Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
410
трат. Уменьшение размера гранул цеолита и увеличение высоты слоя приводит к возрастанию гидравлического сопротивления слоя и значительным потерям давления очищаемого газа, что является нежелательным, особенно в случае транспортировки очищенного газа на далекие расстояния, а также при переработке его в криогенных установках. Промышленные образцы синтетических цеолитов имеют размер гранул 1,6 и 3,2 мм. Для очистки природного газа от сероводорода предпочтительно использовать гранулы 1,6 мм, для извлечения меркаптанов - гранулы 3,2 мм. Минимальная высота слоя должна составлять 3-4 м в первом случае и 5-6 м во втором.
На равновесную и динамическую активность цеолитов по сульфиду водорода сильное влияние оказывает температура. По практическим данным увеличение температуры природного газа на каждые 10 °С при постоянном объеме газов регенерации приводит к снижению производительности адсорбционной установки примерно на 20 %. Поэтому в процессе очистки природного газа от сульфида водорода цеолитами стремятся поддерживать температуру на стадии адсорбции не выше 30-35 °С. При извлечении меркаптанов влияние температуры не проявляется столь резко. В связи с этим для меркаптанов температура на стадии адсорбции 45-50 °С считается вполне приемлемой.
Важным фактором для поддержания динамической активности цеолитов на высоком уровне является полнота десорбции поглощенных компонентов. Она регулируется режимом регенерации (температура, давление, расход газа регенерации, время регенерации). Имеет значение также влажность газа регенерации и содержание в нем сернистых соединений. Режим регенерации должен выбираться таким образом, чтобы полнота десорбции целевого компонента составляла не менее 90 %. В процессах очистки природного газа от сернистых соединений для регенерации цеолитов обычно используют очищенный газ с точкой росы по влаге минус 60 °С при рабочем давлении. Направление подачи газа регенерации в адсорбере - противотоком к очищаемому газу. Это требование является обязательным и направлено на то, чтобы исключить попадание влаги в зону адсорбции сернистых соединений. Установлено, что даже минимальное содержание влаги в цеолите существенно снижает адсорбцию сернистых соединений. Наиболее резко это проявляется для сульфида водорода, в меньшей степени - для меркаптанов. При охлаждении цеолитов очищенным газом направление его подачи в адсорбер особого значения не имеет. В ряде случаев на установках сероочистки
411
небольшой мощности регенерацию цеолитов проводят неочищенным газом. Это, однако, снижает технико-экономические показатели процесса по причинам, обсужденным ранее. Одной из основных составляющих эксплуатационных затрат в адсорбционном процессе является расход адсорбента на 1000 м3 очищенного газа. Расход адсорбента включает два показателя: потерю адсорбента за счет механического разрушения и уноса из адсорбера в виде пыли, а также дезактивацию адсорбента, в результате которой его поглотительная способность снижается до такого уровня, что оказывается недостаточной для обеспечения проектной производительности установки. Механическое разрушение адсорбента происходит вследствие раздавливания под воздействием веса слоя, а также за счет эрозии в потоке газа. Сведение к минимуму механического разрушения адсорбента достигается регулированием высоты слоя адсорбента и фиктивной скорости газа в адсорбере. Для синтетических цеолитов высота слоя не должна превышать 8— 10 м. Допустимая фиктивная скорость газа, рассчитанная на рабочие условия, выбирается в зависимости от давления природного газа (рис. 4.89).
Дезактивация цеолитов в процессе очистки природного газа от сернистых соединений происходит вследствие аморфиза-ции кристаллической структуры под воздействием температуры паров воды и примесей кислотного характера (CO2, H2S, RSH), а также в результате закоксовывания, при котором блокируются активные центры адсорбции. Причины образования "кокса" подробно рассмотрены в предыдущей главе.
Снижение скорости дезактивации цеолитов и увеличение срока их службы достигается правильным выбором режима регенерации. Положительно, в частности, влияет увеличение времени регенерации, снижение температуры, применение ступенчатого подъема температуры слоя и др.
При квалифицированном учете всех факторов, являющихся причиной дезактивации цеолитов, срок их службы в процессах обессеривания природного газа составляет не менее 1000 циклов.
Простейшим вариантом адсорбционной установки является двухадсорберная установка, которая применяется для обработки небольших (до 100 тыс. м3/ч) объемов природного газа при содержании сернистых соединений до 200 мг/м3. Один из адсорберов работает в режиме очистки, другой находится на стадии подготовки к новому циклу (регенерация, охлаждение). Продолжительность адсорбции должна быть не менее суммарного времени регенерации и охлаждения. При трехадсорбер-
412
Рис. 4.89. Зависимость макси- Н», м/с , »
ной схеме один адсорбер находится на стадии очистки, второй - на регенерации, третий - на охлаждении. Для регенерации и охлаждения используется один и тот же поток газа. Время адсорбции, регенерации и охлаждения одинаковое.
