Технологические схемы абсорбционных установок
Двухколонная абсорбционная установка. Схемы первых абсорбционных установок включали в себя две колонны - абсорбер и десорбер, а также ряд рекуперативных теплообменников.
В абсорбере производилось извлечение из газа целевых компонентов при обычных температурах. Насыщенный абсорбент поступал во вторую колонну для десорбции поглощаемых углеводородов.
Следует отметить, что такую схему можно применять, когда абсорбент имеет высокую избирательность и задача процесса — извлекать из смеси один компонент или же одну целевую фракцию Абсорбционные установки с такой схемой применяются при извлечении из газа кислых компонентов и при осушке газа При переработке природных и нефтяных газов такие схемы не эффективны, так как не обеспечивают получение кондиционной товарной продукции.
В настоящее время в промышленности применяют следующие технологические схемы абсорбционных установок:
-абсорбция с частичной отпаркой легких углеводородов; абсорбция с рециркуляцией несконденсировавшихся газов; двухступенчатая абсорбция;
-абсорбция с предварительным насыщением тощего абсорбента. Абсорбция с частичной отпаркой легких углеводородов. Абсорбер, работающий с обогревом низа с целью частичной отпарки метана (иногда и этана), на практике называется абсорбционно-отпарной колонной (АОК).
При поддержании постоянного давления в абсорбере повышение температуры насыщенного абсорбента приводит к образованию потока газа, состоящего в основном из метана и этана. При этом происходит частичная десорбция пропана и более тяжелых углеводородов, которые необходимо улавливать с помощью абсорбента. Для этого в верх колонны подается тощий абсорбент и верхняя часть колонны работает в режиме абсорбции, а нижняя — отпарки.
В настоящее время технологические, схемы практически всех абсорбционных установок включают в себя абсорбционно-отпарные колонны. Подбирая соответствующий режим АОК практически можно обеспечить полную деметанизацию, а когда требуется и деэтанизацию абсорбента.
Выделение метана и этана из насыщенного абсорбента при высоких давлениях позволяет несколько снизить расход энергии на дожатие этих газов.
Извлечение из газов стабилизации УСК первой очереди Оренбургского ГПЗ широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) производится на абсорбционной установке, работающей по проточной схеме (рис.17), где абсорбер работает в режиме АОК.
В качестве абсорбента на установке используется стабильный конденсат. Расчетная производительность установки по сырьевому газу составляет 11,4 тыс. м3/ч. Степень извлечения пропана по проекту принята 90%.
Газ стабилизации на установку поступает при давлении до 0,6 МПа и температуре до 50 °С. На установке предусмотрено разделение потока газа. Часть потока поступает в узел предварительной абсорбции, где в поток подается тощий абсорбент — стабильный конденсат. Смесь газа и абсорбента проходит воздушный холодильник А01, охлаждается и поступает на 11-ю тарелку абсорбционно-отпарной колонны С01.
С целью снижения нагрузки на среднюю часть колонны предусмотрена подача части газа в низ колонны.
Рис. 17. Технологическая схема абсорбционной установки с проточной схемой:
В01А, В01Б, В02 —сепараторы-разделители; А01, А02, АОЗ, А04~— воздушные холодильники; Т-1005, Е04 —водяные холодильники; Е01, ЕОЗ — испарители; Е02 — рекуперативный теплообменник; С01 — абсорбционно-отпарная колонна; С02 — дебутанизатор; Р01, Р02, РОЗ — насосы;' / — сырьевой газ; // — стабильный конденсат (абсорбент); /// — отбензиненный газ; IV —абсорбент; V— насыщенный абсорбент; VI — ШФЛУ
Стабильный конденсат, используемый в качестве абсорбента, для отделения от следов капельной воды поступает в фазовый разделитель ВОБ1, делившаяся вода отводится в канализацию. По мере необходимости абсорбент из В01Б насосом РОЗ подается для подпитки в поток регенерированного абсорбента на выходе из воздушных холодильников А02.
Расход абсорбента, подаваемого в узел предварительной сорбции, составляет 180—200 м3/ч. Примерно такое же количество абсорбента подается в верх абсорбера в качестве орошения. Для орошения потоки абсорбента раздельно проходят водяные холодильники Т-1005 и Е04.
