[go: up one dir, main page]

RU2213085C2 - Process of drying and cleaning hydrocarbon gases to remove mercaptans and hydrogen sulfide - Google Patents

Process of drying and cleaning hydrocarbon gases to remove mercaptans and hydrogen sulfide Download PDF

Info

Publication number
RU2213085C2
RU2213085C2 RU2002102740/04A RU2002102740A RU2213085C2 RU 2213085 C2 RU2213085 C2 RU 2213085C2 RU 2002102740/04 A RU2002102740/04 A RU 2002102740/04A RU 2002102740 A RU2002102740 A RU 2002102740A RU 2213085 C2 RU2213085 C2 RU 2213085C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zeolite
gas
silica gel
mercaptans
regeneration
Prior art date
Application number
RU2002102740/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002102740A (en
Inventor
В.В. Николаев
А.М. Трынов
С.А. Слющенко
Ю.М. Савин
С.А. Молчанов
А.Д. Шахов
К.Д. Коренев
Н.Н. Кисленко
Б.П. Золотовский
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром"
Priority to RU2002102740/04A priority Critical patent/RU2213085C2/en
Publication of RU2002102740A publication Critical patent/RU2002102740A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2213085C2 publication Critical patent/RU2213085C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: process is carried out by bringing natural or associated gas consecutively into contact with adsorbent (silica gel) and synthetic zeolite followed by regeneration saturated zeolite and adsorbent with counter current cleaned hydrocarbon gas at elevated temperature (180-220 C). Contact of gas with adsorbent and zeolite is performed at their ratio (1-10):1, respectively. EFFECT: simplified procedure, reduced power consumption, and prolonged lifetime of zeolite. 2 cl, 5 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к переработке природного или попутного нефтяного газа, а именно к осушке и очистке газа от сернистых соединений адсорбцией, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. The invention relates to the processing of natural or associated petroleum gas, namely, to the drying and purification of gas from sulfur compounds by adsorption, and can be used in the gas, oil, oil refining and petrochemical industries.

Известен способ адсорбционной очистки углеводородных газов от сернистых соединений путем контактирования с цеолитом NaX с последующей регенерацией цеолита путем продувки осушенным и очищенным углеводородным газом при температуре 300-350oС. Проведение регенерации при температуре 300-350oС обусловлено особенностью десорбции воды из пор цеолита [Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1985, с.396].A known method of adsorptive purification of hydrocarbon gases from sulfur compounds by contacting with NaX zeolite followed by regeneration of the zeolite by blowing dried and purified hydrocarbon gas at a temperature of 300-350 o C. The regeneration at a temperature of 300-350 o C due to the peculiarity of water desorption from pores of zeolite [ Keltsev N.V. The basics of adsorption technology. M .: Chemistry, 1985, p.396].

Недостатком известного способа является быстрое снижение динамической адсорбционной емкости цеолита по сернистым соединениям вследствие одновременной адсорбции паров воды, меркаптанов С3+, тяжелых углеводородов, смолистых веществ (в попутном нефтяном газе), а также сокращение срока службы цеолита в связи с частичным разложением меркаптанов и смолистых веществ при их десорбции с образованием коксовых отложений и сероводорода в процессе высокотемпературной регенерации цеолита.The disadvantage of this method is the rapid decrease in the dynamic adsorption capacity of zeolite for sulfur compounds due to the simultaneous adsorption of water vapor, C 3+ mercaptans, heavy hydrocarbons, tarry substances (in associated petroleum gas), as well as a reduction in the service life of the zeolite due to the partial decomposition of mercaptans and tarry substances during their desorption with the formation of coke deposits and hydrogen sulfide in the process of high-temperature regeneration of zeolite.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ осушки и очистки углеводородных газов от сероводорода, меркаптанов и других загрязняющих компонентов (сероуглерода, асфальто-смолистых веществ) путем последовательного контактирования с активированным углем, клиноптилолитом и синтетическими цеолитами А- и Х-форм с последующей регенерацией насыщенных цеолитов, клиноптилолита и активированного угля противотоком очищенным углеводородным газом при повышенной температуре (начальная температура газа 230-250oС) [патент РФ 2047589, МПК 7 С 07 С 7/12, опубл. 10.11.95, бюл. 31]. При контактировании газа с активированным углем происходит очистка от сероуглерода, смолистых веществ, масел и поверхностно-активных веществ. Затем газ направляется на осушку клиноптилолитом, а далее на очистку на синтетических цеолитах: на цеолите СаА адсорбируются низкомолекулярные сернистые соединения - сероводород, метил- и этилмеркаптаны. На цеолите NaX происходит доочистка углеводородного газа от следов сероуглерода и более высокомолекулярных сернистых соединений - тяжелых меркаптанов: сульфидов, дисульфидов и т.д. Предварительная очистка углеводородного газа на активированном угле от сероуглерода и асфальтосмолистых веществ, осушка очищаемого газа на клиноптилолите позволяют не только увеличить динамическую адсорбционную емкость цеолита по целевым компонентам, а следовательно, и продолжительность адсорбционного цикла, но и исключают накопление на цеолитах трудно десорбируемых полициклических соединений, которые образуются вследствие термокаталитических превращений сероуглерода и асфальто-смолистых веществ при регенерации цеолитов. Это позволило увеличить срок службы цеолитов с 0,5 до 2-3 лет.The closest to the claimed technical essence and the achieved result is a method of drying and purifying hydrocarbon gases from hydrogen sulfide, mercaptans and other polluting components (carbon disulfide, asphalt-resinous substances) by sequential contacting with activated carbon, clinoptilolite and synthetic A- and X-form zeolites followed by regeneration of saturated zeolites, clinoptilolite and activated carbon countercurrent purified hydrocarbon gas at elevated temperature (initial rate Atur gas 230-250 o C) [RF patent 2047589, IPC 7 C 07 C 07/12, publ. 11/10/95, bull. 31]. When gas is contacted with activated carbon, carbon disulfide, tarry substances, oils and surfactants are cleaned. Then the gas is sent for drying by clinoptilolite, and then for purification on synthetic zeolites: low molecular weight sulfur compounds, hydrogen sulfide, methyl and ethyl mercaptans, are adsorbed on CaA zeolite. On the NaX zeolite, the hydrocarbon gas is refined from traces of carbon disulfide and higher molecular weight sulfur compounds - heavy mercaptans: sulfides, disulfides, etc. Preliminary purification of hydrocarbon gas on activated carbon from carbon disulfide and asphalt-resinous substances, drying of the gas to be cleaned on clinoptilolite not only increase the dynamic adsorption capacity of the zeolite by target components, and therefore the duration of the adsorption cycle, but also exclude the accumulation of difficultly desorbed polycyclic compounds on zeolites, which are formed due to the thermocatalytic transformations of carbon disulfide and asphalt-resinous substances during the regeneration of zeolites. This allowed to increase the service life of zeolites from 0.5 to 2-3 years.

