Патент на изобретение №2186092

(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА К ФРАКЦИОНИРОВАНИЮ

(57) Реферат:

Изобретение относится к переработке серосодержащего газа и может быть использовано на газоперерабатывающих заводах и установках комплексной переработки газов. Способ подготовки серосодержащего газа к фракционированию включает очистку от кислых примесей и меркаптанов путем абсорбции раствором метилдиэтаноламина, осушку, последующую дегазацию абсорбента и его регенерацию при температуре 120-140^oС, подачу кислого газа со стадии регенерации на переработку в элементарную серу по реакции Клауса, при этом очистку и осушку серосодержащего газа осуществляют одновременно в процессе абсорбции комплексным абсорбентом, представляющим собой раствор метилдиэтаноламина в этиленгликоле и имеющим состав, мас.%: метилдиэтаноламин 40-60, этиленгликоль 40-60. Абсорбцию можно осуществлять при температуре 30-40^oС, а дегазацию после дросселирования продувкой инертным или малорастворимым в абсорбенте газом при температуре абсорбции или нагреванием до 60-70^oС. Предложенный способ позволяет значительно упростить технологию процесса, повысить глубину и селективность очистки и перерабатывать серосодержащие газы с повышенным содержанием диоксида углерода. 2 з.п.ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области переработки серосодержащего газа, в частности селективной очистки и осушки газового сырья газоперерабатывающих заводов и установок комплексной переработки газов с получением товарного газа, используемого как топливо и сырье нефтехимии и кислых газов регенерации, используемых в качестве сырья для получения элементарной серы на установках Клауса.

Известен способ подготовки газового сырья к фракционированию, включающий его очистку и осушку с использованием неводных комбинированных поглотителей, где в качестве алканоламина используются моноэтаноламин, диэтаноламин, диизопропаноламин, а в качестве органического растворителя – сульфолан, метанол, бензиловый спирт, N-метилпирролидон, тетрагидрофуриловый спирт /Очистка технологических газов. Под редакцией Семеновой Т.Д., Лейтеса И.Л., М., Химия, 1977, с. 236-241/.

Известный способ позволяет очищать любое серосодержащее газовое сырье, однако не обладает селективностью в отношении сероводорода в присутствии диоксида углерода и приводит к поглощению значительного количества углеводородов из газового сырья, что затрудняет последующую переработку кислого газа в условиях Клаус-процесса.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки серосодержащего газа к фракционированию, включающий очистку газа от кислых компонентов: сероводорода, диоксида углерода, сероокиси углерода, сероуглерода и меркаптанов – абсорбцией 35-50 мас.% водным раствором метилдиэтаноламина с доочисткой от меркаптанов адсорбцией на цеолитах, осушкой очищенного товарного газа гликолями с дегазацией и регенерацией абсорбента при 125^oС с получением кислого газа, который направляется на переработку с получением элементарной серы по реакции Клауса. Содержание сероводорода в очищенном газе до 20 мг/м³ и меркаптанов, после очистки на цеолитах, – до 36 мг/м³ (по меркаптановой сере) /Стрючков В.М., Афанасьев А.И., Вышеславцев Ю.Ф., Степанюк В.А., Мурин В.И., Настека В. И. , Бородин Б.П., Латюк В.И. – Научно-технические достижения в области сероочистки газов. – М.: ВНИИЭгазпром, 1988, 30 с./.

