CC BY
446
УДК [665.622.2:66.074.37]:553.981
С. В. Драчевский, О. Н. Каратун
ОСОБЕННОСТИ ОСУШКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО СЕРНИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
В газовой промышленности ежегодно основная часть затрат идет на предварительную обработку газа до его поступления в транспортный трубопровод.
К качеству природного газа, подаваемого на транспорт и дальнейшую переработку, предъявляются большие требования. С развитием газодобывающей промышленности появилась проблема газовых гидратов, которые осложняют технологию транспорта, добычи, хранения и переработки газов: газы всех известных месторождений углеводородов в определенных термодинамических условиях вступают в соединение с водой и образуют твердые кристаллические вещества - гидраты углеводородных газов, скапливающиеся в различных системах трубопроводов. Они отлагаются в технологических аппаратах, арматуре, контрольно-измерительных приборах, на стенках газопроводов, сужая живое сечение трубы [1]. Кристаллические соединения, образуемые ассоциированными молекулами углеводородов и воды, называются кристаллогидратами. Гидраты углеводородных газов обычно имеют смешанный состав. Большие полости кристаллической водной решетки заполняются жидким пропаном и изобутаном, а малые полости - метаном, этаном, азотом, углекислым газом и др. Вся эта система образует устойчивую кристаллическую структуру. Основными нормируемыми показателями газа являются: точка росы газа по влаге и углеводородам, предельное содержание механических примесей, сероводорода и кислорода. Присутствие влаги в газе усиливает коррозию, при каталитических процессах вызывает отравление катализаторов, приводит к протеканию побочных реакций. Содержание влаги в углеводородных газах выше, чем в воздухе, причем с повышением температуры эта разница уменьшается. Влагосодержание зависит от углеводородного состава. Чем больше в газе тяжелых углеводородов, тем выше его влагосодержание. Для обеспечения подачи кондиционного газа в систему магистральных газопроводов требуется строительство установок по обработке газа, в первую очередь по его осушке. Для осушки природного газа используются в основном три способа: низкотемпературная сепарация, абсорбционная осушка с использованием гликолей и адсорбционная осушка. Адсорбционная осушка применяется перед закачкой газа в подземные хранилища [2], на установках сжижения газа, при подготовке к транспортировке газа, на гелиевых заводах, при осушке газа перед криогенными процессами, при осушке пропа-нобутановой фракции, очистке газа от Н^, С02, меркаптанов.
Анализ опыта, накопленного в области очистки природных газов, показывает, что основными процессами для обработки больших потоков газа являются абсорбционные с использованием химических и физических абсорбентов и их комбинаций. Окислительные и адсорбционные процессы применяют, как правило, для очистки небольших потоков газа либо для тонкой очистки газа.
Наиболее широкое практическое применение в качестве абсорбентов получили моно-и диэтаноламин. Использование диэтаноламина особенно целесообразно в тех случаях, когда в исходном газе наряду с Н^ и С02 содержатся COS и С82, которые вступают в необратимую реакцию с моноэтаноламином, вызывая его значительные потери [3].
Вспенивание растворов аминов - одна из серьезных проблем при эксплуатации установок очистки газа. Вспенивание приводит к нарушению режима работы установок, ухудшению качества очищенного газа и, как следствие, к необходимости снижения производительности установок по газу. Основная причина вспенивания - это примеси, поступающие вместе с сырым газом и попадающие в абсорбент. Наиболее эффективное средство - вывод примесей из системы путем непрерывной фильтрации раствора амина. На фильтрацию направляют часть циркулирующего раствора. Как правило, фильтрации подвергается регенерированный раствор амина.
Выбор процесса очистки природного газа от сернистых соединений зависит от многих факторов, основными из которых являются: состав и параметры сырьевого газа, требуемая степень очистки и область использования товарного газа, наличие и параметры энергоресурсов, отходы производства и др.
