Установки абсорбционной осушки и очистки газа
Абсорбция — поглощение газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями, называемыми абсорбентами.
Возможность осуществления процесса абсорбции основывается на растворимости газов в жидкостях. Процесс абсорбции является избирательным и обратимым, что дает возможность применять его в процессах подготовки углеводородного газа с извлечением воды (процесс избирательной осушки), сероводорода и меркаптанов, углекислого газа и прочих компонентов.
Абсорбентами служат индивидуальные жидкости или растворы активного компонента в жидком растворителе. Во всех случаях к абсорбентам предъявляют ряд требований, среди которых наиболее существенными являются: высокая абсорбционная способность, селективность, низкое давление пара, химическая инертность по отношению к распространенным конструкционным материалам, нетоксичность, огне- и взрывобезопасность, доступность и невысокая стоимость.
Сочетая абсорбцию с десорбцией, можно многократно использовать почти без потерь жидкий поглотитель (абсорбент) в замкнутом контуре аппаратов: абсорбер-десорбер-абсорбер (круговой процесс), выделяя поглощенный компонент в чистом виде.
Углеводородный газ (природный, попутный нефтяной), содержащий воду, сероводород или иной извлекаемый из него компонент, поступает в абсорбер, где происходит контакт с абсорбентом, который поглощает данный компонент. Газ, очищенный от компонента, удаляется, а раствор поглотителя, содержащий абсорбированный компонент, поступает в теплообменник, где нагревается. Нагретый раствор насосом подается в десорбер, где из него выделяется (десорбируется) поглощенный компонент путем испарения в результате нагревания поглотителя паром. Поглотитель, освобожденный от компонента, поступает в теплообменник, где отдает теплоту абсорбенту при его противоточном движении в десорбер, а затем направляется в холодильник, пройдя который, снова поступает в абсорбер.
Круг замкнулся. По такому циклу работает установка для абсорбционно-десорбционного улавливания определенных паров и газов из газовой смеси.
Технология абсорбционной осушки применяется, как правило, при средних и высоких расходах газа, при практически любом давлении очищаемой среды, а также средних значениях точки росы по осушенному газу (до -40…-50°С), возможна подготовка газа по сероводороду и углекислому газу согласно требованиям СТО Газпром.
Установки адсорбционной осушки и очистки газа
В основе установки адсорбционной осушки и очистки газа лежит технологический процесс, заключающийся в избирательном поглощении порами поверхности твердого адсорбента молекул воды или других компонентов из газа с последующим извлечением их из пор посредством применения внешних воздействий.
При выборе применяемых адсорбентов на установках адсорбционной осушки газа необходимо принимать во внимание состав газа, наличие в нем тех или иных компонентов, влияющих на адсорбенты, и других факторов, влияющих на процесс и конечный результат.
Одним из важных преимуществ адсорбции является то, что не требуется предварительной осушки газа, так как твердые адсорбенты, наряду с жидкими углеводородами, хорошо адсорбируют и влагу. В качестве адсорбента используют твердые пористые вещества, обладающие большой удельной поверхностью. К ним относятся активированные угли; силикагели — продукты обезвоживания геля кремниевой кислоты; цеолиты — минералы, являющиеся водными алюмосиликатами натрия и кальция, а также искусственные цеолиты.
Динамическая активность адсорбента характеризует вес улавливаемой жидкости в процентах от веса адсорбента. Обычно она равна 4-7%. Промышленные адсорбенты обладают достаточно высокой активностью, обратимостью адсорбции и простотой регенерации, малым сопротивлением потоку газа и высокой механической прочностью.
Установки адсорбционной очистки газа применяются, как правило, для глубокой осушки газа с получением низких точек росы. Процесс проходит в вертикальных адсорберах с насыпным адсорбентом.
Установки мембранной осушки и очистки газа
Мембранное разделение газовых смесей основано на использовании мембран, обладающих свойством селективной проницаемости компонентов газовой смеси, т.е. компоненты исходной смеси проникают через мембрану с различной скоростью. При подготовке газа в мембранном модуле исходный сырьевой поток разделяется на два потока – на проникший через мембрану поток низкого давления (пермеат) и остаточный поток (ретентат). Движущей силой процесса является разность парциальных давлений компонентов газа в полостях высокого и низкого давления.
Поток высокого давления обогащается труднопроникающими компонентами (метан, этан) и в задачах подготовки газа, как правило, является целевым.
Образующийся поток низкого давления обогащается водой, сероводородом, углекислым газом, тяжёлыми углеводородами и может быть использован в качестве топливного газа или дополнительно переработан.
Мембраны изготавливаются из стекла, металлов, полимерных материалов, которым придают форму пластин, трубок, полых волокон и капилляров. При этом важной характеристикой мембранных модулей является так называемая плотность установки мембраны, т.е. поверхность мембраны, приходящаяся на единицу объёма аппарата.
Мембранные установки имеют компактное исполнение, возможно размещение в блок-боксах полной заводской готовности.