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): | Шайхутдинов Александр Зайнетдинович (RU), Кручинин Михаил Михайлович (RU), Мамаев Анатолий Владимирович (RU), Золотовский Борис Петрович (RU), Артемова Ирина Игоревна (RU), Кондауров Станислав Юрьевич (RU), Баканов Юрий Иванович (RU), Павленко Павел Павлович (RU), Кобелева Надежда Ивановна (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Газпром" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-10-01 публикация патента:
20.04.2012 |
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 | |||||||
№ примера | Марка силикагеля | Соотношение 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 |
1 | РС-АССМ-М | 20 | 0,01 | 8,8 | 9,5 | -65,0 | 2 |
2 | -//- | 10 | 0,05 | 8,7 | 9,5 | -65,0 | 2 |
3 | -//- | 5 | 0,5 | 8,5 | 8,6 | -64,8 | 2 |
4 | -//- | 25 | 0,05 | 7,6 | 9,5 | -65,1 | 2 |
5 | АССМ | 10 | - | 7,3 | 7,9 | -63,0 | 2 |
6 | КСМГ | 10 | - | 5,6 | 7,0 | -61,0 | 2 |
Класс B01D53/26 сушка газов или паров
Класс B01D53/04 с неподвижными адсорбентами
Класс B01J20/08 содержащие оксид или гидроксид алюминия, содержащие боксит
Класс B01J20/10 содержащие диоксид кремния или силикаты