Недостатками известного способа являются его сложность и повышенные энергетические затраты, обусловленные многостадийностью процесса и повышенной температурой регенерации. Кроме того, срок службы цеолитов недостаточен. Адсорбционная емкость цеолитов снижается с каждым циклом адсорбции - регенерации вследствие образования коксовых веществ при разложении адсорбированных цеолитами меркаптанов в процессе высокотемпературной регенерации (разложение меркаптанов происходит при температуре выше 220oС). Это приводит к ухудшению экономических показателей процесса.The disadvantages of this method are its complexity and increased energy costs due to the multi-stage process and the high temperature of regeneration. In addition, the service life of zeolites is insufficient. The adsorption capacity of zeolites decreases with each adsorption-regeneration cycle due to the formation of coke substances during the decomposition of mercaptans adsorbed by zeolites during high-temperature regeneration (decomposition of mercaptans occurs at temperatures above 220 o C). This leads to a deterioration in the economic performance of the process.

Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности способа за счет его упрощения и улучшения экономических показателей: снижения энергозатрат, увеличения срока службы цеолита. The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the method due to its simplification and improvement of economic indicators: reducing energy consumption, increasing the service life of the zeolite.

Поставленная задача решается согласно заявляемому способу осушки и очистки углеводородных газов от меркаптанов и сероводорода путем последовательного контактирования с адсорбентом и синтетическим цеолитом с последующей регенерацией насыщенных цеолита и адсорбента противотоком очищенным углеводородным газом при повышенной температуре за счет того, что в качестве адсорбента используют силикагель, а регенерацию цеолита и силикагеля осуществляют при температуре очищенного углеводородного газа 180-220oС. Другим отличием заявляемого способа осушки и очистки углеводородных газов является осуществление контактирования очищаемого углеводородного газа с силикагелем и цеолитом при их массовом соотношении 1-10:1 соответственно.The problem is solved according to the claimed method of drying and purification of hydrocarbon gases from mercaptans and hydrogen sulfide by successive contact with an adsorbent and synthetic zeolite, followed by regeneration of saturated zeolite and adsorbent countercurrent with purified hydrocarbon gas at elevated temperature due to the fact that silica gel is used as adsorbent, and regeneration zeolite and silica gel are carried out at a temperature of purified hydrocarbon gas 180-220 o C. Another difference of the claimed joint venture the person drying and purification of hydrocarbon gases is the contacting of the purified hydrocarbon gas with silica gel and zeolite in their mass ratio of 1-10: 1, respectively.

Отличительными признаками заявляемого изобретения являются:
- использование в качестве адсорбента (для осушки и предварительной очистки углеводородного газа) силикагеля;
- осуществление регенерации цеолита и силикагеля при температуре газа регенерации - очищенного углеводородного газа 180-220oС;
- осуществление контактирования газа с силикагелем и цеолитом при их массовом соотношении 1-10:1 соответственно.
Distinctive features of the claimed invention are:
- use of silica gel as an adsorbent (for drying and preliminary purification of hydrocarbon gas);
- the implementation of the regeneration of zeolite and silica gel at a temperature of the regeneration gas - purified hydrocarbon gas 180-220 o C;
- the implementation of the contacting of gas with silica gel and zeolite with a mass ratio of 1-10: 1, respectively.

Силикагели представляют собой сферические гланулы диаметром 3-6 мм химического состава Аl2O3 - 3,0%, SiO2 - 97%; предназначены для осушки и отбензинивания углеводородного газа (поглощения воды и тяжелых углеводородов).Silica gels are spherical glanules with a diameter of 3-6 mm of the chemical composition Al 2 O 3 - 3.0%, SiO 2 - 97%; Designed for drying and topping hydrocarbon gas (absorption of water and heavy hydrocarbons).

