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.

Технология:

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:

1. высокой взаиморастворимостью с водой

2. простотой и стабильностью при регенерации

3. относительно низкой вязкостью и упругостью пород

4. низкой коррозионной способностью

5. незначитель­ной растворяющей способностью по отношению к газам и угле­водородным жидкостям

6. отсутствием способности к образованию пен и эмульсий.

Абсорбционные методы очистки бывают нескольких видов:

• методы, в которых поглощение кислых компонентов происходит за счет их физического растворения

• методы, в которых поглощение происходит также за счет химической реакции.

а – сырой газ 3, 7 - насосы

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:

1)Высокая активность

2)Простота регенерации

3)Малое сопротивление потоку газа

4)Высокая механическая прочность,предотвращающ. дробление и расширение поглотителя

5)Химическая инертность

6)Недеформирование в зависимости от t и степени насыщения (небольшими объемными изменениями в зависимости от температуры и степени насыщенности).

К оличество адсорбента определяются так:

Где: W – количество воды

a – активность.

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.

Технология:

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;

2,3адсорберы(десорберы);

4штуцер;

5печь;

6холодильник;

7сепаратор;

8разделительная емкость