Диссертация (1091805), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Насыщенныйвлагой раствор абсорбента направляется в блок регенерации для удаленияпоглащённой влаги. На рисунке 1 представлена принципиальная схема установкиабсорбционной осушки газа.12Рисунок 1 – Принципиальная схема установки абсорбционной осушкиприродного газа; 1 – сепаратор капельной влаги; 2 – тарельчатый абсорбер; 3 –гликолевый фильтр – сепараторНа представленной схеме видно, что сырой газ, пройдя входной сепаратор1, где происходит отделение от капельной жидкости, поступает в нижнюю частьтарельчатого абсорбера 2, в котором, поднимаясь вверх, в противотокеконтактирует с поглотителем влаги (абсорбентом), подаваемом на верхнюютарелку абсорбера.
Осушенный газ, содержащий капли унесённого абсорбента, сверхней тарелки абсорбера поступает в гликолевый фильтр – сепаратор 3, где отнего в сепарационной и фильтрующей секциях происходит отделение унесённогоосушителя. После отделения унесённого абсорбента, осушенный газ подают впромысловый коллектор сухого газа, а оттуда направляют на головнуюкомпрессорную станцию УКПГ.В настоящее время используют различные модификации установок осушкигаза в которые часто включают дополнительные блоки: дожимные компрессорные13станции (ДКС), аппараты воздушного охлаждения (АВО), дополнительныесепараторы влаги и т.д. Все указанные совершенствования направлены напонижение точки росы переработанного газа и на увеличение эффективностифункционирования установок осушки газа.1.1.2. Регенерация насыщенных растворов абсорбентаПосле поглощения влаги, насыщенный раствор абсорбента из нижней частиабсорбционной колонны отводится на установку регенерации для отделения отводы и восстановления необходимой для работы концентрации [28, 36].Существенное влияние на процесс осушки сырья оказывает глубина регенерациипоглотителя, насыщенного водой.
То есть от процесса регенерации абсорбентазависит эффективность функционирования всей УКПГ.Существуют различные способы регенерации растворов абсорбента: приатмосферном и пониженном давлении, с использованием азеотропных реагентов,отдувочного газа, и т.д. Вне зависимости от способа осушки, используемого наместорождении, должно выполняться основное требование - применяемаятехнология регенерации растворов абсорбента должна обеспечивать именно туконцентрацию гликоля, которая позволяет осушать перерабатываемое сырьё вабсорбере до требуемой температуры точки росы. В таблице 1 приведеныосновные способы регенерации, их характеристики и получаемые при ихиспользовании концентрации рабочих растворов гликолей [4].
Необходимо такжеотметить, что выбор оптимальной схемы регенерации гликолей на конкретномместорождении требует технико – экономического обоснования.14Таблица 1 – Способы регенерации абсорбентаАбсорбентСпособ регенерацииПри атмосферномдавленииДиэтиленгликольПод вакуумомС подачей отпарногогаза в испарительС подачей отпарногогаза в низ отпарнойколонныПри атмосферномдавленииТриэтиленгликольПод вакуумомС подачей отпарногогаза в испарительС подачей отпарногогаза в низ отпарнойколонныАзеотропнаяректификацияДавление вКонцентрацияаппарате, регенерированногокПагликоля, % (масс)10697,0 – 97,553 – 3098,5 – 99,310699,510699,810698,0 – 98,653 – 3098,7 – 99,510699,1 – 99,610699,1 – 99,910699,95Процесс десорбции – выделение воды из раствора поглотителя - проводят внасадочных или барботажных колоннах.
Раствор гликоля, поступающий нарегенерацию, подаётся в верхнюю часть колонны и стекает в низ колонны. Изнижней части колонны выводится регенерированный раствор гликоля. Колоннуоборудуют обычно 14 – 18 колпачковыми тарелками. Тепло в низ колонныподводится за счёт устройства выносного или встроенного (в случае десорбера с15огневым подогревом) испарителя.