Авторами экспериментально установлено новое свойство силикагеля - адсорбировать меркаптаны. The authors experimentally established a new property of silica gel - adsorb mercaptans.

При проведении патентно-информационного поиска в области очистки природного газа и в смежных областях не были обнаружены технические решения, в которых силикагели применяются для поглощения меркаптанов. When conducting a patent information search in the field of natural gas purification and in related fields, no technical solutions were found in which silica gels are used to absorb mercaptans.

Проявление нового свойства известным признаком в заявляемом техническом решении позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". The manifestation of a new property by a well-known feature in the claimed technical solution allows us to conclude that it meets the criterion of "inventive step".

Технический результат от использования в качестве адсорбента силикагеля состоит в обеспечении возможности совмещения осушки углеводородных газов и их очистки от меркаптанов и тяжелых углеводородов, а также других загрязняющих веществ (например, асфальто-смолистых веществ при очистке нефтяного газа) в одну ступень, что позволяет сократить количество стадий процесса, упростить способ и сократить энергозатраты. Поглощение паров воды, меркаптанов и тяжелых углеводородов силикагелем и, вследствие этого, полное исключение их попадания на цеолит позволяет не только увеличить его динамическую адсорбционную емкость по сероводороду, но и снизить температуру газа регенерации. Это приводит к снижению энергозатрат, а также исключает накопление в цеолите трудно десорбируемых полициклических соединений, которые образуются вследствие термокаталитических превращений меркаптанов при высокотемпературной регенерации, что предотвращает быструю дезактивацию цеолита и позволяет увеличить его срок службы. The technical result from the use of silica gel as an adsorbent is to provide the possibility of combining the drying of hydrocarbon gases and their purification from mercaptans and heavy hydrocarbons, as well as other pollutants (for example, asphalt-resinous substances when refining petroleum gas) in one step, which reduces the amount stages of the process, simplify the method and reduce energy costs. The absorption of water vapor, mercaptans and heavy hydrocarbons by silica gel and, as a result, the complete elimination of their contact with the zeolite allows not only to increase its dynamic adsorption capacity for hydrogen sulfide, but also to reduce the temperature of the regeneration gas. This leads to a reduction in energy consumption, and also eliminates the accumulation of difficultly desorbed polycyclic compounds in zeolite, which are formed as a result of thermocatalytic transformations of mercaptans during high-temperature regeneration, which prevents the rapid deactivation of zeolite and allows to increase its service life.

Способ осушки и очистки углеводородных газов от меркаптанов и сероводорода иллюстрируется схемами. На фиг.1 показана осушка и очистка от сернистых соединений на силикагеле и цеолите, размещенных в отдельных адсорберах, на фиг. 2 - на комбинированном слое силикагеля и цеолита, размещенном в одном адсорбере. The method of drying and purification of hydrocarbon gases from mercaptans and hydrogen sulfide is illustrated by schemes. Figure 1 shows the drying and purification of sulfur compounds on silica gel and zeolite, placed in separate adsorbers, in Fig. 2 - on a combined layer of silica gel and zeolite, placed in one adsorber.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Углеводородный газ, подлежащий осушке и очистке от сернистых соединений (сероводорода и меркаптанов), подают последовательно (фиг.1) в адсорбер 1 и адсорбер 2 сверху вниз (аналогичная пара адсорберов 3 и 4). Адсорберы 1 и 3 заполнены силикагелем 5, а адсорберы 2 и 4 заполнены цеолитом 6. На силикагеле 5 происходит конкурирующая адсорбция паров воды, меркаптанов и углеводородов С5+, на цеолите 6 осуществляют адсорбцию сероводорода и остаточных количеств углеводородов С5+ (проскоковое количество). При этом адсорберы 3 и 4 работают в цикле регенерации/охлаждения.Hydrocarbon gas to be dried and cleaned of sulfur compounds (hydrogen sulfide and mercaptans) is fed sequentially (Fig. 1) to adsorber 1 and adsorber 2 from top to bottom (similar pair of adsorbers 3 and 4). Adsorbers 1 and 3 are filled with silica gel 5, and adsorbers 2 and 4 are filled with zeolite 6. On silica gel 5, competing adsorption of water vapor, mercaptans and C 5+ hydrocarbons occurs, on zeolite 6 adsorption of hydrogen sulfide and residual amounts of C 5+ hydrocarbons (slip amount) . In this case, the adsorbers 3 and 4 operate in a regeneration / cooling cycle.

