способ осушки и очистки природных газов

Классы МПК:B01D53/26 сушка газов или паров 
B01D53/04 с неподвижными адсорбентами 
B01J20/08 содержащие оксид или гидроксид алюминия, содержащие боксит
B01J20/10 содержащие диоксид кремния или силикаты
Автор(ы):, , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Газпром" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-10-01
публикация патента:

Изобретение относится к подготовке природного и попутного нефтяного газа к транспорту, а именно к осушке и очистке природных газов. Способ осушки и очистки природных газов от углеводородов C6+ включает контактирование природных газов с комбинированным слоем адсорбентов, состоящим из последовательно расположенных по ходу природного газа адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и мелкопористого силикагеля, и последующую регенерацию очищенным газом мелкопористого силикагеля и адсорбента-осушителя. В качестве мелкопористого силикагеля используют модифицированный мелкопористый силикагель, содержащий в своем составе 0,01÷0,5 мас.% соединений углерода. Контактирование природных газов с адсорбентом-осушителем и мелкопористым силикагелем осуществляют при соотношении адсорбента-осушителя к мелкопористому силикагелю, равном 5÷20% об. от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов. Предложенное изобретение позволяет повысить эффективность осушки и очистки природных газов. 1 табл., 6 пр.

Формула изобретения

Способ осушки и очистки природных газов от углеводородов C 6+ путем контактирования природных газов с комбинированным слоем адсорбентов, состоящим из последовательно расположенных по ходу природного газа адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и мелкопористого силикагеля с последующей регенерацией очищенным газом мелкопористого силикагеля и адсорбента-осушителя, отличающийся тем, что в качестве мелкопористого силикагеля используют модифицированный мелкопористый силикагель, содержащий в своем составе 0,01÷0,5 мас.% соединений углерода, при этом контактирование природных газов с адсорбентом-осушителем и мелкопористым силикагелем осуществляют при соотношении адсорбента-осушителя к мелкопористому силикагелю равном 5÷20 об.% от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подготовке природного и попутного нефтяного газа к транспорту, а именно к осушке и очистке природных газов, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известен способ осушки и очистки углеводородных газов от меркаптанов и сероводорода путем последовательного контактирования по ходу газа с комбинированным слоем адсорбентов, состоящим из силикагеля и синтетического цеолита. Контактирование углеводородного газа с силикагелем и цеолитом осуществляют при их массовом соотношении 1-10:1 соответственно. Регенерацию комбинированного слоя осуществляют при температуре очищенного углеводородного газа 180-220°С (Патент РФ № 2213085, опубл. 27.09.2003).

К недостаткам способа можно отнести низкую динамическую емкость комбинированного слоя адсорбентов по углеводородам C6+.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу очистки и осушки природных газов является способ, включающий последовательное контактирование природных газов с адсорбентом-осушителем на основе оксида алюминия, содержащим 3-25 мас.% оксидов металлов I-II группы, а именно Na, K, Pb, Cs Сu, Ag, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd и их смесей, и мелкопористым силикагелем (Заявка РФ № 2007142831/15, опубл. 27.05.2009).

Недостатком этого способа является низкая динамическая емкость комбинированного слоя адсорбентов по воде.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение указанных недостатков, а именно повышение эффективности способа за счет увеличения динамической емкости комбинированного слоя адсорбентов по углеводородам C6+ и по воде.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе осушки и очистки природных газов от углеводородов C6+ путем контактирования природных газов с комбинированным слоем адсорбентов, состоящим из последовательно расположенных по ходу природного газа адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и мелкопористого силикагеля с последующей регенерацией очищенным газом мелкопористого силикагеля и адсорбента-осушителя, в качестве мелкопористого силикагеля используют модифицированный мелкопористый силикагель, содержащий в своем составе 0,01÷0,5 мас.% соединений углерода, при этом контактирование природных газов с адсорбентом-осушителем и мелкопористым силикагелем осуществляют при соотношении адсорбента-осушителя к мелкопористому силикагелю, равном 5÷20% об. от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов.

Использование модифицированного мелкопористого силикагеля, содержащего в своем составе 0,01÷0,5 мас.% соединений углерода, позволяет увеличить динамическую емкость по углеводородам C6+ и по воде комбинированного слоя адсорбентов. Кроме того, предварительное контактирование природного газа с адсорбентом-осушителем, соотношение которого к модифицированному мелкопористому силикагелю равно 5÷20% об. от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов, позволяет защитить силикагель от капельной влаги и предотвратить его разрушение (гидравлическое сопротивление слоя остается постоянным в течение срока его службы), что, соответственно, увеличит срок службы силикагеля и его динамическую емкость по углеводородам С6+. Это приводит к снижению точки росы по влаге и улучшению качества подготовленного к транспорту газа.