Однако данный способ приводит к высокой обводненности как кислого (до 10 мас.%) так и очищенного газа (до 2,5 г/м³), отчего для переработки последнего вводится дополнительная стадия осушки моно- и диэтиленгликолями. Кроме того, в случае очистки газов с повышенным содержанием диоксида углерода, например серосодержащего газа Карачаганакского месторождения, не достигается необходимая селективность поглощения сероводорода в присутствии диоксида углерода, что приводит к получению кислого газа с содержанием диоксида углерода и сероводорода, не соответствующим требованиям процесса Клауса (содержание сероводорода для Клаус-процесса должно быть не менее 50 мас.%, а содержание диоксида углерода – не более 40 мас.%). Это приводит к необходимости предварительного смешения газа Карачаганакского месторождения с другим серосодержащим газом, характеризующимся существенно меньшей долей углекислого газа по сравнению с сероводородом, например газом Оренбургского месторождения, т.е. введения еще одной дополнительной стадии. К недостатку прототипа можно отнести также низкую степень извлечения (до 10%) меркаптанов водными растворами метилдиэтаноламина, что требует специальной стадии доочистки товарного газа на цеолитах /В.В. Николаев, Н.В. Бусыгина, И.Г. Бусыгин. Основные процессы физической и физико-химической переработки природного газа. М.: Недра, 1998, с. 25/.

Задачей настоящего изобретения является упрощение технологии процесса за счет обеспечения одновременного удаления кислых примесей, включая меркаптаны, и осушки газа при достижении необходимой для Клаус-процесса селективности в случае очистки серосодержащих газов с повышенным содержанием диоксида углерода, например газа Карачаганакского месторождения.

Поставленная задача решается предлагаемым способом подготовки серосодержащего газа к фракционированию, включающим его очистку от кислых примесей и меркаптанов путем абсорбции раствором метилдиэтаноламина, осушку, последующую дегазацию абсорбента и его регенерацию при температуре 120-140^oС, подачу кислого газа со стадии регенерации на переработку в элементарную серу по реакции Клауса, в котором согласно изобретению очистку и осушку серосодержащего газа осуществляют одновременно в процессе абсорбции комплексным абсорбентом, представляющим собой раствор метилдиэтаноламина в этиленгликоле и имеющим состав (мас.%): метилдиэтаноламин 40-60, этиленгликоль 40-60.

А также тем, что
абсорбцию ведут при температуре 30-40^oС,
дегазацию абсорбента осуществляют дросселированием с последующей продувкой инертным газом или малорастворимым в абсорбенте газом при температуре абсорбции или нагреванием до температуры 60-70^oС.

Способ осуществляют следующим образом: высоконапорный природный газ (давление 4-5 МПа) или низконапорный технологический газ (давление 0,5-3,0 МПа) после механической сепарации от жидких углеводородов и механических примесей направляется в абсорбер, снабженный термопарой для фиксирования температуры на стадиях абсорбции, дегазации и регенерации абсорбента. На выводящей газовой линии осуществляют отбор проб для хроматографического анализа.

В качестве комплексного абсорбента используют раствор метилдиэтаноламина в этиленгликоле: 40-60 мас.%. метилдиэтаноламина, 40-60 мас.% этиленгликоля.

Использование комплексного абсорбента на основе смеси этиленгликоля и метилдиэтаноламина приводит к неожиданному эффекту: появлению синергетического эффекта в отношении извлечения кислых компонентов и меркаптанов при одновременном снижении растворимости в абсорбенте углеводородных компонентов газа, что обусловлено как высокой полярностью, так и высокой основностью предлагаемого абсорбента.

Абсорбцию ведут при температуре 25-45^oС, предпочтительно при температуре 30-40^oС. Стадию абсорбции проводят до начала проскока сероводорода в очищенном газе и йодометрически определяют содержание сероводорода и меркаптанов. Остаточное содержание сероводорода в очищенном газе составляет не более 6 мг/м³, что соответствует требованиям ОСТ 51.40-93, а остаточное содержание меркаптанов – не более 36 мг/м³ (ОСТ 51.40-83) при степени извлечения меркаптанов – не менее 92%.

Насыщенный абсорбент дегазируют при температуре абсорбции перекрытием впускного вентиля и поэтапным сбросом давления в абсорбере до давления, близкого к атмосферному. Газы дегазации анализируют хроматографически на содержание кислых компонентов и углеводородов. После сброса давления до давления, близкого к атмосферному, осуществлялась дополнительная дегазация пропусканием через абсорбер инертного газа (азот, гелий) или газа, малорастворимого в абсорбенте, например метана. В случае низконапорного газа дополнительную дегазацию осуществляют подогревом абсорбента до температуры 60-70^oС. Выпускной вентиль перекрывают и для начала процесса регенерации температура поднимают до 120-140^oС. Полученный кислый газ регенерации анализируют хроматографически.