Процесс можно осуществлять на комбинированном слое адсорбента (фиг.2) в одном адсорбере 1 (аналогичные адсорберы 2, 3, 4), при этом соотношение слоев силикагеля 5 и цеолита 6 определяют расчетным путем с учетом конкретного состава осушаемого и очищаемого углеводородного газа. В зависимости от точки росы по воде, содержания меркаптанов и тяжелых углеводородов, с одной стороны, и сероводорода, с другой стороны, определяют необходимый объем и оптимальное соотношение силикагеля и цеолита для достижения необходимой продолжительности цикла адсорбции. Это условие справедливо и для случая размещения силикагеля и цеолита в отдельных адсорберах. Оптимальным является массовое соотношение силикагеля и цеолита в пределах 1-10:1 соответственно. Три адсорбера работают одновременно в цикле адсорбции и один - в цикле регенерации/охлаждения. The process can be carried out on a combined adsorbent layer (Fig. 2) in one adsorber 1 (similar adsorbers 2, 3, 4), while the ratio of the layers of silica gel 5 and zeolite 6 is determined by calculation taking into account the specific composition of the dried and purified hydrocarbon gas. Depending on the dew point in the water, the content of mercaptans and heavy hydrocarbons, on the one hand, and hydrogen sulfide, on the other hand, the necessary volume and the optimal ratio of silica gel and zeolite are determined to achieve the required adsorption cycle duration. This condition is also true for the placement of silica gel and zeolite in separate adsorbers. The optimum is the mass ratio of silica gel and zeolite in the range of 1-10: 1, respectively. Three adsorbers operate simultaneously in the adsorption cycle and one in the regeneration / cooling cycle.

Осушенный и очищенный газ поступает в линию 7 товарного газа. Dried and purified gas enters the line 7 of commercial gas.

Часть осушенного, очищенного от меркаптанов, тяжелых углеводородов и сероводорода углеводородного газа (товарного) используют в качестве газа охлаждения и регенерации адсорбентов. Регенерацию и охлаждение цеолита и силикагеля по обеим схемам производят одним потоком очищенного углеводородного газа противотоком (снизу вверх) в последовательности цеолит - силикагель. Часть товарного газа сначала используют в качестве газа охлаждения цеолита и силикагеля, прошедших стадию регенерации, затем нагревают его в рекуперативном теплообменнике 8 и далее в печи 9 до температуры 180-220oС и направляют в адсорбер, находящийся в данный момент на регенерации. Из цеолита десорбируют сероводород и остаточное количество тяжелых углеводородов, при этом разложения их при данной температуре не происходит. Относительно низкая температура регенерации обусловлена отсутствием в цеолите воды, которая легче адсорбируется и прочнее удерживается цеолитами (для десорбции воды из цеолитов требуется повышение температуры до 300oС, эта температура на 80-100oС выше, чем требуется для десорбции меркаптанов). При регенерации силикагеля происходит десорбция меркаптанов, тяжелых углеводородов и воды, при этом образования коксовых отложений также не происходит. Вода с силикагелей десорбируется в интервале температур 100-180oС. Насыщенный газ регенерации направляют в теплообменник 8 для рекуперации тепла и далее на охлаждение в холодильник 10 и для отделения влаги в сепаратор 11, после чего охлажденный поток газа регенерации подают на очистку.Part of the dried, purified from mercaptans, heavy hydrocarbons and hydrogen sulfide hydrocarbon gas (marketable) is used as a gas for cooling and regenerating adsorbents. Regeneration and cooling of zeolite and silica gel according to both schemes is carried out by a single stream of purified hydrocarbon gas in countercurrent flow (from bottom to top) in the zeolite-silica gel sequence. Part of the commercial gas is first used as a cooling gas of the zeolite and silica gel that have passed the regeneration stage, then it is heated in a recuperative heat exchanger 8 and then in the furnace 9 to a temperature of 180-220 ° C and sent to the adsorber, which is currently being regenerated. Hydrogen sulfide and the residual amount of heavy hydrocarbons are desorbed from the zeolite, but they do not decompose at this temperature. The relatively low regeneration temperature is due to the absence of water in the zeolite, which is more easily adsorbed and more firmly retained by zeolites (for desorption of water from zeolites, a temperature increase of up to 300 ° C is required, this temperature is 80-100 ° C higher than that required for desorption of mercaptans). During the regeneration of silica gel, desorption of mercaptans, heavy hydrocarbons and water occurs, while the formation of coke deposits also does not occur. Water from silica gels is desorbed in the temperature range 100-180 o C. Saturated regeneration gas is sent to the heat exchanger 8 for heat recovery and then cooled in the refrigerator 10 and for separating moisture into the separator 11, after which the cooled regeneration gas stream is sent for purification.

Пример 1. Example 1

На пилотной адсорбционной установке исследовали адсорбционные свойства силикагелей при осушке и очистке природного газа от меркаптанов и углеводородов С3+. Установка включает узел приготовления исходной газовой смеси и компримирования, адсорбционный узел, состоящий из двух адсорберов, выполненных из нержавеющей стали, с внутренним диаметром 50 мм и высотой 3000 мм, снабженный внешним обогревом, и узел отбора и анализа газа. Исследования проводили в условиях, максимально приближенных к параметрам работы промышленных адсорбционных установок осушки и очистки природного газа от примесных компонентов: давление в адсорбере - 5,0 МПа, температура адсорбции - 30-35oС, линейная скорость газа в адсорбере - 0,07 м/с, средний расход газа - 23 нм3/ч, время контакта "газ-силикагель" - 43 с.The adsorption properties of silica gels during drying and purification of natural gas from mercaptans and C 3+ hydrocarbons were studied in a pilot adsorption unit. The installation includes a unit for preparing the initial gas mixture and compression, an adsorption unit, consisting of two adsorbers made of stainless steel with an internal diameter of 50 mm and a height of 3000 mm, equipped with external heating, and a gas sampling and analysis unit. The studies were carried out under conditions as close as possible to the operation parameters of industrial adsorption plants for drying and purifying natural gas from impurity components: pressure in the adsorber - 5.0 MPa, adsorption temperature - 30-35 o С, linear gas velocity in the adsorber - 0.07 m / s, average gas flow rate - 23 nm 3 / h, contact time "gas-silica gel" - 43 s.