Способ осушки и очистки природных газов осуществляют следующим образом.

Природный газ подают в адсорбер, в который загружены комбинированный слой из адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и далее, по ходу газа, слой модифицированного мелкопористого силикагеля. На адсорбенте-осушителе происходят поглощение капельной влаги и осушка газа. На силикагеле происходит адсорбция углеводородов C6+ и паров воды.

На пилотной адсорбционной установке исследовали адсорбционные свойства комбинированного слоя адсорбента, состоящего из адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и модифицированного мелкопористого силикагеля - РС-АССМ-М (ТУ 2161-023-21742510-2008. Адсорбент силикагелевый модифицированный РС-АССМ-М). Соотношение адсорбента-осушителя к силикагелю равно 20% об. от общей загрузки комбинированного слоя адсорбентов.

В реактор диаметром 0,05 м и высотой 3 м загружали 0,4 л адсорбента-осушителя и 1,6 л силикагеля. Реактор снабжен внешним обогревом. Кроме реактора, установка включала узел приготовления исходной газовой смеси и компримирования, узел отбора и анализа газовых проб. Исследования проводили в условиях, близких к работе промышленных адсорбционных установок: давление в адсорбере ~50 ат, температура адсорбции ~25°С, линейная скорость газа ~0,06 м/с.

Регенерацию комбинированного слоя адсорбентов проводили осушенным на цеолите сетевым природным газом в течение 1,1 ч при температуре 280°C. Весь цикл регенерации, включая нагрев и охлаждение, составлял около 5 часов.

Расход газа контролировали по ротаметру и замеряли газовым счетчиком. Влагосодержание газа (точку росы по влаге) на входе и выходе из адсорбера определяли влагомером «Panametrics System-280».

Концентрации в газе модельного углеводорода n-гептана измеряли с помощью портативного газового хроматографа «Varian СР-4900».

Динамическую адсорбционную емкость комбинированного слоя адсорбентов оценивали по проскоку n-гептана на выходе из реактора. Проскоком считали величину содержания n-гептана, равную 5 мас.% от первоначальной концентрации. Адсорбционные свойства силикагеля оценивали по величине динамической емкости комбинированного слоя адсорбентов и точке росы по влаге в течение 5 циклов (см. таблицу).

Все вышесказанное характеризуется примером 1.

Пример 2 приведен для комбинированного слоя, состоящего из 10% об. адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и 90% об. мелкопористого силикагеля.

Пример 3 приведен для комбинированного слоя, состоящего из 5% об. адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и 95% об. мелкопористого силикагеля.

Пример 4 приведен для обоснования соотношения адсорбента-осушителя к силикагелю.

Пример 5 приведен для комбинированного слоя, заявленного по прототипу.

Пример 6 приведен для комбинированного слоя, состоящего из 10% об. адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и 90% об. мелкопористого силикагеля КСМГ (ГОСТ 3956-76. Силикагель технический. Технические условия).

Из представленных в таблице результатов видно, что динамическая емкость по n-гептану и по воде в предложенном способе осушки и очистки природного газа от углеводородов C6+ на 10-25% превышает динамическую емкость по n-гептану и оптимальное соотношение для комбинированного слоя - 10% об. адсорбента-осушителя на основе оксида алюминия и 90% об. мелкопористого модифицированного силикагеля.

Применение данного способа в промышленности позволит снизить точку росы по влаге подготовленного к транспорту газа. Все это повышает эффективность заявляемого способа осушки и очистки природных газов.

Способ осушки и очистки природных газов
№ примераМарка силикагеляСоотношение адсорбента-осушителя к силикагелю, % об. Содержание соединений углерода, мас.% Динамическая емкость по n-гептану, мас.% Динамическая емкость по воде, мас.% Точка росы по влаге, °С № цикла
1РС-АССМ-М 20 0,018,8 9,5-65,0 2
2 -//- 100,05 8,79,5 -65,02
3 -//-5 0,58,5 8,6-64,8 2
4 -//- 250,05 7,69,5 -65,12
5 АССМ10 -7,3 7,9-63,0 2
6 КСМГ 10- 5,67,0 -61,02