На рисунке 2 приведена принципиальная схемаогневой регенерации гликоля на УКПГ Ямбургского месторожденияРисунок 2 – Принципиальная схема установки огневой регенерации гликоля наУКПГ Ямбургского месторождения;1 – десорбер; 2 – рекуперативный теплообменник; 3 – вертикальнаяцилиндрическая печь; 4 – холодильник АВО; 5 – рефлюксная ёмкость; 6, 7, 8 –насосы; 9 – вакуумный насос.На УКПГ Ямбургского месторождения применяется огневая схемарегенерации гликоля при пониженном давлении. Подогрев насыщенного растворагликоля осуществляется частично за счёт утилизации тепла горячего продуктарегенерированного раствора гликоля и частично в змеевиках печей нагревателя. Всостав установки регенерации входят: колонна регенерации (десорбер) 1 совстроеннымв(регенерированныйнижнейрастворчастирекуперативнымгликоля–теплообменникомнасыщенныйраствор2гликоля),вертикальная цилиндрическая печь 3, холодильник 4 (АВО), рефлюксная ёмкость5, насосы 6, 7, 8 для подачи и отвода гликоля и рефлюксной жидкости на16орошение верха колонны, а также вакуумный насос 9 для откачиваниянесконденсированных паров, рисунок 2.Основнаясложностьпроцессарегенерацииобусловленатем,чтотемпература нагрева гликолей ограничена их термической нестабильностью 164,44 °С для ДЭГ и 206,66 °С для ТЭГ.
Поэтому для достижения требуемыхконцентраций (для ДЭГ выше 96%, для ТЭГ – 98,1 % масс.) при температурахнижеихразложениянеобходимоприменятьвакуумилиотпарной(десорбционный) газ, который подаётся в ёмкость сбора регенерированногогликоля, предварительно подогреваясь в испарителе. Такой подход позволяетсущественно сократить потери абсорбента от его термического разложения. Нонесмотря на использование более низких температур при регенерации рабочихрастворовабсорбента,автоокислениявсёгликолей.равноПродуктыпротекаютэтихпроцессыпобочныхдеструкцииреакцийипостепеннонакапливаются в рабочем растворе осушителя.Помимо образующихся продуктов окисления и термического разложениягликолей, в рабочих растворах абсорбента накапливаются иные примеси, к числукоторых относятся природные соли и минералы, продукты коррозии материаловустановки, реагенты, используемые на предыдущих стадиях переработки газа,компрессорные масла и т.д. При накоплении примесей в абсорбенте меняются егофизическиеихимическиесвойства:рН,цветность,вязкостьит.д.Предполагается, что изменение свойств осушителя является причиной ухудшенияего абсорбционной способности, что приводит к снижению эффективностифункционирования всей УКПГ.
В работах [3, 4, 24, 25, 30, 32, 34] изучалисьизменения абсорбционных свойств гликолей от содержащихся в них примесей,однако, полученные результаты расходятся, и не позволяют сделать однозначногозаключения о причинах изменения осушающей способности ТЭГ.1.1.3. Углубленная очистка рабочих ратворов абсорбентаДляувеличениясроковслужбыабсорбентаиспользуютпроцессдополнительной очистки – фильтрации гликоля, который позволяет удалять17чёрный осадок, состоящий из смолы и частиц масла вместе с поверхностноактивными веществами [4, 53, 59]. Процесс очистки заключается в следующем.Часть регенерированного гликоля, подлежащего очистке, отводится с установкирегенерации через байпасную линию, разбавляется водой до 50% - нойконцентрации и поступает на многоступенчатую фильтрацию, включающую:1) колонну, заполненную ионообменной смолой, в которой происходитобмен неорганических анионов на ионы карбоновых кислот, присутствующих вгликоле.
В результате уменьшается поверхностное натяжение, увеличиваетсяконцентрацияионов смесигликоль–вода и начинаетсяобразованиехлопьевидного осадка;2) колонну с песчаным фильтром, где отделяется большое количествоосадка;3) колонну с угольным фильтром, применяемым для тонкой очисткигликоля от растворённых в нём солей;4) колонну, заполненную ионообменной насадкой.Послеподобнойчетырёхступенчатойочисткиочищенныйгликольнаправляют в ёмкость для сбора очищенного абсорбента. При этом фильтры спеском и ионообменной смолой сильно загрязняются хлопьевидными примесямии нуждаются в промывке.