Расход газа контролировали по ротаметру и замеряли газовым счетчиком на выходе из адсорбера. Влагосодержание подаваемого в адсорбер газа определяли по точке росы с помощью лабораторного прибора, снабженного полированным металлическим зеркалом, которое охлаждали в жидком азоте. Влагосодержание осушенного газа на выходе из адсорбера замеряли с помощью влагомера "Байкл-1". The gas flow rate was controlled by a rotameter and measured by a gas meter at the outlet of the adsorber. The moisture content of the gas supplied to the adsorber was determined by the dew point using a laboratory instrument equipped with a polished metal mirror, which was cooled in liquid nitrogen. The moisture content of the dried gas at the outlet of the adsorber was measured using a Bikle-1 moisture meter.

В качестве модельного углеводорода применяли н-гептан, вводимый в исходный природный газ в качестве примеси, в качестве меркаптана - изопропилмеркаптан. As a model hydrocarbon, n-heptane was used, introduced into the natural gas as an impurity, and isopropyl mercaptan as a mercaptan.

В качестве силикагеля использовали следующие силикагели: КС-Трокенперлен "Н", КС-Трокенперлен "WS", КС-Трокенперлен "N" (фирма "Энгельхард", Германия), а также отечественные силикагели КСМГ, КСМК. Характеристики силикагелей приведены в табл. 1. The following silica gels were used as silica gel: KS-Trokenperlen "N", KS-Trokenperlen "WS", KS-Trokenperlen "N" (Engelhard, Germany), as well as domestic silica gels KSMG, KSMK. Characteristics of silica gels are given in table. 1.

Определяли динамическую адсорбционную емкость силикагелей по воде и н-гептану. Динамическую адсорбционную емкость оценивали по привесу сорбента за время адсорбции до момента появления проскока паров сорбата за слоем силикагеля. Перед опытами силикагели активировали в токе аргона при температуре 180oС. Результаты испытания силикагелей приведены в табл. 2.The dynamic adsorption capacity of silica gels in water and n-heptane was determined. The dynamic adsorption capacity was estimated by the weight gain of the sorbent during the adsorption until the breakthrough of sorbate vapor behind the silica gel layer. Before the experiments, silica gels were activated in an argon flow at a temperature of 180 o C. The test results of silica gels are given in table. 2.

Как видно из табл. 2, динамическая емкость силикагелей КС-Трокенперлен как по парам воды, так и по гептану значительно выше, чему отечественных силикагелей. Поэтому дальнейшие исследования проводили на силикагелях КС-Трокенперлен. Аналогично определяли динамическую адсорбционную емкость силикагелей по н-гептану и изопропилмеркаптану, результаты приведены в табл. 3. As can be seen from the table. 2, the dynamic capacity of KS-Trokenperlen silica gels both in water vapor and in heptane is much higher than domestic silica gels. Therefore, further studies were carried out on silica gels KS-Trokenperlen. The dynamic adsorption capacity of silica gels by n-heptane and isopropyl mercaptan was determined similarly, the results are shown in table. 3.

Испытания на пилотной установке показали, что силикагели в присутствии воды и н-гептана хорошо адсорбируют меркаптаны, особенно при повышении их парциального давления. Причем при конкурирующей адсорбции на силикагеле активность компонентов нарастает в ряду:
углеводороды С5+<меркаптаны<<вода.
Tests in a pilot plant showed that silica gels in the presence of water and n-heptane adsorb mercaptans well, especially with increasing their partial pressure. Moreover, with competing adsorption on silica gel, the activity of the components increases in the series:
hydrocarbons C 5+ <mercaptans << water.

Пример 2. Example 2

Исследовали закономерности регенерации силикагеля. При десорбции газ регенерации подавали противотоком. Скорость нагрева - 1 град/мин. Исследования показали, что температурный интервал преимущественного удаления меркаптанов с силикагеля составил 80-120oС, десорбции воды - 100-180oС, десорбции н-гептана - 90-180oС. Полная десорбция всех адсорбированных компонентов наблюдалась при 200oС.The patterns of silica gel regeneration were investigated. During desorption, the regeneration gas was supplied countercurrently. The heating rate is 1 deg / min. Studies have shown that the temperature range of the predominant removal of mercaptans from silica gel was 80-120 o C, desorption of water - 100-180 o C, desorption of n-heptane - 90-180 o C. Complete desorption of all adsorbed components was observed at 200 o C.

С целью определения наличия коксовых отложений на силикагеле (вследствие возможного разложения адсорбированных меркаптанов) после 20 циклов адсорбции-десорбции осуществляли его нагрев до температуры 300-500oС. Экзотермические эффекты в этой области температур, которые обычно характерны для выгорания коксовых отложений, не обнаружены. Это свидетельствует о протекании процесса регенерации силикагелей без разложения меркаптанов и тяжелых углеводородов и образования коксовых отложений.In order to determine the presence of coke deposits on silica gel (due to the possible decomposition of adsorbed mercaptans), after 20 adsorption-desorption cycles, it was heated to a temperature of 300-500 o C. Exothermic effects in this temperature range, which are usually characteristic for the burning of coke deposits, were not detected. This indicates the progress of the process of regeneration of silica gels without decomposition of mercaptans and heavy hydrocarbons and the formation of coke deposits.

