RU2640233C1 - Installation for adsorption drying of liquid mercaptans - Google Patents
Installation for adsorption drying of liquid mercaptans Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640233C1 RU2640233C1 RU2017109417A RU2017109417A RU2640233C1 RU 2640233 C1 RU2640233 C1 RU 2640233C1 RU 2017109417 A RU2017109417 A RU 2017109417A RU 2017109417 A RU2017109417 A RU 2017109417A RU 2640233 C1 RU2640233 C1 RU 2640233C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adsorber
- adsorbent
- desorber
- function
- methane
- Prior art date
Links
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical class S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 94
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 23
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 108
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 104
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 88
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 70
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 70
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 8
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 claims description 6
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 52
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 37
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 37
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 19
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 7
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 4
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 3
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 3
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002355 dual-layer Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- SUVIGLJNEAMWEG-UHFFFAOYSA-N propane-1-thiol Chemical class CCCS SUVIGLJNEAMWEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
Description
Установка адсорбционной осушки жидких меркаптанов может быть использована в газо- и нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности, в частности при получении природных или синтетических одорантов для осушки или предосушки природного одоранта (смеси этил- и пропилмеркаптанов), для осушки концентрата одоранта, для осушки смеси меркаптанов с повышенным содержанием метилмеркаптана.Installation of adsorption drying of liquid mercaptans can be used in gas and oil refining, chemical and other industries, in particular in the production of natural or synthetic odorants for drying or pre-drying natural odorant (a mixture of ethyl and propyl mercaptans), for drying an odorant concentrate, for drying a mixture mercaptans with a high content of methyl mercaptan.
Одной из важнейших особенностей получения глубоко осушенного одоранта является достижение для него максимально низкой температуры помутнения — начала выделения из объема жидких меркаптанов, составляющих одорант, микрокапель воды, кристаллизующихся при отрицательных температурах: выделяющиеся кристаллы льда забивают аппаратуру и трубопроводы при транспортировке жидких одорантов и топливных газов, обработанных этими одорантами.One of the most important features of obtaining a deeply dried odorant is to achieve the lowest possible cloud point for it - the beginning of the release from the volume of liquid mercaptans that make up the odorant, microdrops of water that crystallize at negative temperatures: the released ice crystals clog the equipment and pipelines during transportation of liquid odorants and fuel gases, processed by these odorants.
Известен способ получения одоранта, в котором в качестве одной из стадий процесса используют установку адсорбционной осушки жидких меркаптанов, предусматривающую пропускание жидких меркаптанов через слой адсорбента в динамических условиях в адсорберах, работающих попеременно в режиме осушки и режиме регенерации адсорбента после его дезактивации, емкости, холодильники, систему нагрева газов регенерации и трубопроводную систему с клапанами, при этом осушаемые жидкие меркаптаны проходят через слой силикагеля марки ШСМГ двух параллельно работающих адсорберов в режиме осушки сверху вниз, десорбция адсорбированной влаги из силикагеля осуществляется в двух параллельно работающих адсорберах в режиме регенерации продувкой слоя силикагеля снизу вверх горячим товарным газом с постепенным повышением его температуры от 45°С до 160-170oС и последующим охлаждением слоя силикагеля холодным товарным газом до температуры 45oС (патент на изобретение RU № 2317978 С1, МПК С07С 3 19/02, С07С 3 19/28, заявлен 21.08.2006, опубл. 27.02.2008). Рассмотренная установка осушки жидких меркаптанов имеет следующие недостатки:A known method for producing an odorant, in which, as one of the stages of the process, an adsorption drying apparatus for liquid mercaptans is used, which involves passing liquid mercaptans through an adsorbent bed under dynamic conditions in adsorbers operating alternately in the drying mode and regeneration mode of the adsorbent after its deactivation, containers, refrigerators, a heating system for regeneration gases and a piping system with valves, while the drained liquid mercaptans pass through a layer of two parallel parallel silica gel of ШСМГ type but working adsorbers in the drying mode from top to bottom, desorption of adsorbed moisture from silica gel is carried out in two parallel working adsorbers in the regeneration mode by blowing a layer of silica gel from the bottom up with hot commodity gas with a gradual increase in its temperature from 45 ° C to 160-170 o C and subsequent cooling of the layer silica gel with cold commercial gas up to a temperature of 45 o C (patent for invention RU No. 2317978 C1,
1) неэффективность использования силикагеля в качестве адсорбента для извлечения влаги из жидких меркаптанов по причине того, что, во-первых, средняя фракция (шихта) микропористого гранулированного силикагеля марки ШСМГ одновременно с молекулами воды неизбежно адсорбирует значительное количество меркаптанов, полярные молекулы которых обладают высоким сродством к адсорбенту в условиях высокой концентрации меркаптанов, что существенно снижает адсорбционную активность силикагеля по воде, во-вторых, меркаптаны в процессе регенерации силикагеля десорбируются совместно с водой, что приводит к загрязнению газов регенерации меркаптанами и существенным потерям меркаптанов как целевого продукта;1) the inefficiency of using silica gel as an adsorbent to extract moisture from liquid mercaptans due to the fact that, firstly, the middle fraction (mixture) of microporous granular silica gel of the ШСМГ type simultaneously with water molecules inevitably adsorbs a significant amount of mercaptans, the polar molecules of which have a high affinity to the adsorbent under conditions of high concentration of mercaptans, which significantly reduces the adsorption activity of silica gel in water, and secondly, mercaptans in the process of s Licagels are desorbed together with water, which leads to contamination of the regeneration gases with mercaptans and significant losses of mercaptans as the target product;
2) самопроизвольный сток жидкости в слое адсорбента при подаче жидких меркаптанов в адсорберы в слой силикагеля на стадии осушки сверху вниз на начальном этапе заполнения адсорбера сырьем, что не обеспечивает стационарное условие гидродинамики и, как следствие, приводит к отрицательно сказывающимся на проведении стадии адсорбционной осушки неравномерной осушке жидких меркаптанов в стекающих локальных струях жидкости и неравномерной отработке адсорбента в различных зонах слоя силикагеля;2) spontaneous liquid runoff in the adsorbent layer when liquid mercaptans are fed into the adsorbers in the silica gel layer at the top-down drying stage at the initial stage of filling the adsorber with raw materials, which does not provide a stationary hydrodynamic condition and, as a result, leads to an uneven uneven adsorption drying stage dehydration of liquid mercaptans in flowing local jets of liquid and uneven development of the adsorbent in different zones of the silica gel layer;