На Астраханском газоперерабатывающем заводе для очистки природного газа, содержащего в своем составе Н^, СO2, COS, используются установки очистки от данных компонентов с помощью абсорбции диэтаноламином. Газ после удаления из него сернистых соединений подается на установку осушки и отбензинивания газа, в которой в качестве адсорбента влаги используются молекулярные сита (цеолиты), загруженные в аппараты (адсорберы). Использование молекулярных сит позволяет получить точку росы до -90 °С, что особенно важно при дальнейшей низкотемпературной переработке газа. Для осушки газов, содержащих кислые компоненты, наиболее надежен цеолит.
При нормальном технологическом режиме на установку осушки и отбензинивания вместе с обессеренным газом уносятся амины в виде капельной жидкости. Г аз, пройдя теплообменник, поступает в колонну промывки, в которой удается при помощи воды, подаваемой на промывку, смыть большую часть амина, унесенного газом. При вспенивании аминов на установках очистки большой объем аминов в виде пены поступает на установку осушки и отбензинивания, в результате чего происходит повышение уровня в колонне промывки выше допустимого. Мгновенное снижение производительности установки может привести к нежелательным последствиям, а аварийное поддержание уровня в колонне промывки не дает желаемых результатов. Часть аминов в виде пены и капельной жидкости с газом уносится дальше и попадает в адсорберы (заливает адсорберы), загруженные молекулярными ситами, что уменьшает их способность поглощать влагу и увеличивает гидратообразование и, следовательно, повышает расход метанола, который используется как ингибитор гидратообразования и для разрушения уже образованных кристаллогидратов на стенках трубок теплообменников, регулирующих клапанов и лопаток колеса детандера. При многократном повторении данного процесса возникает необходимость в замене молекулярных сит в адсорберах на новые, объем которых достигает 20 м3, т. к. снижается их способность поглощать влагу, содержащуюся в углеводородном газе, и происходят «проскоки» влажного газа, что приводит к незапланированным финансовым убыткам. При регенерации цеолитов, при температуре близкой к 300 °С, происходит удаление поглощенной ими влаги, в случае присутствия аминов на их поверхности и в порах происходит спекание цеолитов, образование кокса на их поверхности и быстрый выход их из работы.
При сравнении мер, препятствующих уносу аминов в виде капельной жидкости при нормальном технологическом режиме и, особенно, при вспенивании аминов, выяснилось: наиболее правильным решением данной проблемы является установка на входе обессереного газа в установку осушки и отбензинивания газа перед колонной промывки дополнительного сепаратора с каплеотбойной сеткой, что позволит предотвратить унос аминов в адсорберы и, следовательно, предотвратит нарушения технологического режима, продлит срок службы цеолитов, сэкономит значительные финансовые ресурсы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жданова Н. В., Халиф А. Л. Осушка природных и попутных газов. - М.: Г остоптехиздат, 1962. - 14 с.
2. Гуревич И. Л. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа. - М.: Химия, 1972. - С. 173-175.
3. Эрих В. Н., Расина М. Г., Рудин М. Г. Химия и технология нефти и газа. - Л.: Химия, 1977. - 286 с.
Статья проступила в редакцию 21.10.2008
PECULIARITIES OF HYDROCARBON GAS DEWATERING CONTAINING SULPHIDES
S. V. Drachevskiy, O. N. Karatun
The choice of refinement process of natural gas from sulphides depends on many factors, and the main ones are the following: structure and parameters of raw gas, required degree of refinement and field of application of commodity gas. The use of an absorbent is especially appropriate in cases when there is COS and СS2 together with ^S and СO2 in the initial gas. Foaming of amine solutions is one of the serious problems at the operation of installations of gas refinement. Gas after the removal of sulphides from it is moved to catalytic dehydration. Zeolite is the most reliable gas containing sour components for gas dewatering. At foaming of an absorbent on refinement installations a great volume of absorbents in the form of foam is moved to dehydration installation direct into adsorbers with zeolites that causes the reduction of moisture absorption and increases the formation of ice. At the regeneration of zeolites there is a removal of the moisture absorbed by them, and in the presence of an absorbent on their surface -formation of coke on zeolites and losing their working abilities. The solution of the given problem is the installation of an additional separator, which will allow catching an absorbent in the form of a liquid drop and foam, and it will prevent their falling on zeolites.
Key words: gas refinement, sulphides, foaming, specific humidity, zeolite, separator.