Класс B01D53/26 сушка газов или паров 

способ и устройство для определения доли адсорбированного вещества в адсорбирующем материале, применение устройства для определения или мониторинга степени насыщения адсорбирующего материала, а также применение устройства в качестве заменяемой вставки для поглощения влаги в технологическом приборе -  патент 2529237 (27.09.2014)
установка подготовки углеводородного газа -  патент 2527922 (10.09.2014)
способ регенерации триэтиленгликоля -  патент 2527232 (27.08.2014)
адсорбент для осушки газов -  патент 2525178 (10.08.2014)
способ очистки природного газа и регенерации одного или большего числа адсорберов -  патент 2525126 (10.08.2014)
газожидкостный сепаратор -  патент 2519418 (10.06.2014)
устройство для компримирования и осушки газа -  патент 2516675 (20.05.2014)
устройство для осушки газа -  патент 2516636 (20.05.2014)
резервуар для осаждения и удаления влаги из сжатых газов -  патент 2514871 (10.05.2014)
устройство и способ для осушки газа -  патент 2506986 (20.02.2014)

Класс B01D53/04 с неподвижными адсорбентами 

регенерация очистительных слоев с помощью струйного компрессора в открытом контуре -  патент 2527452 (27.08.2014)
способ очистки природного газа и регенерации одного или большего числа адсорберов -  патент 2525126 (10.08.2014)
реактор с радиальным пространством -  патент 2514950 (10.05.2014)
способ осушки и очистки углеводородных пропеллентов -  патент 2508284 (27.02.2014)
способ получения углеводородных пропеллентов -  патент 2508283 (27.02.2014)
устройство для утилизации кислого газа -  патент 2497570 (10.11.2013)
блок осушки природного газа высокого давления -  патент 2493432 (20.09.2013)
поглощающие кислород смеси -  патент 2492191 (10.09.2013)
абсорбирующий бачок для управления выбросами из топливного бака транспортного средства и топливный бак, содержащий такой бачок -  патент 2476715 (27.02.2013)
реакторная система, абсорбент и способ осуществления реакции в подаваемом материале -  патент 2474470 (10.02.2013)

Класс B01J20/08 содержащие оксид или гидроксид алюминия, содержащие боксит

способ получения углеродминерального сорбента -  патент 2529535 (27.09.2014)
адсорбент для очистки газов от хлора и хлористого водорода и способ его приготовления -  патент 2527091 (27.08.2014)
способ очистки воды от силикатов -  патент 2526986 (27.08.2014)
способ сорбционного извлечения молибдена -  патент 2525127 (10.08.2014)
поглотитель хлористого водорода -  патент 2519366 (10.06.2014)
способ получения гранулированного сорбента -  патент 2503619 (10.01.2014)
обессеривающий адсорбент, способ его приготовления и использования -  патент 2498849 (20.11.2013)
способ сжигания ртутьсодержащего топлива (варианты), способ снижения количества выброса ртути, способ сжигания угля с уменьшенным уровнем выброса вредных элементов в окружающую среду, способ уменьшения содержания ртути в дымовых газах -  патент 2494793 (10.10.2013)
способ очистки сточных вод -  патент 2479493 (20.04.2013)
способ очистки сточных вод -  патент 2479492 (20.04.2013)

Класс B01J20/10 содержащие диоксид кремния или силикаты

способ получения сорбционного материала на основе силикагеля с иммобилизованной формазановой функциональной группой -  патент 2520099 (20.06.2014)
способ определения цинка (ii) -  патент 2518967 (10.06.2014)
адсорбент, способ его получения и способ удаления серы из крекинг-бензина или дизельного топлива -  патент 2517639 (27.05.2014)
препарат для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений и способ его получения -  патент 2516412 (20.05.2014)
средство для очистки воды от растворимых загрязнений и способ очистки -  патент 2508151 (27.02.2014)
удаление загрязняющих веществ из газовых потоков -  патент 2501595 (20.12.2013)
обессеривающий адсорбент, способ его приготовления и использования -  патент 2498849 (20.11.2013)
способ сжигания ртутьсодержащего топлива (варианты), способ снижения количества выброса ртути, способ сжигания угля с уменьшенным уровнем выброса вредных элементов в окружающую среду, способ уменьшения содержания ртути в дымовых газах -  патент 2494793 (10.10.2013)
способ получения гибких композиционных сорбционно-активных материалов -  патент 2481154 (10.05.2013)
магнитоуправляемый сорбент для удаления радиоактивных загрязнений и тепловых нейтронов -  патент 2465663 (27.10.2012)
Наверх