3) унос из адсорбера оставшихся к началу десорбции в слое адсорбента между гранулами силикагеля жидких меркаптанов вместе с газами регенерации при десорбции адсорбированной влаги из силикагеля, осуществляемой продувкой слоя силикагеля снизу вверх горячим товарным газом, приводящий к потере значительного количества жидких меркаптанов – около 0,1-0,2 объема слоя адсорбента;3) the removal from the adsorber of liquid mercaptans remaining at the beginning of desorption in the adsorbent bed between the silica gel granules together with regeneration gases during desorption of the adsorbed moisture from silica gel by purging the silica gel layer from the bottom up with hot commodity gas, leading to the loss of a significant amount of liquid mercaptans - about 0.1 -0.2 volume of the adsorbent layer;
4) необходимость реализации нестационарной работы установки для обеспечения переменной температуры горячего товарного газа (в аналоге не охарактеризован способ нагрева товарного газа) при десорбции адсорбированной влаги из силикагеля, осуществляемой продувкой слоя силикагеля снизу вверх горячим товарным газом с постепенным повышением его температуры от 45оС до 160-170оС, нагреваемым, например, в теплообменнике при помощи водяного пара, что требует непрерывного изменения расхода теплоносителя;4) necessity of implementing unsteady plant operation for variable hot tank gas temperature (in an analogue not described a method of commercial gas heating) during desorption of the adsorbed water from the silica gel carried out by blowing a layer of silica gel below upwards hot trademark gas gradually increasing its temperature from 45 ° C to 160-170 about With, heated, for example, in a heat exchanger using water vapor, which requires a continuous change in the flow rate of the coolant;
5) проведение десорбции адсорбированной влаги из силикагеля, осуществляемой продувкой слоя силикагеля снизу вверх горячим товарным газом и последующим охлаждением слоя силикагеля до 45оС продувкой слоя силикагеля холодным товарным газом в одном адсорбере в режиме регенерации, приводящее к разрыву технологического цикла с периодическим нагревом газа в теплообменном аппарате для регенерации силикагеля и соответствующим отключением теплообменного аппарата при охлаждении слоя силикагеля в том же адсорбере в режиме регенерации;5) carrying out the desorption of adsorbed moisture from the silica gel carried out by blowing a layer of silica gel below upwards hot trademark gas and then cooling the layer of silica gel to 45 ° C by purging layer silica cold trademark gas in one adsorber in regeneration mode, leading to rupture of the process cycle with a periodic heating of the gas in the a heat exchanger for the regeneration of silica gel and the corresponding shutdown of the heat exchanger when the silica gel layer is cooled in the same adsorber in the regeneration mode;
6) неравномерность насыщения слоя силикагеля в адсорбере по ходу потока осушаемых жидких меркаптанов, вызванная постепенным уменьшением адсорбционной емкости адсорбента по мере снижения концентрации воды в осушаемом сырье, что приводит к неэффективному использованию адсорбента в целом;6) the uneven saturation of the layer of silica gel in the adsorber along the flow of drained liquid mercaptans, caused by a gradual decrease in the adsorption capacity of the adsorbent as the water concentration in the dried raw materials decreases, which leads to inefficient use of the adsorbent as a whole;
7) обеспечение температуры помутнения не ниже минус 15оС при осушке жидких меркаптанов силикагелем марки ШСМГ, усложняющее трубопроводную транспортировку природного газа с добавлением полученного одоранта.7) providing a cloud point not lower than minus 15 ° C in the drying liquid mercaptans silica gel brand SHSMG complicate pipeline transporting natural gas obtained by adding odorant.
Известен блок адсорбционной осушки одоранта, предусматривающий пропускание жидких меркаптанов через слой адсорбента в динамических условиях в системе адсорберов и десорберов, работающих попеременно вследствие регенерации адсорбента при его дезактивации, и включающий емкости, холодильники, систему нагрева газов регенерации и трубопроводную систему с клапанами, с линией подачи жидкого одоранта в накопительную емкость, соединенную с параллельно установленными заполненными адсорбентом адсорберами, верх которых соединен трубопроводом выхода газа регенерации через холодильник с сепаратором, верх которого соединен с трубопроводом отвода газа регенерации, а низ с трубопроводом отвода воды, при этом низ адсорберов соединен с трубопроводами подачи газа регенерации и выхода осушенного одоранта, причем адсорберы содержат двухслойный адсорбент, верхний слой которого состоит из оксида алюминия, а нижний слой – из силикагеля, блок осушки дополнительно снабжен фильтрами для улавливания механических примесей, установленными на линии выхода осушенного одоранта, загрузочно-разгрузочной емкостью для слива жидкого одоранта, соединенной с низом адсорберов и гравитационным отстойником полочно-трубчатого типа, используемым в качестве накопительной емкости (патент на полезную модель RU № 112840 U1, МПК B01D53/26, B01D53/02, заявлен 03.03.2011, опубл. 27.01.2012). Рассмотренный блок адсорбционной осушки жидких меркаптанов имеет следующие недостатки:A known unit for adsorptive drying of an odorant, providing for the passage of liquid mercaptans through an adsorbent layer under dynamic conditions in a system of adsorbers and desorbers operating alternately due to regeneration of the adsorbent during its deactivation, and including tanks, refrigerators, a heating system for regeneration gases, and a pipeline system with valves, with a supply line liquid odorant into a storage tank connected to parallel mounted adsorbent-filled adsorbers, the top of which is connected by a pipeline the outlet of the regeneration gas through a refrigerator with a separator, the top of which is connected to the outlet pipe of the regeneration gas, and the bottom to the pipe of the outlet of water, while the bottom of the adsorbers is connected to the pipelines for supplying regeneration gas and the outlet of the dried odorant, and the adsorbers contain a two-layer adsorbent, the top layer of which consists of aluminum oxide, and the bottom layer is made of silica gel, the drying unit is additionally equipped with filters for trapping mechanical impurities installed on the outlet line of the dried odorant, loading zgruzochnoy capacity to drain liquid odorant connected to adsorbers bottom and a gravitational settler Shelving-tubular type, used as a storage capacitance (utility model patent RU № 112840 U1, IPC B01D53 / 26, B01D53 / 02, pending 03.03.2011, publ. 01/27/2012). The considered block adsorption drying liquid mercaptans has the following disadvantages:
1) неэффективность использования силикагеля в качестве адсорбента для извлечения влаги из жидких меркаптанов по причине того, что, во-первых, средняя фракция (шихта) микропористого гранулированного силикагеля одновременно с молекулами воды неизбежно адсорбирует значительное количество меркаптанов, полярные молекулы которых обладают высоким сродством к адсорбенту в условиях высокой концентрации меркаптанов, что существенно снижает адсорбционную активность силикагеля по воде, меркаптаны в процессе регенерации силикагеля десорбируются совместно с водой, что, во-вторых, приводит к загрязнению газов регенерации меркаптанами и существенным потерям меркаптанов как целевого продукта;1) the inefficiency of using silica gel as an adsorbent to extract moisture from liquid mercaptans due to the fact that, firstly, the middle fraction (charge) of microporous granular silica gel simultaneously with water molecules inevitably adsorbs a significant amount of mercaptans, the polar molecules of which have a high affinity for the adsorbent in conditions of high concentration of mercaptans, which significantly reduces the adsorption activity of silica gel in water, mercaptans in the process of regeneration of silica gel desorb together with water, which, secondly, leads to the contamination of regeneration gases with mercaptans and significant losses of mercaptans as the target product;
2) неэффективность использования силикагеля в качестве концевого слоя двухслойного адсорбента после слоя оксида алюминия, когда концентрация воды в осушаемых жидких меркаптанах существенно снижается, так как силикагель при низкой концентрации воды имеет незначительную динамическую активность;2) the inefficiency of using silica gel as the end layer of a two-layer adsorbent after an alumina layer, when the water concentration in drained liquid mercaptans is significantly reduced, since silica gel has a low dynamic activity at a low water concentration;
