2 Принципиальная схема циркуляции абсорбента на установках масляной и низкотемпературной абсорбции
На рисунке 1 представлена принципиальная схема циркуляции абсорбента на установках масляной и низкотемпературной абсорбции.
1 – абсорбер; 2 – теплообменник; 3 – нагреватель; 4 – десорбер; 5 – конденсатор-холодильник; 6 – емкость орошения; 7 – рибойлер; 8 – холодильник; I – сырьевой газ; II – отбензиненный газ; III – насыщенный абсорбент; IV– широкая фракция извлеченных углеводородов (ШФЛУ); V – несконденсированные углеводороды; VI – тощий (регенерированный) абсорбент
Рисунок 1 - Принципиальная технологическая схема установки абсорбционного отбензинивания газов
Простейшая (исторически первая) технологическая схема установки абсорбционного отбензинивания газов приведена на рисунке 1.
Согласно этой схеме сырьевой газ I поступает под нижнюю тарелку абсорбера 1, на верхнюю тарелку которого подают тощий (регенерированный) абсорбент VI. В результате контакта в абсорбере 1 абсорбент поглощает тяжелые углеводороды из газа I, уходит с низа абсорбера, нагревается в теплообменнике 2 и нагревателе 3 и поступает в десорбер 4. С верха десорбера 4 тяжелые углеводороды конденсируются в конденсаторе-холодильнике 5 и поступают в емкость орошения 6. Часть жидких углеводородов из емкости 6 подают на орошение десорбера, а балансовое количество выводят с установки. Тепло в куб десорбера подводят при помощи рибойлера 7. Тощий (регенерированный) абсорбент VI забирают из куба десорбера 4, охлаждают в теплообменнике 2 и холодильнике 8 и вновь подают на верхнюю тарелку абсорбера 1. С верха абсорбера 1 отводят отбензиненный газ II.
По этой схеме значительная часть абсорбированных углеводородов теряется с несконденсированными углеводородами V (метан + этан) из емкости орошения 6. Для устранения этого недостатка предложена схема с абсорбционно- отпарной колонной (АОК), работающей под промежуточным давлением между абсорбером и десорбером (1,0–4,0 МПа) и предназначенной для выделения метана и этана из насыщенного абсорбента до десорбера (рисунок 2).
3 Технологическая схема маслоабсорбционных установок
В качестве поглотителя тяжелых углеводородов из нефтяного газа применяют обычно легкие масла, и поэтому часто установки такого типа называются маслоабсорбционными. Принципиальная схема маслоабсорбционной установки отбензинивания весьма проста.
На рисунке 2 приведена упрощенная технологическая схема малогабаритной установки.
1 – линия подачи газа; 2 – холодильник; 3 – абсорбер; 4 – каплеуловитель; 5 – выветриватель; 6,7 – теплообменник; 8 – десорбер; 9, 16 – холодильник; 10 – сепаратор; 11, 14, 17 – насос; 12 – емкость; 13 – градирня; 15 – печь
Рисунок 2 – Схема маслоабсорбционной установки
Данная схема работает следующим образом. Нефтяной газ второй и третьей ступени сепарации, а также газы, поступающие с установок подготовки нефти по линии 1через холодильник 2 направляют в абсорбер 3 под давлением 4-7 МПа и при температуре 0-20°С. При движении газа в абсорбере вверх тяжелые углеводороды поглощаются абсорбентом, который с верха колонны стекает по тарелкам вниз. Обезжиренный газ проходит сначала каплеуловительную секцию 4, в которой улавливается уносимый газом абсорбент, затем поступает на установку осушки, после чего направляется в магистральный газопровод потребителям.
Насыщенный парами тяжелых углеводородов «жирный» абсорбент отводят через регулятор уровня (не показанный на схеме) из низа абсорбера и направляют в выветриватель 5. Так как в нем давление несколько ниже, чем в абсорбере, то из «жирного» абсорбента выделяется большая часть метана и этана, растворенных в абсорбенте.
Из выветривателя «жирный» абсорбент сначала направляют в теплообменник 6, где он предварительно нагревается «тощим» абсорбентом, поступающим из нижней части десорбционной колонны 8, а затем в печь 15. В печи «жирный» абсорбент нагревается до температуры примерно 250° С, после чего поступает в среднюю часть десорбера работающего под давлением 0,7-1,5 МПа, где происходит интенсивное выделение углеводородов из насыщенного абсорбента вследствие высокой температуры и значительного снижения давления в десорбере. Для интенсификации процесса десорбции в нижнюю часть десорбера подают из выветривателя газ, предварительно подогретый в теплообменнике 7 за счет тепла горячего абсорбента, выходящего через низ десорбера. Пары тяжелых углеводородов с верха десорбера вместе с газами выветривания направляются в холодильник 9, где происходит их конденсация. Конденсат вместе с газом выветривания поступает в сепаратор 10, откуда часть конденсата насосом 11 направляется на орошение в десорбер, а другая часть попадает в емкость нестабильного конденсата 12. Горячий абсорбент из нижней части десорбера проходит последовательно теплообменники 6 и 7 и затем попадает в холодильник 16 где температура его снижается примерно до 20°С. Охлажденный абсорбент насосом 17 нагнетается па верх абсорбера 3 для орошения, и цикл движения «тощего» абсорбента повторяется.
На данной установке охлаждение абсорбента в холодильнике и конденсация в холодильниках паров тяжелых углеводородов, выделившихся из «жирного» абсорбента в десорбере, идет в результате замкнутой циркуляции воды, охлаждаемой в градирне13 и нагнетаемой насосом 14.
В основе процесса абсорбции лежит массообмен, т. е. переход вещества из газообразной фазы в жидкую фазу (в абсорбент или поглотитель). Растворение газа в абсорбенте зависит от давления и температуры в абсорбере, а также молекулярной массы абсорбента (об этом сказано ниже).
В качестве абсорбента (поглотителя углеводородов из газа) обычно применяют легкие масла и керосин.