Колонна С01 работает в режиме деэтанизации при температуре низа 93 °С и верха 60 °С и давлении 0,5 МПа.
После верхней тарелки колонны установлены каплеотбойники. Подвод тепла осуществляется через испаритель Е01. Теплоносителем в испарителе является тощий абсорбент с низа колонны С02. Деэтанизированный абсорбент с низа колонны С01 поступает в насос Р01. Большая часть потока лроходит теплообменник Е02, где подогревается обратным потоком тощего абсорбента и поступает на 11-ю тарелку десорбера С02. Другая часть абсорбента—холодный поток подается на 21-ю тарелку колонны, что позволяет снизить нагрузку на воздушный холодильник АОЗ. Режим колонны С02: давление 1,4 МПа, температура верха — не более 130, низа —не более 221, литания —не более 160 °С.
Значение давления в десорбере выбрано таким, чтобы ШФЛУ можно было ожижать при температуре, достигаемой воздушным охлаждением. Пары с верха десорбера охлаждаются до 70°С в воздушном холодильнике АОЗ. Образовавшаяся парожидкостная смесь поступает в емкость орошения В02. Жидкая фаза из В02 насосом Р02 подается в верх колонны как орошение. Паровая фаза поступает в воздушный холодильник А04, где конденсируется и в виду ШФЛУ поступает на склад.
Кубовый продукт колонны С02 самотеком поступает в два испарителя ЕОЗ, где теплоносителем служит водяной пар с давлением 4,0 МПа и температурой 250 °С.
Тепло регенерированного абсорбента, отводимого из десорбера, используют для нагрева насыщенного абсорбента в рекуперативном теплообменнике Е02 и для поддержания температуры внизу колонны С01.
Одной из отличительных особенностей описанной схемы является то, что обновление абсорбента в ней происходит практически непрерывно. Часть циркулирующего абсорбента постоянно выводится из системы, взамен него подается стабильный конденсат из емкости В01Б. Такая система обновления поглотителя исключает накопление фракции тяжелых углеводородов, смол и механических примесей в циркулирующем абсорбенте.
Абсорбционная система с рециркуляцией газов десорбции. Как было указано выше, при работе абсорбционной установки под средним и высоким давлениями наряду с пропаном и высшими углеводородами абсорбентом поглощается также значительное количество метана и этана. Это усложняет схему десорбции. Из-за большого давления насыщенных паров продуктов верха колонны (рис. 18) затрудняется их конденсация, так как требуются низкие температуры. В емкости орошения Е-1 продукты находятся в двух фазах. Жидкая фракция в основном состоит из смеси целевых компонентов, она направляется на газофракционирующую установку. Газовая фракция состоит практически из всех компонентов исходного газа. Выделение из этой смеси целевых компонентов является одним из путей повышения эффективности абсорбционной установки. Для этой цели остаточный газ из емкости Е-1 можно повторно перерабатывать в отдельной колонне, либо произвести рециркуляцию этого потока в основной абсорбер К-1. Экономическая целесообразность применения той или иной схемы определяется конкретными условиями производства, в первую очередь составом и количеством газовых потоков и давлением процесса.
На ряде ГПЗ применены схемы с рециркуляцией остаточных газов, аналогичные приведенной на рис. 18 Определение оптимальных условий работы этой установки затруднительно. С одной стороны, желательно проводить деметанизацию насыщенного абсорбента под высоким давлением, чтобы снизить нагрузку на сжатие остаточного газа, с другой — повышение давления увеличивает металлоемкость колонны и расход тепла на регенерацию абсорбента.
Рис. 18 Технологическая схема абсорбционной установки с рециркуляцией газов десорбции:
К-1 — абсорбер; К-2 — абсорбционно-отпарная колонна; К-3 — десорбер; Е-1 — емкость орошения; И-1, И-2 — испарители; Х-1 — холодильник; ДК — дожимной компрессор; Н-1 — насос
Двухступенчатая абсорбция.С применением процесса НТА возникает целый ряд вопросов, в частности при использовании легкого абсорбента повышается унос поглотителя с газом как за счет его растворения в газе, так и за счет унoca в виде мелких капель. Для уменьшения потерь поглотителя с сухим газом применяют схемы двухступенчатой абсорбции; легкий абсорбент подают в I ступень, а относительно тяжелый — во II ступень абсорбции.