3) промышленная нереализуемость температуры помутнения осушенных жидких меркаптанов на уровне минус 48oС при наличии силикагеля в качестве концевого слоя адсорбента;3) the industrial unrealizability of the cloud point of the drained liquid mercaptans at minus 48 o C in the presence of silica gel as the end layer of the adsorbent;
4) самопроизвольный сток жидкости в адсорбенте при подаче сверху вниз жидких меркаптанов в адсорберы последовательно через слой оксида алюминия и слой силикагеля на стадии осушки на начальном этапе заполнения адсорбера сырьем, что не обеспечивает стационарные условия гидродинамики и, как следствие, приводит к неравномерной осушке жидких меркаптанов в стекающих локальных струях жидкости и неравномерной отработке адсорбента в различных зонах, отрицательно сказывающимся на проведении стадии адсорбционной осушки;4) spontaneous liquid runoff in the adsorbent when liquid mercaptans are fed from top to bottom into the adsorbers sequentially through an alumina layer and a silica gel layer at the drying stage at the initial stage of filling the adsorber with raw materials, which does not provide stationary hydrodynamic conditions and, as a result, leads to uneven drying of the liquid mercaptans in flowing local jets of liquid and uneven development of the adsorbent in various zones, adversely affecting the stage of adsorption drying;
5) унос из адсорбера оставшихся в слое адсорбента между гранулами силикагеля к началу десорбции жидких меркаптанов вместе с газами регенерации при десорбции адсорбированной влаги из силикагеля, осуществляемой продувкой слоя силикагеля снизу вверх горячим товарным газом, приводящий к потере значительного количества жидких меркаптанов – около 0,1-0,2 объема слоя адсорбента;5) the removal from the adsorber of the remaining between the silica gel granules in the adsorbent bed to the beginning of desorption of liquid mercaptans together with regeneration gases during desorption of adsorbed moisture from silica gel by purging the silica gel layer from the bottom up with hot commodity gas, leading to the loss of a significant amount of liquid mercaptans - about 0.1 -0.2 volume of the adsorbent layer;
6) необходимость реализации нестационарной работы электронагревателей для обеспечения переменной температуры горячего товарного газа при десорбции адсорбированной влаги из адсорбентов, осуществляемой продувкой слоя силикагеля и слоя оксида алюминия снизу вверх горячим товарным газом с постепенным повышением его температуры от 45oС до 300-320oС, кроме того, электронагреватели, легко применимые в масштабе пилотной установки, для условий промышленного использования становятся слишком крупными потребителями электрической энергии;6) the need for unsteady operation of electric heaters to ensure a variable temperature of hot commodity gas during desorption of adsorbed moisture from adsorbents, by purging the silica gel layer and aluminum oxide layer from the bottom up with hot commodity gas with a gradual increase in its temperature from 45 o C to 300-320 o C, in addition, electric heaters that are easily applicable on a pilot scale are becoming too large consumers of electric energy for industrial use;
7) проведение десорбции адсорбированной влаги из двухслойного адсорбента, осуществляемой продувкой слоя силикагеля и слоя оксида алюминия снизу вверх горячим товарным газом и последующим охлаждением двухслойного адсорбента до 45oС продувкой слоя силикагеля и слоя оксида алюминия холодным товарным газом в одном адсорбере в режиме регенерации, приводящее к разрыву технологического цикла с периодическим нагревом газа в электронагревателе для регенерации двухслойного адсорбента и соответствующим отключением электронагревателя при охлаждении двухслойного адсорбента в том же адсорбере в режиме регенерации.7) desorption of adsorbed moisture from a two-layer adsorbent, carried out by blowing a layer of silica gel and a layer of aluminum oxide from the bottom up with hot commodity gas and subsequent cooling of a two-layer adsorbent to 45 o With a blowing of a layer of silica gel and a layer of aluminum oxide with cold commodity gas in one adsorber in the regeneration mode, leading to rupture of the technological cycle with periodic heating of the gas in the electric heater for the regeneration of the two-layer adsorbent and the corresponding shutdown of the electric heater when azhdenii dual-layer absorbent in the same adsorber in regeneration mode.
Известен также блок адсорбционной осушки одоранта, включающий пропускание жидких меркаптанов через слой адсорбента в динамических условиях в системе адсорберов и десорберов, работающих попеременно с регенерацией адсорбента при его дезактивации, емкости, холодильники, систему нагрева газов регенерации и трубопроводную систему с клапанами, трубопроводом подачи одоранта в накопительную емкость, соединенный с параллельно установленными адсорберами, заполненными адсорбентом, верх которых соединен трубопроводом выхода газа регенерации через холодильник с сепаратором, верх которого соединен с трубопроводом отвода газа регенерации, а низ - с трубопроводом отвода воды, при этом низ адсорберов соединен с трубопроводами подачи газа регенерации и выхода осушенного одоранта, причем адсорберы содержат цеолиты NaA, блок осушки дополнительно снабжен фильтрами для улавливания механических примесей, установленными на трубопроводе выхода осушенного одоранта, и загрузочно-разгрузочной емкостью для слива одоранта, соединенной с низом адсорберов, а в качестве накопительной емкости содержит гравитационный отстойник полочно-трубчатого типа (патент на полезную модель RU № 106558 U1, МПК B01D53/26, B01D53/02, заявлен 02.11.2010, опубл. 20.07.2011). Рассмотренный блок адсорбционной осушки жидких меркаптанов имеет следующие недостатки:A block of adsorptive drying of an odorant is also known, including the passage of liquid mercaptans through an adsorbent bed under dynamic conditions in a system of adsorbers and desorbers operating alternately with regeneration of the adsorbent when it is deactivated, containers, refrigerators, a heating system for regeneration gases and a piping system with valves, an odorant feed pipe to storage tank connected to parallel mounted adsorbers filled with adsorbent, the top of which is connected by a regeneration gas outlet pipe through a refrigerator with a separator, the top of which is connected to the drainage pipe of the regeneration gas, and the bottom to the pipe of water drainage, while the bottom of the adsorbers is connected to the pipelines for supplying regeneration gas and the outlet of the dried odorant, and the adsorbers contain NaA zeolites, the drying unit is additionally equipped with filters for trapping mechanical impurities installed on the outlet pipe of the dried odorant, and a loading and unloading tank for draining the odorant, connected to the bottom of the adsorbers, and as a storage tank contains gravity settler of shelf-tubular type (patent for utility model RU No. 106558 U1, IPC B01D53 / 26, B01D53 / 02, claimed 02.11.2010, publ. 07/20/2011). The considered block adsorption drying liquid mercaptans has the following disadvantages:
1) использование цеолитов NaA, с высокой влагоемкостью, одновременно способных в значительных количествах адсорбировать метан, этан и пропан, вызывающее адсорбцию некоторого количества углеводородов во время продувки слоя адсорбента товарным газом при вытеснении жидких меркаптанов из адсорбера перед десорбцией цеолитов, приводящую на стадии регенерации адсорбента к образованию недесорбируемых коксоподобных веществ и существенной дезактивации цеолитов NaA в ходе их многоцикловой эксплуатации;1) the use of NaA zeolites with high moisture capacity, simultaneously capable of adsorbing methane, ethane and propane in significant quantities, causing the adsorption of a certain amount of hydrocarbons during purging of the adsorbent layer with commercial gas when liquid mercaptans are displaced from the adsorber before desorption of zeolites, leading to the adsorbent regeneration stage to the formation of non-desorbable coke-like substances and the significant deactivation of NaA zeolites during their multi-cycle operation;