Пример 3. Example 3

Проводили испытания заявляемого способа осушки и очистки углеводородных газов от меркаптанов и сероводорода. Испытания проводили на модельной установке, содержащей адсорбционную колонку с комбинированным слоем адсорбента: силикагель 79,3 мас.% (3395 г), цеолит 20,7 мас.% (884 г). В качестве силикагеля использовали силикагель КС-Трокенперлен-N, в качестве цеолита использовали цеолиты NaX или СаА. Исследование работы комбинированного адсорбционного слоя проводили на модельных газовых смесях, близких по составу к реальному газу. Модельная газовая смесь в качестве углеводородов С5+ содержала н-гептан, а в качестве меркаптанов - изопропилмеркаптан.Tested the proposed method of drying and purification of hydrocarbon gases from mercaptans and hydrogen sulfide. The tests were carried out on a model installation containing an adsorption column with a combined adsorbent layer: silica gel 79.3 wt.% (3395 g), zeolite 20.7 wt.% (884 g). KS-Trokenperlen-N silica gel was used as silica gel; NaX or CaA zeolites were used as zeolite. A study of the operation of the combined adsorption layer was carried out on model gas mixtures close in composition to real gas. The model gas mixture contained n-heptane as C 5+ hydrocarbons, and isopropyl mercaptan as mercaptans.

Состав модельной смеси по количественному содержанию компонентов максимально приближали к реальному газу, подлежащему очистке (табл. 4). The composition of the model mixture according to the quantitative content of the components was maximally approximated to the real gas to be cleaned (Table 4).

Модельную газовую смесь подавали в колонку с комбинированным слоем адсорбента снизу вверх, на стадии регенерации сухой газ подавали сверху вниз, т. е. противотоком. The model gas mixture was fed into the column with a combined adsorbent layer from the bottom up; at the regeneration stage, dry gas was supplied from top to bottom, i.e., countercurrent.

Проводили хроматографический анализ выходящего из адсорбционной колонки очищенного газа. Первым на выходе из колонки появлялся сероводород, затем гептан. Это объясняется тем, что гептан вытесняется из силикагеля водой и изопропилмеркаптаном и доходит до цеолита, откуда начинает вытеснять сероводород. A chromatographic analysis was performed of the purified gas leaving the adsorption column. The first to exit the column was hydrogen sulfide, then heptane. This is due to the fact that heptane is displaced from silica gel by water and isopropyl mercaptan and reaches the zeolite, from where hydrogen sulfide begins to displace.

Результаты очистки газа на комбинированном слое адсорбентов (силикагеля и цеолита) приведены в табл. 5. The results of gas purification on a combined layer of adsorbents (silica gel and zeolite) are given in table. 5.

Согласно ОСТ 51.40-93 "Газы горючие, природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам" содержание в природном газе сероводорода должно быть не более 7 мг/нм3, а серы меркап-тановой не более 16 мг/нм3. Приведенные результаты показывают, что предлагаемый способ обеспечивает очистку газа от меркаптанов и сероводорода в соответствии с требованиями ОСТ 51.40-93.According to OST 51.40-93 “Combustible, natural gases supplied and transported via gas pipelines,” the content of hydrogen sulfide in natural gas should be no more than 7 mg / nm 3 , and mercaptan sulfur no more than 16 mg / nm 3 . The above results show that the proposed method provides gas purification from mercaptans and hydrogen sulfide in accordance with the requirements of OST 51.40-93.

Расчетным путем получили диапазон предпочтительного соотношения слоев силикагеля и цеолита для осушки и очистки природных газов, отличающихся содержанием паров воды, меркаптанов и тяжелых углеводородов. Определено, что целесообразно осуществлять осушку и доочистку природного газа от меркаптанов и сероводорода после аминовой очистки путем контактирования с силикагелем и цеолитом при их соотношении 1:1. Глубокую осушку газа и очистку от меркаптанов целесообразно осуществлять при соотношении слоев силикагель-цеолит 9: 1. Проведение адсорбционной осушки и очистки от меркаптанов и сероводорода при значениях соотношения силикагеля и цеолита за предлагаемыми пределами нецелесообразно, т.к. не обеспечивает полноту очистки газа от сероводорода. При содержании силикагеля меньшем, чем 50%, неадсорбированные силикагелем пары воды и меркаптаны оседают на цеолите, что снижает его адсорбционную емкость по сероводороду. При содержании цеолита меньшем, чем 10%, адсорбция сероводорода также не полная. By calculation, we obtained the range of the preferred ratio of the layers of silica gel and zeolite for drying and purification of natural gases, which differ in the content of water vapor, mercaptans and heavy hydrocarbons. It was determined that it is advisable to dry and purify natural gas from mercaptans and hydrogen sulfide after amine purification by contacting silica gel and zeolite at a ratio of 1: 1. It is advisable to carry out deep gas drying and purification from mercaptans with a silica gel-zeolite 9 layer ratio: 1. Carrying out adsorption drying and purification from mercaptans and hydrogen sulfide at silica gel and zeolite ratios outside the proposed limits is impractical, because does not ensure the completeness of gas purification from hydrogen sulfide. When the silica gel content is less than 50%, water vapor and mercaptans that are not adsorbed by silica gel settle on the zeolite, which reduces its adsorption capacity for hydrogen sulfide. When the zeolite content is less than 10%, the adsorption of hydrogen sulfide is also not complete.