Ниже приведены примеры осуществления способа.

Пример 1.

Процесс осуществляют на пилотной установке. Абсорбер, рассчитанный на 400 г абсорбента, заполняют комплексным абсорбентом (АК), представляющим собой раствор метилдиэтаноламина в этиленгликоле – 50 мас.% метилдиэтаноламина и 50 мас.% этиленгликоля. При температуре 30^oС через абсорбент пропускают сырой газ Карачаганакского месторождения (давление газа 5 МПа), прошедшего стадию механической сепарации от жидких углеводородов и механических примесей. Состав газа, подлежащего очистке, приведен в табл. 1.

Абсорбцию ведут до начала проскока сероводорода в очищенном газе. Получают очищенный товарный газ с остаточным содержанием сероводорода не более 6 мг/м³, а меркаптанов – не более 36 мг/м³. Дегазацию абсорбента ведут так, как было описано выше, дросселированием и продувкой 200-300 мл гелия при температуре 30^oС. После чего абсорбент регенерируют при 120^oС.

Пример 2.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, однако используют абсорбент, имеющий состав: 60 мас.% метилдиэтаноламина, 40 мас.% этиленгликоля. Температура абсорбции 40^oС. Температура дегазации 40^oС. Температура регенерации 140^oС. Получают очищенный товарный газ с остаточным содержанием сероводорода не более 6 мг/м³, а меркаптанов – не более 36 мг/м³.

Состав кислого газа, полученного в результате осуществления способа по примерам 1 и 2, представлен в табл. 2.

Сравнительные данные по составу кислого газа, полученного по результатам очистки Карачаганкского газа по предложенному способу (АК) и для водного прототипа (ВП) /Стрючков В.М., Афанасьев А.И., Вышеславцев Ю.Ф., Степанюк В. А. , Мурин В.И., Настека В.И., Бородин Б.П., Латюк В.И. – Научно-технические достижения в области сероочистки газов. – М.: ВНИИЭгазпром, 1988, 30 с./ приведены в табл. 3.

Как видно из представленных данных (табл. 2, 3), полученный кислый газ фактически удовлетворяет условиям работы установки Клауса не только по соотношению Н₂S -СO₂, но и по содержанию углеводородных компонентов (менее 8 об.%).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет:
значительно упростить технологию процесса подготовки серосодержащего газа к фракционированию за счет совмещения стадий очистки и осушки;
перерабатывать серосодержащие газы с повышенным содержанием диоксида углерода, например, Карачаганакского месторождения;
осуществлять глубокую очистку товарного газа от меркаптанов, исключив дополнительный блок адсорбционной доочистки газов на цеолитах.

Формула изобретения

1. Способ подготовки серосодержащего газа к фракционированию, включающий его очистку от кислых примесей и меркаптанов путем абсорбции раствором метилдиэтаноламина, осушку, последующую дегазацию абсорбента и его регенерацию при температуре 120-140^oС, подачу кислого газа со стадии регенерации на переработку в элементарную серу по реакции Клауса, отличающийся тем, что очистку и осушку серосодержащего газа осуществляют одновременно в процессе абсорбции комплексным абсорбентом, представляющим собой раствор метилдиэтаноламина в этиленгликоле и имеющим состав, мас. %:
Метилдиэтаноламин – 40-60
Этиленгликоль – 40-60
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что абсорбцию ведут при температуре 30-40^oС.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дегазацию абсорбента осуществляют дросселированием с последующей продувкой инертным газом или газом, малорастворимым в абсорбенте, при температуре абсорбции или нагреванием до температуры 60-70^oС.

РИСУНКИ