2) самопроизвольный сток жидкости в слое адсорбента при подаче жидких меркаптанов в адсорберы в слой цеолитов NaA на стадии адсорбционной осушки сверху вниз на начальном этапе заполнения адсорбера сырьем, что не обеспечивает стационарное условие гидродинамики и, как следствие, приводит к неравномерной осушке жидких меркаптанов в стекающих локальных струях жидкости и неравномерной отработке адсорбента в различных зонах слоя цеолитов NaA, отрицательно сказывающимся на проведении стадии адсорбционной осушки;2) spontaneous liquid runoff in the adsorbent layer when liquid mercaptans are fed into the adsorbers in the NaA zeolite layer at the adsorption drying stage from top to bottom at the initial stage of filling the adsorber with raw materials, which does not provide a stationary hydrodynamic condition and, as a result, leads to uneven drying of liquid mercaptans in the draining local liquid jets and uneven development of the adsorbent in different zones of the NaA zeolite layer, which adversely affects the stage of adsorption drying;
3) унос из адсорбера оставшихся в слое адсорбента между гранулами силикагеля к началу десорбции жидких меркаптанов вместе с газами регенерации при десорбции адсорбированной влаги из слоя цеолитов NaA, осуществляемой продувкой слоя цеолитов NaA снизу вверх горячим товарным газом, приводящий к потере значительного количества жидких меркаптанов – около 0,1-0,2 объема слоя адсорбента;3) the removal from the adsorber of the remaining in the adsorbent layer between the silica gel granules to the beginning of desorption of liquid mercaptans together with regeneration gases during desorption of adsorbed moisture from the NaA zeolite layer, by purging the NaA zeolite layer from the bottom up with hot commodity gas, leading to the loss of a significant amount of liquid mercaptans 0.1-0.2 volume of the adsorbent layer;
4) необходимость реализации нестационарной работы электронагревателей для обеспечения переменной температуры горячего товарного газа при десорбции адсорбированной влаги из адсорбентов, осуществляемой продувкой слоя цеолитов NaA снизу вверх горячим товарным газом с постепенным повышением его температуры от 45oС до 300oС, кроме того, электронагреватели, легко применимые в масштабе пилотной установки, для условий промышленного использования становятся слишком крупными потребителями электрической энергии;4) the need for unsteady operation of electric heaters to ensure a variable temperature of hot commodity gas during desorption of adsorbed moisture from adsorbents, by purging the NaA zeolite layer from bottom to top with hot commodity gas with a gradual increase in its temperature from 45 o С to 300 o С, in addition, electric heaters, easily applicable on a pilot scale, for industrial use conditions are becoming too large consumers of electric energy;
5) проведение десорбции адсорбированной влаги из слоя адсорбента, осуществляемой продувкой слоя цеолитов NaA снизу вверх горячим товарным газом и последующим охлаждением слоя адсорбента до 45оС продувкой слоя цеолитов NaA холодным товарным газом в одном адсорбере в режиме регенерации, приводящее к разрыву технологического цикла с периодическим нагревом газа в теплообменном аппарате для регенерации слоя адсорбента и соответствующим отключением теплообменного аппарата при охлаждении слоя цеолитов NaA в том же адсорбере в режиме регенерации.5) carrying out the desorption of adsorbed moisture from the adsorbent bed, carried out by blowing a layer of zeolite NaA bottom up hot trademark gas and then cooling the layer of adsorbent to 45 ° C by blowing a layer of zeolite NaA cold trademark gas in one adsorber in regeneration mode, leading to rupture of the technological cycle with periodic heating the gas in a heat exchanger to regenerate the adsorbent layer and correspondingly shutting down the heat exchanger while cooling the NaA zeolite layer in the same adsorber in the regeneration mode and.
Известна также наиболее близкая к заявляемому изобретению установка адсорбционной осушки жидких меркаптанов, включающая обработку жидких меркаптанов адсорбентом в динамических условиях в системе адсорберов и десорберов, работающих попеременно с регенерацией адсорбента после его дезактивации, при этом система адсорберов представлена по меньшей мере четырьмя аппаратами с функцией адсорбер-десорбер, два из которых соединены последовательно и обеспечивают проведение стадий адсорбционной осушки жидких меркаптанов, третий аппарат с функцией адсорбер-десорбер находится в режиме регенерации адсорбента потоком горячего десорбирующего метансодержащего газа, четвертый аппарат с функцией адсорбер-десорбер находится в режиме охлаждения адсорбента потоком холодного метансодержащего газа, система нагрева газов регенерации представляет собой трубчатую печь (патент на изобретение RU № 2569351 С2, МПК B01D53/26, заявлен 27.11.2013, опубл. 20.11.2015). Рассмотренная установка адсорбционной осушки жидких меркаптанов имеет следующие недостатки: Also known is the closest to the claimed invention installation for the adsorption drying of liquid mercaptans, including the treatment of liquid mercaptans with an adsorbent under dynamic conditions in a system of adsorbers and desorbers, working alternately with regeneration of the adsorbent after its deactivation, while the adsorber system is represented by at least four devices with the function of adsorbent desorber, two of which are connected in series and provide the stages of adsorption drying of liquid mercaptans, the third apparatus with fu As a function, the adsorber-desorber is in the adsorbent regeneration mode by the hot stripping methane-containing gas stream, the fourth apparatus with the adsorber-desorber function is in the cooling mode of the adsorbent by the cold methane-containing gas stream, the regeneration gas heating system is a tube furnace (patent for invention RU No. 2569351 C2, IPC B01D53 / 26, claimed Nov. 27, 2013, publ. Nov 20, 2015). The considered installation of adsorption drying of liquid mercaptans has the following disadvantages:
1) использование печи для нагрева десорбирующего метансодержащего газа в стационарном режиме при максимальной тепловой производительности, приводящее к нерационально высокому расходу топливного газа и опосредованно к увеличению себестоимости осушки жидких меркаптанов;1) the use of a furnace for heating a desorbing methane-containing gas in a stationary mode at maximum thermal productivity, leading to irrationally high fuel gas consumption and indirectly to increase the cost of drying liquid mercaptans;
2) высокая инерционность печи для нагрева десорбирующего метансодержащего газа, затрудняющая частое изменение режима ее работы, возникающее по причине того, что в ходе нагрева и регенерации адсорбента на начальной стадии нагрева адсорбента теплоподвод постоянен, а на заключительной стадии нагрева адсорбента теплоподвод возрастает, поскольку необходимы дополнительные затраты тепла на начавшуюся десорбцию влаги, на стадии регенерации адсорбента при постоянной температуре теплоподвод снижается, поскольку тепло расходуется только на десорбцию влаги;2) the high inertia of the furnace for heating the desorbing methane-containing gas, which complicates the frequent change in its operation mode, arising from the fact that during the heating and regeneration of the adsorbent at the initial stage of heating the adsorbent, the heat supply is constant, and at the final stage of heating the adsorbent, the heat supply increases, since additional the heat consumption for the started desorption of moisture, at the stage of regeneration of the adsorbent at a constant temperature, the heat supply decreases, since the heat is consumed only by sorption of moisture;
3) усложнение обслуживания установки при наиболее целесообразном проведении нагрева и регенерации адсорбента в течение восьми часов из-за наличия четырех попеременно работающих аппаратов с функцией адсорбер-десорбер, формирующих 32-часовой цикл работы установки, при этом увеличение режима нагрева и регенерации адсорбента до 12 часов с удобным для обслуживания установки 48-часовым циклом работы увеличит загрузку адсорбента в 1,5 раза и приведет к соответствующему увеличению капитальных затрат. 3) the complexity of servicing the installation with the most appropriate heating and regeneration of the adsorbent for eight hours due to the presence of four alternating devices with the adsorber-desorber function, forming a 32-hour cycle of the installation, while increasing the heating and regeneration of the adsorbent up to 12 hours with a convenient 48-hour operation cycle for the installation, it will increase the adsorbent load by 1.5 times and lead to a corresponding increase in capital costs.