Исследовали процесс десорбции сероводорода и гептана из цеолита. Температурный интервал преимущественного удаления сероводорода составляет 40-80oС, гептана - 80-185oС.The process of desorption of hydrogen sulfide and heptane from zeolite was investigated. The temperature range of the preferred removal of hydrogen sulfide is 40-80 o C, heptane - 80-185 o C.

Установлено, что полная десорбция всех компонентов из комбинированного слоя силикагеля и цеолита происходит уже при температуре 200oС.It was found that complete desorption of all components from the combined layer of silica gel and zeolite occurs already at a temperature of 200 o C.

Полученные данные с учетом данных регенерации силикагеля (пример 2) позволили определить преимущественный интервал температур проведения регенерации: 180-220oС. Проведение регенерации при температуре ниже 180oС может привести к неполной десорбции гептана и воды, регенерация при температуре выше 220oС приведет к образованию коксовых отложений вследствие разложения меркаптанов. Осуществление регенерации в заявляемом диапазоне температур позволит полностью десорбировать примесные компоненты газа и сохранить адсорбционную емкость цеолитов. По расчетным данным срок службы цеолита при применении предлагаемого способа увеличится до 4 лет.The data obtained, taking into account the data on the regeneration of silica gel (example 2), allowed us to determine the preferred temperature range for the regeneration: 180-220 o С. Conducting regeneration at temperatures below 180 o C can lead to incomplete desorption of heptane and water, regeneration at temperatures above 220 o C to the formation of coke deposits due to the decomposition of mercaptans. The implementation of the regeneration in the claimed temperature range will completely desorb the impurity components of the gas and maintain the adsorption capacity of zeolites. According to estimates, the service life of the zeolite when applying the proposed method will increase to 4 years.

Таким образом, осуществление способа в два этапа: осушка и очистка на силикагеле и очистка на цеолите (вместо 3-х по прототипу), более низкая температура регенерации адсорбентов позволяют упростить способ, снизить энергозатраты на проведение процесса очистки и регенерации, увеличить срок службы цеолита. Все это повышает эффективность заявляемого способа осушки и очистки углеводородных газов от меркаптанов и сероводорода. Thus, the implementation of the method in two stages: drying and purification on silica gel and purification on zeolite (instead of 3 according to the prototype), lower temperature of regeneration of adsorbents can simplify the method, reduce energy consumption for the process of cleaning and regeneration, increase the service life of the zeolite. All this increases the efficiency of the proposed method of drying and purification of hydrocarbon gases from mercaptans and hydrogen sulfide.

Claims (2)

1. Способ осушки и очистки углеводородных газов от меркаптанов и сероводорода путем последовательного контактирования с адсорбентом и синтетическим цеолитом с последующей регенерацией насыщенных цеолита и адсорбента противотоком очищенным углеводородным газом при повышенной температуре, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют силикагель, а регенерацию цеолита и силикагеля осуществляют при температуре очищенного углеводородного газа 180-220oС.1. The method of drying and purification of hydrocarbon gases from mercaptans and hydrogen sulfide by sequential contacting with an adsorbent and synthetic zeolite, followed by regeneration of saturated zeolite and adsorbent countercurrent with purified hydrocarbon gas at elevated temperatures, characterized in that silica gel is used as adsorbent, and zeolite and silica gel are regenerated carried out at a temperature of purified hydrocarbon gas 180-220 o C. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контактирование газа с силикагелем и цеолитом осуществляют при их массовом соотношении 1-10: 1 соответственно. 2. The method according to p. 1, characterized in that the contacting of the gas with silica gel and zeolite is carried out at a mass ratio of 1-10: 1, respectively.
RU2002102740/04A 2002-01-28 2002-01-28 Process of drying and cleaning hydrocarbon gases to remove mercaptans and hydrogen sulfide RU2213085C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002102740/04A RU2213085C2 (en) 2002-01-28 2002-01-28 Process of drying and cleaning hydrocarbon gases to remove mercaptans and hydrogen sulfide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002102740/04A RU2213085C2 (en) 2002-01-28 2002-01-28 Process of drying and cleaning hydrocarbon gases to remove mercaptans and hydrogen sulfide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002102740A RU2002102740A (en) 2002-06-20
RU2213085C2 true RU2213085C2 (en) 2003-09-27

