Адсорбционный способ осушки газа

Когда необходимо снизить содержание паров до 0,01 г/м³ и < часто используют твердые сорбенты (боксит, активированная окись Al, активированный уголь, силикагель, цеолиты или молекулярные сита и др.). Сущность ад-ции заключается в том, что на огромный удельной поверхности сорбента, имеющего большое число капиллярных пор размер которых соизмерим с диаметром молекул воды, ад-ся молекулы воды и других веществ. Размеры пор настолько малы, что в них проявляются силы молекулярного притяжения, которые захватывают и удерживают молекулы адсорбируемого вещества. Чем > удельная поверхность, т. е. чем > пористость ад-та, тем > сорбционную способность он имеет. Удельная поверхносьть промышленных ад-тов достигает нескольких сот м² на 1 гр. ад-та. Промышленные ад-ты должны удовлетворять следующим требованиям:

– высокая равновесная ад-ная емкость по отношению к воде;

– обратимость ад-ции и простота регенерации;

– высокая скорость ад-ции;

– малое сопротивление потоку газа;

– высокая механическая прочность, предотвращающая дробление и распыление ад-та;

– химическая инертность;

– небольшие объемные изменения в зависимости от t и степени насыщения;

– дешевизна.

При увеличении t увеличивается энергия адсорбируемых молекул и они могут освобождаться из сорбента, на этом основан принцип десорбции, т. е. путем увеличения t насыщенного ад-та до t=200-300^оС.

Газ со скважины направляемый на осушку твердыми сорбентами предварительно отделяется от ж-ти и механических примесей в сепараторах при Р близком к устьевому и t несколько превышающей t образования гидратов. А при наличие H₂S и СО₂необходимопровести предварительную очистку. Требуемое кол-во ад-та: С₁=Q×DW×t/a (1)

где С₁ – кол-во ад-та, кг;

Q – кол-во осушаемого газа, м³/ч;

DW – кол-во влаги поглощаемой ад-том, кг/м³;

а – активность ад-та, а=4-7 %;

t – время работы, ч.

Обычно ад-т размещают в 2-3 слоя с общей высотой равной 2-3 диаметра аппарата. Высота ад-ра д. б. минимум в 3 раза > его диаметра. Схема загрузки ад-ра для условий месторождения Медвежье на рис. 1.В качестве сорбента в ад-рах используется комбинированная загрузка силикагелей. Защитный слой крупнопористый силкагель типа В. Основной осушающий слой мелкопористый силикагель типа А. Характеристики силикагелей в табл. 1.

Табл. 1. Верхний слой крупнопористого силикагеля предназначен для защиты основного слоя от капельной ж-ти выносимой из входного сепаратора. Слой муллита представляет собой твердые частицы близкие по форме к сфере d=7-40 мм, необходим для > равномерного распределения по сечению аппарата. Расчетный срок службы загрузки ад-та при работе параметрах указанных в табл. 2 составляет 2 года.

Динамическая активность силикагеля уменьшается с продолжительностью использования. Динамическая активность характеризует текущее состояние сорбента при условиях его в аппарате. Статистическая активность характеризует состояние полного насыщения сорбента при данных t и Р в равновесных условиях. Статистическая и динамическая активность сорбентов измеряется числом гр. поглощенных у/в и воды, приходящихся на 100 гр. ад-та.

Из рис. 2. следует, что в течении 2 лет динамическая емкость ад-та по воде снижается с 20-24 % до 6-8 %. Тяжелые у/в содержащиеся в газе влияют на поглотительную способность ад-тов по влаге. Сравнительные результаты опытов показывают, что влагоемкость силикагеля при осушке природного газа в среднем в 1,32 раза< чем при осушке чистого метана. Точка росы при осушке чистого метана на 18-20^оС ниже, чем при осушке газа содержащего тяжелые у/в. Это объясняется тем, что первыми ад-ся молекулы тяжелых у/в, занимая наиболее активные центры поверхности ад-та и не вытесняются молекулами воды при осушке газа. Результаты исследований (рис3) показали что сростом увлажненности газа динамическая емкость силикагеля по у/в снижается.

Принципиальная схема адсорбционной осушки газа на Месторождении Медвежье (рис. 4.)

Система ад-ной осушки газ включает в себя в качестве основного элемента 2-х сорбционную ад-ную установку с неподвижным слоем силикагеля. Режим работы осущ-ся на стадии адсорбции и регенирации противоточно. Время ад-ии 16-18 часов, время регенирации 10-12. Направление потока усушаемого г сверху вниз, десорбции с низу в верх. Процесс десорбции осуществляется частью осушенного газа отбираемого от основного сырьевого потока в объеме 8100 м³/час. Десорбционный газ поступает на вход дожимного компрессора 5, компремируется на 0,1-,02 МПа >Р осушки и поступает в печь 4, для подогрева до требуемой t десорбции. Пройдя ч/з ад-р десорбционный газ совместно с продуктами десорбции проходит воздушный холодильник 6. Сепаратор газа регенерации 3, где из него выделяются продукты десорбции и газ обратно поступает в технологическую линию до сепаратора I ступени. Эффективность процесса десорбции составляет 80-90 %.

Принцепиальная технологическая схема установки КЦА

Использование КЦА по сравнению с длиноцик-ой позволяет резко уменьшить кол-во исполь-го ад-та. Кроме того на уст-х с продол-м периодом ад-ии большая часть ад-та насыщ-ся до статич актив-ти и для реген-ии треб-ся длительное время. В больш случаях в верх слоях ад-та на входе обр-ся капельная влага, кот-ая может разрушить ад-т. Блогодаря уменьшению высоты слоя ад-та на уста-ах КЦА указанный фактор не имеет место, т кад-т насыщ-ся до динам-ой активности и его реге-ии происходит гораздо быстрее, чем в установках длиноцик-ой ад-ии. КЦА рис 5

Предназначена для переработки 36 млн м³ газа в сут давлением 5,5-6 МПа, тем-ой +20.. -10 ⁰С.

Для предотвращения ГО по всей системе предлогается впрыскивать в газ поток метанол с послед-им его улавливанием ад-ми. Газ из скв под Р=10,5-11 МПа и t=+15С поступает на КЦА. Перед адс-ой колонной в газ впрыскивают метанол и с помощью штуцера 1 Р газа снижается до 5,5-6 МПа, Т снижается до 0…5С. Часть жид-ти, метанол и вода, выпадает в каплеотбойнике 2, затем газ разд-ся по секциям и поступает в адс-ую колонну 3, где оставш-ся в раств-м состоянии, метанол и влага улавливается адс-ом, а сухой газ поступает в м/г/пр. Для реген-ии ад-та часть газа выделяется из общего потока и напр-ют в нагрев печь где нагреватся до 250 ⁰С, и напрвляется в ад-р. Продукт регенирации из ад-ра поступает в сеп-р 5, после выделения жид-ой части газ с оставшимся в нем метанолом и влагой смешивается с главным потоком и поступает на ад-ию. Посколькот у метанола упругость паров намного выше, чем у воды, то после сепар-ии 5 в газе содер-ся значительно больше метанола, чем влаги. Этот метанол снова испо-ся как ингиб-р и вместе с газом после штуцера вводится в общий поток. Продукт реген-ии метанол и вода из сеп-ра 5 поступает в емкость для жид-и 6 и далее в ректиф-ую колонну 7, где от воды отделяется метанол. Метанол собирается в емкости8 и насосом 9 снова вприскивается в газовый поток.

Дата добавления: 2015-08-20