При создании изобретения ставилась задача разработать установку осушки жидких меркаптанов с повышенными технико-экономическими показателями, полученными за счет оптимизации технологической схемы и обеспечения реализации динамического режима регенерации адсорбента. When creating the invention, the task was to develop an installation for drying liquid mercaptans with improved technical and economic indicators obtained by optimizing the technological scheme and ensuring the implementation of a dynamic adsorbent regeneration regime.
Для решения поставленной задачи предлагается установка адсорбционной осушки жидких меркаптанов, включающая систему адсорберов и десорберов для пропускания жидких меркаптанов через слой адсорбента в динамических условиях с использованием в качестве адсорбента цеолитов КА или NaA и попеременной работой вследствие регенерации адсорбента при его дезактивации, емкости, холодильники, систему нагрева газов регенерации и трубопроводную систему с клапанами, при этом систему адсорберов и десорберов обеспечивают по меньшей мере тремя аппаратами с функцией адсорбер-десорбер, в первом аппарате с функцией адсорбер-десорбер осуществляют режим адсорбционной осушки жидких меркаптанов, во втором аппарате с функцией адсорбер-десорбер осуществляют режим нагрева и регенерации адсорбента потоком горячего десорбирующего метансодержащего газа, в третьем аппарате с функцией адсорбер-десорбер осуществляют режим охлаждения регенерированного адсорбента потоком холодного метансодержащего газа, систему нагрева газов регенерации обеспечивают электронагревателем с регулируемыми теплоподводом и расходом десорбирующего метансодержащего газа и рекуперативным теплообменником, верх каждого аппарата с функцией адсорбер-десорбер снабжают штуцером, соединенным с трубопроводом выхода осушенных жидких меркаптанов, которые далее очищают в фильтре, и трубопроводами подачи горячего десорбирующего метансодержащего газа и холодного метансодержащего газа, а низ каждого аппарата с функцией адсорбер-десорбер снабжают штуцером, соединенным с трубопроводом входа осушаемых жидких меркаптанов, поступающих из накопительной емкости, и трубопроводами выхода газов регенерации и холодного метансодержащего газа, десорбирующий метансодержащий газ последовательно пропускают через трубное пространство рекуперативного теплообменника, электронагреватель, второй аппарат с функцией адсорбер-десорбер, фильтр, межтрубное пространство рекуперативного теплообменника, воздушный холодильник и отстойник с накопительной емкостью, холодный метансодержащий газ последовательно пропускают через третий аппарат с функцией адсорбер-десобер, фильтр и трубное пространство рекуперативного теплообменника. Использование в схеме установки адсорбционной осушки жидких меркаптанов трех попеременно работающих аппаратов с функцией адсорбер-десорбер позволяет реализовать оптимальную циклограмму работы установки с переключением аппаратов на режим адсорбционной осушки жидких меркаптанов, режим нагрева и регенерации адсорбента и режим охлаждения регенерированного адсорбента в одно определенное время каждой восьмичасовой рабочей смены соответственно, что упрощает функционирование установки. Наличие электронагревателя с регулируемыми теплоподводом и расходом десорбирующего метансодержащего газа позволяет поддерживать оптимальный режим нагрева и регенерации адсорбента в соответствии с фигурой 1. Специфика режима нагрева и регенерации адсорбента заключается в том, что на первой стадии требуется поддержание определенного градиента температуры для обеспечения равномерного нагрева адсорбента до регламентируемой температуры десорбции с последующим поддерживанием постоянной температуры десорбции (фигурой 1 линия 1), однако при этом возникает проблема формирования необходимой величины теплоподвода, поскольку теплоподвод, необходимый для эффективной регенерации адсорбента, не аналогичен закону изменения температуры слоя. На участке зоны нагрева адсорбента линии 2 на фигуре 1, поскольку по мере роста температуры теплоемкость адсорбента возрастает (например, для гранулированных цеолитов при увеличении температуры с 20°С до 250°С удельная теплоемкость возрастает с 830 Дж/(кг⋅К) до 1000 Дж/(кг⋅К) (Новый справочник химика и технолога [Электронный ресурс] – Режим доступа: chemanalytica/com>book/novyy_spravocnik_chimika_)), при постоянном градиенте температуры необходим рост величины теплоподвода примерно 0,5 Дж/(кг⋅К). На этой стадии режима нагрева и регенерации адсорбента сначала достаточно тепла, получаемого десорбирующим метансодержащим газом в рекуперативном теплообменнике, обеспечивающем частичный подогрев десорбирующего метансодержащего газа за счет тепла нагревшегося при охлаждении горячего регенерированного адсорбента и выходящего из третьего аппарата с функцией адсорбер-десорбер метансодержащего газа, что позволяет снизить энергозатраты на проведение режима нагрева и регенерации адсорбента во втором аппарате с функцией адсорбер-десорбер. Однако в зоне нагрева и начала регенерации и, тем более, при изотермической регенерации адсорбента в зоне регенерации необходим существенный дополнительный (выше пунктирного продолжения линии 2) нелинейный подвод тепла на компенсацию теплоты десорбции, который осуществляется электронагревателем, практически не имеющий инерционности и обеспечивающий необходимый теплоподвод в соответствии с заданным законом регулирования. Монтаж фильтров на линиях выхода осушенных жидких меркаптанов, горячего десорбирующего метансодержащего газа и охлаждающего метансодержащего газа повышает надежность работы клапанов трубопроводной системы, обеспечивающих переключение аппаратов и регулирование работы электронагревателя, а также срок службы аппаратов установки адсорбционной осушки меркаптанов.To solve this problem, it is proposed to install an adsorptive dehydration of liquid mercaptans, including a system of adsorbers and strippers for passing liquid mercaptans through an adsorbent layer under dynamic conditions using KA or NaA zeolites as an adsorbent and alternating operation due to regeneration of the adsorbent during its deactivation, capacity, refrigerators, system heating of regeneration gases and a pipeline system with valves, while the system of adsorbers and desorbers provide at least three apparatus mi with the adsorber-desorber function, in the first apparatus with the adsorber-desorber function, the adsorption drying of liquid mercaptans is carried out, in the second apparatus with the adsorber-desorber function, the adsorbent is heated and regenerated by a stream of hot desorbing methane-containing gas, in the third apparatus with the adsorber-desorber function carry out the cooling mode of the regenerated adsorbent with a stream of cold methane-containing gas, the heating system of the regeneration gases is provided with an electric heater with adjustable heat with the discharge and flow rate of a desorbing methane-containing gas and a recuperative heat exchanger, the top of each apparatus with an adsorber-desorber function is