Применяют также схемы многоступенчатой абсорбции с различными температурой и давлением на отдельных ступенях.
В качестве примера рассмотрим схему абсорбционной установки Азербайджанского ГПЗ (рис.19).
Основным аппаратом установки является абсорбер К-1, имеющий 25 двухслойных желобчатых тарелок. Абсорбер работает при 3,5-4 МПа и 25-35°С. Газ с верха абсорбера через сепаратор подается в газопровод. Насыщенный абсорбент через рекуперативный теплообменник Т-1 поступает в дегазатор В-1, где при 185°С и 2 МПа происходит его однократное испарение. С верха дегазатора газ поступает в абсорбер К-2, где из него поглощаются тяжелые углеводороды.
Насыщенный абсорбент с нижней части абсорбера К-2 через рекуперативный теплообменник Т-2 поступает в дегазатор. В-2, туда же поступает и жидкость с нижней части аппарата В-1. Выделяемые при 1,2 МПа и 155 °С пары тяжелых углеводородов поступают в десорбер К-3, под 5-ю тарелку, а жидкость подается на расположенные выше тарелки.
Выделенные в колонне К-3 газы для улавливания из них пропана и бутанов поступают в абсорбер К-4. Сухой газ низкого давления с верха абсорбера подается к потребителям.
Нижний продукт колонны К-3 при 240 °С поступает в десорбер К-5 где при 0,66 МПа, температуре низа 250-260 °С и верха 85-90 °С насыщенный абсорбент полностью регенерируется. Десорбер К-5 имеет 30 тарелок. Верхний продукт десорбера охлаждается в холодильниках, конденсируется и собирается в рефлексную емкость, из которой часть подается на орошение, а избыток откачивается в товарный парк.
Нижний продукт колонны - регенерированный абсорбент проходит рекуперативные теплообменники и водяной холодильник и поступает в буферную емкость, а оттуда забирается насосом и подается в абсорберы.
На установке достигается степень извлечения пропана до 40%, бутанов 75—80 и С5+ около 90—95%.
Рис. 19 Принципиальная схема абсорбционной установки Азербайджанского ГПЗ:
К-1, К-2, К-4 - абсорберы; К-3 - абсорбционно-отпарная колонна; К-5 - десорбер; В-1, В-2 - дегазаторы; С-1, С-2, С-3 - сепараторы; Х-1, Х-2, Х-3 - холодильники; Т-1, Т-2 -рекуперативные теплообменники; П-1, П-2 - печи; Е-1-сборная емкость; К-2 - емкость-орошения; Н-1 - насос; I- сырьевой газ; II, IV, V - сухой газ высокого, среднего, низкого давления соответственно; III - регенерированный абсорбент; VI - нестабильный бензин.
Абсорбция с предварительным насыщением тощего абсорбента. Анализ распределения температур по высоте абсорберов на различных установках показал, что интенсивность нагрева абсорбента больше в верхней и нижней частях аппарата, так как основное количество метана и этана поглощается вверху колонны, а на нижних тарелках происходит растворение бутанов и пентанов. Поэтому целесообразно максимальное количество тепла процесса растворения снять в промежуточных холодильниках, установленных в верху и в низу абсорбера. Однако схемы с промежуточными холодильниками имеют ряд недостатков: наличие глухих тарелок в абсорбере, сложность точного выбора места ввода охлажденного абсорбента, низкие коэффициенты теплоотдачи.
Для устранения указанных недостатков возможно применение схем с предварительным отбензиниванием сырого газа и насыщением тощего абсорбента. Предварительное насыщение тощего абсорбента сухим газом, отходящим из абсорбера, позволяет повысить глубину извлечения целевых компонентов из газа в абсорбере, поскольку в такой схеме контакт сырого газа и насыщенного абсорбента осуществляется в холодильнике сырого газа при более низкой температуре, чем в абсорбере. В этом холодильнике одновременно конденсируется часть тяжелых углеводородов, что приводит к снижению тепла абсорбции в абсорбере.
Благодаря предварительному насыщению абсорбента метаном, в самом абсорбере происходит извлечение из газа в основном целевых углеводородов.
Дата добавления: 2015-06-10; просмотров: 6346;