Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
214
Для колонны без дефлегматора наблюдается несколько другая картина. Наибольшая вероятность выпадения твердого CO2 на третьей тарелке, что связано с резким увеличением концентрации CO2 при небольшом увеличении температуры. В область образования твердого CO2 не попадают только кривые 2 и 3, соответствующие молярному содержанию CO2 в исходном газе до 0,3 %.
Отметим, что зависимости на рис. 3.48 соответствуют конкретным условиям работы колонны К2: давление 1,8 МПа, коэффициент извлечения этана 92 % (в варианте с дефлегматором) и 90 % (в варианте без дефлегматора). Например, при коэффициенте извлечения этана 85 % твердая фаза не выпадает на тарелках до содержания CO2 в сырьевом газе порядка 0,5 %.
3.7. ОЧИСТКА ГЕЛИЯ ОТ ПРИМЕСЕЙ
Выделенный в процессе низкотемпературного фракционирования гелиевый концентрат обычно содержит следующие примеси: азот (5-15 % об.), водород, кислород, аргон, неон, диоксид углерода, а также следы углеводородов. Содержание водорода может меняться от десятых долей процента до нескольких процентов.
Очистку гелия от водорода обычно проводят окислением водорода с помощью активной окиси меди (79 % окиси меди, 1 % окиси железа, и 20 % каолина) или непосредственно кислородом на платиновом или палладиевом катализаторе [9, 10]. Процесс окисления водорода активной окисью меди является периодическим. Установка (блок) состоит из нескольких линий, включающих рекуперативные теплообменники, обеспечивающие подогрев газа перед реакторами и охлаждение после них, подогреватели для нагрева газа до температуры начала реакции (400-450 °С) и реакторы с активной окисью меди. Реакция окисления идет с выделением тепла, продуктами окисления являются вода, а в случае присутствия в газе углеводородов и диоксида углерода. Температура газа, прошедшего реактор, повышается примерно на 40 градусов на каждый процент окисленного водорода.
По окончании процесса очистки осуществляется регенерация - окисление восстановленной контактной массы путем подачи в реактор азота с 2-3 % об. кислорода. Процесс окисления меди (с выделением тепла) проводится примерно при той же температуре, что и восстановление.
215
Достоинством этого метода очистки гелия от водорода является то, что степень очистки не зависит от колебаний концентрации водорода в сырье, недостатком - периодичность процесса. Периодичность увеличивает количество оборудования, усложняет эксплуатацию, увеличивает потери гелия. Недостатками также являются низкая механическая прочность катализатора, что обусловливает его частую замену.
В настоящее время наибольшее применение получил метод окисления водорода на палладиевом или платиновом катализаторе [16, 15]. Этот способ обеспечивает высокую степень очистки гелия от водорода, непрерывность процесса, высокую скорость реакции, требует обеспечения стехиометрического соотношения между водородом и подаваемым в поток газа кислородом. Продуктом окисления является водяной пар. Часто вместо кислорода в поток газа подается воздух, количество которого регулируется автоматически. После очистки гелия от водорода его охлаждают, сепарируют от воды и затем осушают. Осушку обычно проводят адсорбцией на цеолитах.
Окончательную очистку гелия от примесей проводят адсорбцией на активированном угле. При этом возможны различные варианты технологии и параметры процесса. На отечественных заводах адсорбционную очистку гелия проводят при высоких давлениях 6-18 МПа, при этом предварительно производят конденсацию из него азота при температурах 73-80 К. Для охлаждения используют жидкий азот. Например, на Оренбургском гелиевом заводе после осушки газа при давлении 1,5 МПа, он сжимается до 17,5 МПа, проходит вторичную осушку и подается в низкотемпературный блок. Гелий охлаждается в рекуперативных теплообменниках и двух конденсаторах, в первом из которых жидким азотом, кипящим под небольшим избыточным давлением (температура кипения 80 К), во втором - азотом, кипящим под вакуумом (температура кипения 70 К). При этом конденсируется азот и затем отделяется от газа. Остаточное содержание азота в гелии около 1 %. Окончательная очистка гелия от азота и других примесей производится в адсорберах, заполненных активированным углем марки СКТ-6. Охлаждение адсорберов производится жидким азотом, кипящим при температуре 80 К. Регенерация угля производится горячим потоком гелиевого концентрата. При этом в рубашку адсорберов подается горячий азот (предварительно сливается жидкий азот). Гелий после адсорберов подогревается в рекуперативных теплообменниках и подается в цех наполнения баллонов. Давление процесса 17,5 МПа было выбрано для заполнения баллонов. Технико-
216
экономические расчеты показали, что более эффективно проводить процесс при 6 МПа, а затем заполнять баллоны компрессором.
Если товарной продукцией является жидкий гелий, то очистка гелия производится без повышения давления, хотя при этом значительно повышается нагрузка на адсорберы, так как в газе, поступающем в адсорберы, содержание азота может составлять 2,5-3,5 % об.
Рассмотрим несколько схем очистки гелия.