equipped with a fitting connected to the outlet pipe of the drained liquid mercaptans, which are then cleaned in the filter, and pipelines for supplying a hot desorbing methane-containing gas and cold methane-containing gas, and cold methane-containing gas, and apparatus with the function of the adsorber-stripper is equipped with a fitting connected to the inlet pipe of drained liquid mercaptans coming from the storage tank , and pipelines for the exit of regeneration gases and cold methane-containing gas, the desorbing methane-containing gas is successively passed through the pipe space of the recuperative heat exchanger, an electric heater, a second apparatus with the function of an adsorber-desorber, a filter, the annular space of the recuperative heat exchanger, an air cooler and a sump with a storage tank, cold methane-containing gas sequentially passed through a third apparatus with the function of an adsorber-desober, a filter and a tube space recuperator tive of the heat exchanger. The use of three alternately working devices with the adsorber-desorber function in the scheme of the installation of adsorption drying of liquid mercaptans allows the optimal operation sequence with switching the devices to the mode of adsorption drying of liquid mercaptans, heating and regeneration of adsorbent and cooling mode of the regenerated adsorbent at one specific time every eight-hour working shifts accordingly, which simplifies the operation of the installation. The presence of an electric heater with adjustable heat supply and the flow rate of a desorbing methane-containing gas allows maintaining the optimum heating and regeneration of the adsorbent in accordance with Figure 1. The specificity of the heating and regeneration of the adsorbent is that at the first stage it is necessary to maintain a certain temperature gradient to ensure uniform heating of the adsorbent to a regulated desorption temperatures, followed by maintaining a constant desorption temperature (figure 1 line 1), however this raises the problem of forming the necessary amount of heat supply, since the heat supply necessary for efficient regeneration of the adsorbent is not analogous to the law of variation of the temperature of the layer. On the plot of the adsorbent heating zone of
Целесообразно также в аппаратах с функцией адсорбер-десорбер установить дополнительные электронагреватели в слое адсорбента, включаемые периодически во время режима нагрева и регенерации адсорбента в случае необходимости создания пиковых нагрузок по теплоподводу для компенсации теплоты десорбции, а также для обеспечения дополнительного теплоподвода при первичной активации адсорбента во время пуска установки адсорбционной осушки меркаптанов, когда в системе еще отсутствует нагретый десорбирующий метансодержащий газ, возникающий во время режима охлаждения регенерированного адсорбента.It is also advisable to install additional electric heaters in the adsorbent-desorber function in the adsorbent layer, which are switched on periodically during the heating and regeneration of the adsorbent if it is necessary to create peak loads on the heat supply to compensate for the heat of desorption, as well as to provide additional heat supply during the initial activation of the adsorbent during start-up of the installation of adsorption dehydration of mercaptans, when there is still no heated desorbing methane-containing gas in the system that occurs during the cooling mode of the regenerated adsorbent.
На фигуре 2 представлена схема заявляемой установки адсорбционной осушки жидких меркаптанов, где используются следующие обозначения:The figure 2 presents a diagram of the inventive installation of adsorption drying of liquid mercaptans, where the following notation is used:
101 – отстойник-разделитель;101 - settler separator;
102-105 – промежуточная емкость;102-105 - intermediate capacity;
106, 107 – продуктовая емкость;106, 107 - product capacity;
108-110 – насос;108-110 - the pump;
111-113 – фильтр;111-113 - a filter;
114 – электронагреватель;114 - electric heater;
115 – рекуперативный теплообменник;115 - recuperative heat exchanger;
116 – теплообменник;116 - heat exchanger;
117 – воздушный холодильник;117 - air cooler;
118-120 – аппарат с функцией адсорбер-десорбер;118-120 - apparatus with adsorber-desorber function;
1-36 – трубопровод.1-36 - pipeline.
Жидкие меркаптаны по трубопроводу 1 поступают в отстойник-разделитель 101, где отстаиваются и отделяются от воды, отводимой с установки по трубопроводу 29. Далее отделенные от воды жидкие меркаптаны по трубопроводу 2 поступают на всас насоса 108, после которого по трубопроводу 3 направляются в теплообменник 116, откуда нагретые до 40-50°С жидкие меркаптаны последовательно по трубопроводам 4 и 6 поступают в промежуточную емкость 103 до полного ее заполнения. В это время метансодержащий газ в виде метановой фракции после установки низкотемпературной ректификации поступает последовательно по трубопроводам 7 и 8 в промежуточную емкость 102, вытесняя ранее заполнившие промежуточную емкость 102 жидкие меркаптаны, которые далее последовательно по трубопроводам 10 и 12 поступают в первый аппарат с функцией адсорбер-десорбер 118, находящийся в режиме адсорбционной осушки жидких меркаптанов. Промежуточные емкости 102 и 103 представляют собой горизонтальные цилиндрические пустотелые аппараты, заполняемые и разгружаемые жидкими меркаптанами по очереди по трубопроводам 5 и 6 и по трубопроводам 10 и 11 соответственно. Аппараты с функцией адсорбер-десорбер 118-120 представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты, заполненные цеолитом КА или NaA и работающие в соответствии с циклограммой процесса (фигура 3). Система адсорберов и десорберов работает по трехадсорберной схеме: аппарат с функцией адсорбер-десорбер 118 находится в режиме адсорбционной осушки жидких меркаптанов, аппарат с функцией адсорбер-десорбер 119 – в режиме нагрева и регенерации адсорбента, аппарат с функцией адсорбер-десорбер 120 – в режиме охлаждения регенерированного адсорбента. По окончании режима адсорбционной осушки жидких меркаптанов аппарат с функцией адсорбер-десорбер переключают сначала в режим нагрева и регенерации адсорбента, а затем в режим охлаждения регенерированного адсорбента.The liquid mercaptans through pipeline 1 enter the settling tank-
В аппарате с функцией адсорбер-десорбер 118 при температуре 40-50°С происходит поглощение адсорбентом растворенной в жидких меркаптанах воды. Жидкие меркаптаны проходят через слой адсорбента в аппарате с функцией адсорбер-десорбер 118, далее осушенные меркаптаны по трубопроводу 13 поступают в фильтр 113 для очистки от унесенных частиц цеолита и по трубопроводу 14 направляются в продуктовые емкости 106 и 107, работающие поочередно: продуктовую емкость наполняют меркаптанами, затем из нее отбирают пробу меркаптанов на анализ, если глубина осушки меркаптанов недостаточна, то они направляются на повторную осушку по трубопроводу 31. Если же глубина осушки достаточна, то меркаптаны выводят по трубопроводу 32 с установки. Отвод осушенных меркаптанов происходит следующим образом: метансодержащий газ в виде метановой фракции после установки низкотемпературной ректификации, поступающий последовательно по трубопроводам 7 и 18 и параллельно по трубопроводам 33 и 34 в продуктовые емкости 106 и 107, соответственно, вытесняет меркаптаны из продуктовых емкостей.In the apparatus with the function of adsorber-
