6.5. Краткие сведения о технологии адсорбционного отбензинивания газов

При разработке газоконденсатных месторождений возникла необходимость отбензинивания больших потоков газа с малым содержанием извлекаемых углеводородов (1-20 г/м³). Для отбензинивания таких газов применяется адсорбционный процесс, который к настоящему времени модифицирован в короткоцикловую адсорбцию (КЦА), при осуществлении которой одновременно с углеводородами извлекается и вода.

Технологическая схема процесса КЦА принципиально не отличается от технологической схемы процесса адсорбционной осушки газа (см. раздел 5.3).

При использовании процесса КЦА необходимо соблюдать следующие условия [16]:

- скорость потока газа должна быть такой же, как при осушке газа адсорбентами (не менее 0,15-0,30 м/с). Это позволяет увеличить срок службы адсорбента;

- время цикла адсорбции при извлечении из газа С₅₊ должно быть не менее 15 мин., а углеводородов С₃₊ - от 15 до 60 мин. Продолжительность цикла адсорбции при извлечении определенного компонента должна быть равна времени работы слоя до проскока этого компонента;

- высота слоя адсорбента должна быть не менее 4,5 м;

- температура регенерации должна быть равна, как минимум, 230 ⁰С. Если в газе содержатся углеводороды С_5+, то ее желательно повысить до 260-315 ⁰С;

- при проектировании установки КЦА (стадия десорбции) желательно использование искусственного холода вместо обычного воздушного охлаждения для лучшей конденсации извлеченных углеводородов при регенерации адсорбента.

В качестве адсорбентов для извлечения углеводородов используют активированный уголь, силикагель и молекулярные сита-цеолиты. Активированный уголь в отличие от других адсорбентов не извлекает воду. Тип применяемых цеолитов – NaX, CaX и др. Иногда адсорбционный слой может состоять из нескольких адсорбентов.

Стадия адсорбции протекает при температурах 30-70 ⁰С и при давлении перерабатываемого газа.

Стадия десорбции и охлаждения адсорбента может осуществляться по технологической схеме с замкнутым циклом газа регенерации, который после охлаждения и выделения из него углеводородов С₃₊ вновь возвращают на стадию десорбции.

В ряде случаев на установках КЦА применяют открытый цикл, когда газ регенерации отбирается из потока сырьевого газа, используется для охлаждения адсорбента, нагревается, проходит адсорбер, находящийся в стадии десорбции, и охлаждается, в результате чего из него конденсируются углеводороды С₃₊ (из-за их большего содержания в газе после десорбера по сравнению с исходным газом). Газ после выделения углеводородов С₃₊ возвращают в поток сырьевого газа. В этом случае замкнутого контура циркуляции газа регенерации нет.

Количество газа регенерации должно быть минимально-необходимым, чтобы концентрация в нем извлекаемых (конденсирующихся) углеводородов была максимальной для более эффективного проведения стадии конденсации.

Г Л А В А 7

Основы технологии производства газовой серы

Одним из основных технологических блоков ГПЗ являются установки производства газовой серы, сырьем для которых служат кислые газы, выделенные из сероводородсодержащих газов.

Сера относится к числу широко распространенных в природе элементов. В земной коре она составляет по массе 0,05 % и в природе встречается в виде самородной серы, сульфидных и сульфатных минералов, сложных сероорганических соединений в нефти, сероводорода и меркаптанов в природном и попутном газе и др.

Особенность элементной серы – сильно выраженная способность образовывать многочисленные аллотропные формы, различающиеся как числом атомов серы в ее молекуле (молекулярная характеристика аллотропа), так и взаимным расположением атомов и молекул серы в твердом состоянии (надмолекулярная характеристика аллотропа). Молекулы парообразной серы могут содержать от 1 до 12 атомов S; при содержании в молекуле более 2 атомов серы последние легко образуют кольца. В жидком состоянии молекулы серы представляют собой циклические и короткие неразветвленные цепи, в твердом состоянии могут быть полимерные молекулы с числом атомов серы до 10⁶. В настоящее время известно по крайней мере 12 твердых аллотропных форм серы, включая ромбическую, моноклинную, полимерную и др. Физико-химические свойства серы, особенно в твердом и жидком состояниях, сильно зависят от условий ее предварительной обработки.

Элементная сера растворяется во многих органических растворителях: аммиаке (NH₃), бензоле (С₆Н₆), гексане (С₆Н₁₄), пиридине (С₅Н₅N), сероуглероде (СS₂), феноле (С₆Н₅ОН), четыреххлористом углероде (ССl₄) и др. [19].

Сера может вступать во взаимодействие со многими органическими веществами, щелочами, аммиаком.

В настоящее время основным потребителем серы является сернокислотная промышленность, использующая более 90 % серы от общего баланса [14, 24]. Более половины получаемой серной кислоты используют для получения минеральных удобрений, в основном фосфатных. Кроме того, сера сама может непосредственно вноситься в почву в качестве минерального удобрения.

Серу также используют в качестве фунгицида для борьбы с вредителями хлопчатника, картофеля, винограда и других растений. Серу добавляют в корма овец для ускорения роста и улучшения качества шерсти. В медицине серу используют для приготовления мазей от кожных заболеваний, в серных ваннах для лечения ревматизма. В качестве пластификатора серу применяют в производстве пластмасс, облицовочных плиток и труб. Значительное количество серы используют в качестве агента вулканизации каучуков в шинной и резинотехнической отраслях промышленности, в производстве пиротехнических средств и спичек.

Относительно новой областью применения серы является изготовление серобетонов, строительных конструкций, дорожных покрытий, при этом цемент частично или полностью заменяют на серу. Развивается направление получения блоков из пеносеры, используемых в качестве теплоизоляции.

В 1990 году общее производство элементной серы в мире составило 43 млн.тонн [14]. Основными странами – производителями серы – являются Канада (30 – 40 %), США (9,6 %), бывший СССР (6,7%), Канада (6 %), Польша (4,9 %), Мексика (2,1 %), Саудовская Аравия (1,4 %), Германия (1,3 %), Япония (1,0 %), Франция (1,0 %) и Иран (0,9 %).

Основное количество серы в России производится на Астраханском ГПЗ (около 80 %) и на Оренбургском ГПЗ (около 17 %). Небольшое количество серы, не превышающее 1,6 %, производится в Сибирском Федеральном округе.

Требования к качеству производимой на ГПЗ газовой серы изложены в главе 1.

Газовую серу выпускают в нескольких видах: комовом, жидком, формованном (чешуированная, гранулированная, молотая сера). Кроме того, производят коллоидную серу (области применения – сельское хозяйство и медицина), полимерную серу для шинной и резинотехнической промышленности и специальную серу. К специальной сере относят высокочистую серу, которая находит применение в электронной технике, для синтеза кристаллических сульфидов кадмия, галлия, используемых для изготовления оптических приборов, люминофоров. Суммарное содержание примесей в высокочистой сере не превышает 10^-4-10^-5 %.

Другим видом специальной серы является медицинская сера, используемая в производстве фармацевтических и косметических препаратов.