Family

ID=29777390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002102740/04A RU2213085C2 (en) 2002-01-28 2002-01-28 Process of drying and cleaning hydrocarbon gases to remove mercaptans and hydrogen sulfide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2213085C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2293179C2 (en) * 2005-03-17 2007-02-10 Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" Method of removing hydrogen sulfide from associating oil gas to inject into oil formation
RU2395329C2 (en) * 2007-11-19 2010-07-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз-Кубань" Natural gas drying and treating procedure
RU2447929C1 (en) * 2010-10-01 2012-04-20 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of drying and cleaning natural gases
RU2497573C1 (en) * 2012-07-13 2013-11-10 Андрей Владиславович Курочкин Method of natural gas drying and cleaning and device to this end
RU2501595C2 (en) * 2008-06-12 2013-12-20 Конокофиллипс Компани Removal of contaminants from gas flows
RU2805060C1 (en) * 2022-12-27 2023-10-11 Общество с ограниченной ответственностью "Нижегороднефтегазпроект" Method of deep drying and purification from sulphur compounds and gas utilization for regeneration of natural and associated petroleum gas

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4747937A (en) * 1986-11-24 1988-05-31 Uop Inc. Process for the removal of hydrogenatable hydrocarbonaceous compounds from a hydrocarbonaceous stream and hydrogenating these compounds
DE3825169A1 (en) * 1988-07-23 1990-02-01 Huels Chemische Werke Ag METHOD FOR FINE DESULFURATION OF HYDROCARBONS
US4978439A (en) * 1988-02-18 1990-12-18 Imperial Chemical Industries Plc Desulphurisation using solid sorbents
RU2047589C1 (en) * 1990-12-27 1995-11-10 Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа Method of hydrocarbon gas scrubbing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4747937A (en) * 1986-11-24 1988-05-31 Uop Inc. Process for the removal of hydrogenatable hydrocarbonaceous compounds from a hydrocarbonaceous stream and hydrogenating these compounds
US4978439A (en) * 1988-02-18 1990-12-18 Imperial Chemical Industries Plc Desulphurisation using solid sorbents
DE3825169A1 (en) * 1988-07-23 1990-02-01 Huels Chemische Werke Ag METHOD FOR FINE DESULFURATION OF HYDROCARBONS
RU2047589C1 (en) * 1990-12-27 1995-11-10 Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа Method of hydrocarbon gas scrubbing

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2293179C2 (en) * 2005-03-17 2007-02-10 Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" Method of removing hydrogen sulfide from associating oil gas to inject into oil formation
RU2395329C2 (en) * 2007-11-19 2010-07-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз-Кубань" Natural gas drying and treating procedure
RU2501595C2 (en) * 2008-06-12 2013-12-20 Конокофиллипс Компани Removal of contaminants from gas flows
RU2447929C1 (en) * 2010-10-01 2012-04-20 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of drying and cleaning natural gases
RU2497573C1 (en) * 2012-07-13 2013-11-10 Андрей Владиславович Курочкин Method of natural gas drying and cleaning and device to this end
RU2805060C1 (en) * 2022-12-27 2023-10-11 Общество с ограниченной ответственностью "Нижегороднефтегазпроект" Method of deep drying and purification from sulphur compounds and gas utilization for regeneration of natural and associated petroleum gas
RU2820136C1 (en) * 2022-12-27 2024-05-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" Natural gas treatment device
RU2840043C1 (en) * 2024-10-18 2025-05-15 Игорь Анатольевич Мнушкин Method of drying and cleaning of natural gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2003213738B2 (en) Heavy hydrocarbon recovery from pressure swing adsorption unit tail gas
US7449049B2 (en) Method of purifying a natural gas by mercaptan adsorption
US9005561B2 (en) Selective sulfur removal process
US4025321A (en) Purification of natural gas streams containing oxygen
JPH10263392A (en) Adsorption of carbon dioxide and water and adsorbent
JP2003246606A (en) Syngas purifying method
RU2613914C9 (en) Method for processing natural hydrocarbon gas
CA2008611A1 (en) Method for removing mercury from hydrocarbon oil by high temperature reactive adsorption
CA2413513A1 (en) Claus feed gas hydrocarbon removal
RU2497573C1 (en) Method of natural gas drying and cleaning and device to this end
NO20052576L (en) Removal of sulfur compounds from hydrocarbon streams using adsorbents and regeneration of the charged absorbents
RU2213085C2 (en) Process of drying and cleaning hydrocarbon gases to remove mercaptans and hydrogen sulfide
KR20160096102A (en) Improved adsorption of acid gases
KR20120033367A (en) Process and apparatus for the recovery of ethylene from fcc off-gas
JPS5891003A (en) Cog refining method intended for production of pure hydrogen by psa method
RU2395329C2 (en) Natural gas drying and treating procedure
RU2447929C1 (en) Method of drying and cleaning natural gases
RU2004103284A (en) METHOD FOR EXTRACTION OF XENON FROM GAS MIXTURE
RU24112U1 (en) ADSORBER FOR DRYING AND PURIFICATION OF HYDROCARBON GASES FROM MERCAPTANES AND SULFUR
RU2132357C1 (en) Method of extensively purifying hydrocarbon fractions from sulfur compounds
Sarimsakova et al. Investigation of adsorption processes of sulfur compounds with natural gas in modified forms of clinoptilotite
RU2652192C2 (en) Natural gas drying and treating method
RU2002102740A (en) METHOD FOR DRYING AND CLEANING HYDROCARBON GASES FROM MERCAPTANES AND HYDROGEN SULFUR
SU1554950A1 (en) Method of regeneration of zeolite used in the process of desiccation and cleaning of gases from sulphuric compounds
SU1558870A1 (en) Zeolite adsorbent

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 27-2003

PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160129