Перед началом режима нагрева и регенерации адсорбента проводят слив жидких меркаптанов из аппарата с функцией адсорбер-десорбер 118, находящегося в режиме адсорбционной осушки жидких меркаптанов, по трубопроводу 15 в промежуточную емкость 105 путем вытеснения жидких меркаптанов метансодержащим газом в виде метановой фракцией после установки низкотемпературной ректификации, поступающим последовательно по трубопроводам 7 и 18. Жидкие меркаптаны из промежуточной емкости 105 по трубопроводу 16 поступают на всас насоса 109, а затем направляются в промежуточную емкость 103 по трубопроводу 17, а метановая фракция по трубопроводу 19 отправляется в коллектор топливной сети.Before the start of the heating and regeneration of the adsorbent, the liquid mercaptans are drained from the apparatus with the adsorber-
Метансодержащий газ в виде метановой фракции после установки низкотемпературной ректификации при температуре 25-40°С подается последовательно по трубопроводам 7 и 18 в аппарат с функцией адсорбер-десорбер 120, находящийся в режиме охлаждения регенерированного адсорбента от 330-350°С до 40-45°С, после этого нагретая метановая фракция по трубопроводу 35 очищается от унесенных частиц пыли в фильтре 112. Далее поток метановой фракции нагревается в следующей системе: по трубопроводу 20 поступает в межтрубное пространство рекуперативного теплообменника 115, после которого по трубопроводу 21 направляется в электронагреватель 114. Нагрев метановой фракции в электронагревателе регулируется в соответствии с необходимой скоростью режима нагрева и регенерации адсорбента в аппарате с функцией адсорбер-десорбер 119 (40-60°С/ч во избежание растрескивания гранул адсорбента). Далее нагретая до температуры 330-350°С метановая фракция по трубопроводу 22 поступает в аппарат с функцией адсорбер-десорбер 119, находящийся в режиме нагрева и регенерации адсорбента. После аппарата с функцией адсорбер-десорбер 119 метановая фракция направляется по трубопроводу 36 на очистку от унесенных частиц цеолита в фильтр 111. Охлаждение метановой фракции после регенерации адсорбента происходит по следующей схеме: по трубопроводу 23 метановая фракция направляется во внутреннее пространство рекуперативного теплообменника 115, далее по трубопроводу 24 – в воздушный холодильник 117 и по трубопроводу 25 – в теплообменник 116. Охлажденная в теплообменнике 116 до 40-50°С метановая фракция по трубопроводу 26 поступает в промежуточную емкость 104, откуда по трубопроводу 27 отправляется в коллектор топливной сети, а жидкие меркаптаны и вода разделяются. Отстоявшая вода из промежуточной емкости 104 по трубопроводу 30 выводится с установки, а жидкие меркаптаны по трубопроводу 28 поступают на всас насоса 110 и далее по трубопроводу 17 перекачиваются в промежуточную емкость 103.Methane-containing gas in the form of a methane fraction after the installation of low-temperature distillation at a temperature of 25-40 ° C is supplied sequentially through pipelines 7 and 18 to the apparatus with the function adsorber-
Пример 1. Выполнен расчет установки адсорбционной осушки жидких меркаптанов производительностью 1200 кг/ч с содержанием влаги в жидких меркаптанах 3 % масс. Загрузка цеолита КА с влагоемкостью при глубокой осушке меркаптанов равной 10 % масс. составляет при продолжительности режима адсорбционной осушки жидких меркаптанов 8 часов 280 кг в один аппарат с функцией адсорбер-десорбер и 840 кг на установку в целом. Размеры одного аппарата с функцией адсорбер-десорбер: диаметр 0,4 м, высота 4,0 м. Количество осушенных жидких меркаптанов равно 1161 кг/ч, потери меркаптанов – 3 кг/ч. Затраты тепловой энергии на нагрев и регенерацию адсорбента за восьмичасовой режим нагрева и регенерации адсорбента составят около 120 МДж, из них 98 МДж – на нагрев адсорбента, 18 МДж – на нагрев аппарата с функцией адсорбер-десорбер, находящегося в режиме нагрева и регенерации адсорбента, 4 МДж – на компенсацию теплоты десорбции. Количество метансодержащего газа для режимов нагрева и регенерации адсорбента и охлаждения регенерированного адсорбента составляет 5-6 тыс. м3/ч.Example 1. The calculation of the installation of adsorption drying of liquid mercaptans with a capacity of 1200 kg / h with a moisture content in liquid mercaptans of 3% of the mass. The loading of KA zeolite with moisture capacity during deep drying of mercaptans equal to 10% of the mass. when the duration of the adsorption drying regime of liquid mercaptans is 8 hours 280 kg in one unit with the function of the adsorber-desorber and 840 kg per unit as a whole. The dimensions of one apparatus with the adsorber-desorber function are: diameter 0.4 m, height 4.0 m. The number of drained liquid mercaptans is 1161 kg / h, the loss of mercaptans is 3 kg / h. The cost of thermal energy for heating and regenerating the adsorbent for an eight-hour regime of heating and regenerating the adsorbent will be about 120 MJ, of which 98 MJ is for heating the adsorbent, 18 MJ is for heating the apparatus with the adsorber-desorber function, which is in the heating and regeneration mode of the adsorbent, 4 MJ - to compensate for the heat of desorption. The amount of methane-containing gas for the modes of heating and regeneration of the adsorbent and cooling of the regenerated adsorbent is 5-6 thousand m 3 / h.
Пример 2. Необходимый подвод тепловой энергии на нагрев и регенерацию адсорбента за восьмичасовой режим нагрева и регенерации адсорбента в примере 1 составляет 120 МДж. Если обеспечить этот теплоподвод за счет нагрева десорбирующего газа в печи по прототипу, при КПД печи 60% (в связи с потерями тепла с горячими дымовыми газами) потребуется затратить 200 МДж тепла за счет сжигания топлива. При этом печь является дорогостоящим аппаратом с высокой инерционностью во время перехода от одного температурного режима на другой со сложной системой регулирования, усложняющей управление установкой, и загрязнением окружающей среды дымовыми газами. Example 2. The necessary supply of thermal energy for heating and regeneration of the adsorbent for eight hours of heating and regeneration of the adsorbent in example 1 is 120 MJ. If this heat supply is ensured by heating the stripping gas in the furnace according to the prototype, with a furnace efficiency of 60% (due to heat loss with hot flue gases), 200 MJ of heat will be required due to fuel combustion. Moreover, the furnace is an expensive apparatus with high inertia during the transition from one temperature to another with a complex control system that complicates the control of the installation and environmental pollution by flue gases.