Процесс промывки начинается автоматически принекоторой максимальной величине перепада давления на фильтрах. Кроме того,ионообменные фильтры нуждаются в регенерации. Для этого используютрастворы хлористого натрия, а а также используют различные кислоты иоснования.В результате применения четырёхступенчатой очистки гликоля отнакопленных примесей срок действия его увеличивается на 100% или более.Применение противоокислительной присадки снижает скорость разложениягликоля на 50 % и коррозию оборудования на 40 %. Компактная система очисткипозволяет легко устанавливать её в существующие установки осушки. Изотечественных разработок наиболее полно провести комплексную очисткугликоля позволяет дистилляционный процесс.
При этом для уменьшения18солеотложения на греющих поверхностях применяют выпарные аппараты сэнергичнойпринудительнойциркуляциейраствора.Однако,применениетехнологии дополнительной очистки абсорбента требует изъятия его из рабочегопроцесса. Как правило, подобную процедуру дополнительной очистки рабочихрастворов проводят в случаях недостижения должной степени осушки сырья.Других действенных параметров для проведения стадий дополнительной очисткирастворов абсорбента на настоящий момент не разработано.1.1.4.
Контроль процесса регенерации рабочих растворов абсорбентаВ настоящее время на установках осушки природного газа осуществляютконтроль следующих качественных показателей растворов абсорбента: цветностьосушающих растворов, их рН, наличие механических примесей, а также общеесодержание органических кислот, альдегидов, углеводородов, железа и т.д.
[4, 25,60, ]. Определение данных показателей осуществляют по устаревшим методикам,требующим индивидуального подхода и существенных затрат времени на анализ.Ни один из указанных показателей не позволяет однозначно охарактеризоватьосушающую способность рабочих растворов ТЭГ, т.е. не является специфичнымдля проведения чёткой классификации между пригодными для работырастворамиабсорбентов,ирастворами,нуждающимисявзаменеилидополнительной очистке.К числу методов, используемых при контроле качественных показателейрабочих растворов, относятся методика колориметрического определениясодержания примеси железа [10, 12], титриметрический метод определениясодержания хлоридов [14], титриметрический метод определения массовой доликислот в пересчёте на уксусную кислоту, спектрофотометрический методопределения пропускания в ультрафиолетовой области при длинах волн 220, 275и 350 нм., рефрактометрический метод определения показателя преломления,титриметрический метод определения массовой доли воды [11], методопределенияцветностираствороввединицахХазена[13],19газохроматографический метод определения массовой доли диэтиленгликоля итриэтиленгликоля [60].Предельные показатели содержания примесей в абсорбенте, установленныепо указанным методам, соблюдаются только для образцов, которые ещё не былизадействованы в производственном процессе осушки газа.
При попадении врабочуюустановкусодержаниеуказанныхпримесейпревышаетрегламентированные значения, однако, абсорбент эксплуатируется до тех пор,пока ТТРв осушаемого им газа соответствует требуемым нормативам. В случаях,когда качество рабочего раствора абсорбента уже не позволяет доводить ТТР вперерабатываемого сырья до требуемых значений, производят корректировкурабочих параметров установки. Если эти процедуры не помогают устранитьнеисправность,абсорбентизвлекаютизпроизводственнойустановкииотправляют на дополнительную очистку или утилизируют. Таким образом,основным показателем качества используемых растворов абсорбента, на которыйориентируются операторы установок осушки газа, является ТТРв осушаемогосырья по влаге.Возникновение нештатных ситуаций, связанных с несоответствием ТТРвперерабатываемогоэффективностисырья,являетсяфункционированияоднимустановокизлимитирующихосушкифакторовприродногогаза.Описанные технологические сбои возникают неожиданно, а на их устранениетребуются значительное количество времени и ресурсов, поэтому несоответствиеТТРв газа, возникающее в связи с плохим качеством рабочего раствораабсорбента, существенно сказывается на рентабельности процесса осушки и наэффективности функционирования всей УКПГ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
