциях. В качестве реагента применяют раствор диэтиленгликоля (ДЭГ). Газ и абсорбент контактируют внутри аппарата, перемещаясь противотоком. Газ поднимается снизу вверх, а абсорбент по тарелкам стекает сверху вниз. Последний насыщается влагой и отправляется вниз на регенерацию. А в верх колонны уходит уже осушенный газ.
А как у нас?
В ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» абсорберы используются на ДКС-1, ДКС-2 Ставропольского ЛПУМГ и в цехе осушки газа (ЦОГ) Изобильненского ЛПУМГ. При отборе из Северо-Ставропольского подземного хранилища газа в аппаратах производится осушка голубого топлива с помощью жидкого абсорбента — диэтиленгликоля . Также на предприятии используют и другую технологию осушки газа — адсорбцию. При этом способе поглощение влаги осуществляется твердым гранулированным веществом — цеолитом . Адсорбция применяется в ЦОГ г. Алагира, а также на блоках подготовки импульсного газа на компрессорных станциях.
Горизонтальные абсорберы ЦОГ ДКС-1
Источник