Пример 3. Необходимый подвод тепловой энергии на нагрев и регенерацию адсорбента за восьмичасовой режим нагрева и регенерации адсорбента в примере 1 составляет 120 МДж. Если обеспечить этот теплоподвод за счет нагрева десорбирующего газа в рекуперативном теплообменнике и электронагревателе по заявляемому изобретению, то с учетом частичной рекуперации тепла в рекуперативном теплообменнике за первые три часа десорбирующий метансодержащий газ может получить от нагретого метансодержащего газа, выходящего из аппарата с функцией адсорбер-десорбер, находящегося в режиме охлаждения регенерированного адсорбента, 45 МДж тепла, сохраняя при этом разность температур между охлаждаемым и нагреваемым газами на уровне 100°С, что обеспечивает достаточно высокую движущую силу теплопередачи. Дальнейший теплоподвод к десорбирующему метансодержащему газу осуществляется в электронагревателе с КПД 95% (в связи с минимальными потерями в окружающую среду через стенку электронагревателя). Тогда при необходимом теплоподводе 120-45=75 МДж фактический подвод тепла в электронагревателе составит 79 МДж за счет использования электроэнергии. Example 3. The necessary supply of thermal energy for heating and regeneration of the adsorbent for eight hours of heating and regeneration of the adsorbent in example 1 is 120 MJ. If this heat supply is ensured by heating the stripping gas in the recuperative heat exchanger and electric heater according to the claimed invention, then, taking into account the partial heat recovery in the recuperative heat exchanger, in the first three hours, the desorbing methane-containing gas can be obtained from the heated methane-containing gas leaving the apparatus with the adsorber-desorber function, being in cooling mode of the regenerated adsorbent, 45 MJ of heat, while maintaining the temperature difference between the cooled and heated gases at Exactly 100 ° C, which ensures a sufficiently high driving force for heat transfer. Further heat supply to the desorbing methane-containing gas is carried out in an electric heater with an efficiency of 95% (due to minimal losses to the environment through the wall of the electric heater). Then, with the necessary heat supply 120-45 = 75 MJ, the actual heat input in the electric heater will be 79 MJ due to the use of electricity.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет сэкономить 60% энергозатрат на реализацию режима нагрева и регенерации адсорбента за счет использования электронагревателя, являющегося дешевым и простым устройством, обеспечивающим безинерционный переход от одного температурного режима нагревания газа на другой и не загрязняющим окружающую среду.Thus, the claimed invention allows to save 60% of energy consumption for the implementation of the heating and regeneration of the adsorbent due to the use of an electric heater, which is a cheap and simple device that provides an inertial-free transition from one temperature regime of heating gas to another and not polluting the environment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109417A RU2640233C9 (en) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Installation for adsorption drying of liquid mercaptans |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109417A RU2640233C9 (en) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Installation for adsorption drying of liquid mercaptans |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2640233C1 true RU2640233C1 (en) | 2017-12-27 |
| RU2640233C9 RU2640233C9 (en) | 2018-02-08 |
Family
ID=60763379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017109417A RU2640233C9 (en) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Installation for adsorption drying of liquid mercaptans |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2640233C9 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112705018A (en) * | 2020-12-10 | 2021-04-27 | 西南化工研究设计院有限公司 | Efficient temperature swing adsorption gas drying method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU66743U1 (en) * | 2006-08-21 | 2007-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" (ООО "Оренбурггазпром") | INSTALLING OBTAINING AN ODORANT FROM HYDROCARBONS |
| RU106558U1 (en) * | 2010-11-02 | 2011-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Оренбург" (ООО "Газпром добыча Оренбург") | ODORANT ADSORPTION DRY BLOCK |
| RU112840U1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Оренбург" (ООО "Газпром добыча Оренбург") | ODORANT ADSORPTION DRY BLOCK |
| RU2569351C2 (en) * | 2013-11-27 | 2015-11-20 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Unit for liquid mercaptans adsorptive dehydration |
-
2017
- 2017-03-21 RU RU2017109417A patent/RU2640233C9/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU66743U1 (en) * | 2006-08-21 | 2007-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" (ООО "Оренбурггазпром") | INSTALLING OBTAINING AN ODORANT FROM HYDROCARBONS |
| RU106558U1 (en) * | 2010-11-02 | 2011-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Оренбург" (ООО "Газпром добыча Оренбург") | ODORANT ADSORPTION DRY BLOCK |
| RU112840U1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Оренбург" (ООО "Газпром добыча Оренбург") | ODORANT ADSORPTION DRY BLOCK |
| RU2569351C2 (en) * | 2013-11-27 | 2015-11-20 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Unit for liquid mercaptans adsorptive dehydration |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112705018A (en) * | 2020-12-10 | 2021-04-27 | 西南化工研究设计院有限公司 | Efficient temperature swing adsorption gas drying method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2640233C9 (en) | 2018-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102958583A (en) | Process for purifying natural gas and regenerating one or more adsorbers | |
| RU2597081C2 (en) | Method for complex extraction of valuable admixtures from natural helium-containing hydrocarbon gas with high nitrogen content | |
| RU2381822C1 (en) | Hydrocarbon gas treatment plant | |
| RU2613914C1 (en) | Method for processing natural hydrocarbon gas | |
| RU2532269C2 (en) | Device and method for isomerisation of flow of carbohydrates | |
| RU2653023C1 (en) | Gas preparation installation | |
| CN110394020B (en) | Nitrogen centralized desorption system for treating waste activated carbon containing VOCs | |
| US3023836A (en) | Process and apparatus for cooling and removing condensables from gases | |
| RU2717052C1 (en) | Method and installation of natural gas adsorption drying and purification | |
| RU2640233C1 (en) | Installation for adsorption drying of liquid mercaptans | |
| WO2014011081A2 (en) | Device and method for drying gases | |
| KR101442673B1 (en) | Temperature and pressure swing moving bed adsorption system integrated with new heat exchanger | |
| RU2637242C1 (en) | Method for regeneration of drying process adsorbent and purification of hydrocarbon gas (versions) and system for its implementation | |
| RU2569351C2 (en) | Unit for liquid mercaptans adsorptive dehydration | |
| CN101530718A (en) | Process for adsorbing and separating light hydrocarbon in F-T synthesis circulation gas by variable temperature and pressure | |
| RU2722679C1 (en) | Plant (versions) and system (versions) for stripping associated petroleum gas, method of stripping associated petroleum gas | |
| RU2623001C1 (en) | Light fractions recovery unit | |
| KR101433036B1 (en) | Temperature and pressure swing moving bed adsorption system | |
| RU2451538C1 (en) | Method of cleaning liquefied hydrocarbon gas and plant to this end | |
| CN210855273U (en) | Purification device of high-purity hydrogen sulfide | |
| RU2618009C1 (en) | Plant for cleaning oil petroleum and natural gas from sulfur-containing compounds | |
| CN110385008B (en) | A desorption system is concentrated to vapor for handling useless active carbon that contains VOCs | |
| RU2565320C1 (en) | Preparation plant of hydrocarbon gas for low-temperature processing | |
| RU78091U1 (en) | INSTALLATION OF ADSORPTION DRYING AND GAS CLEANING | |
| RU2627849C1 (en) | Method for gas flow separation into single components or fractions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification | ||
| HE4A | Change of address of a patent owner |
Effective date: 20190704 |