[go: up one dir, main page]

RU2509598C1 - Hydrocarbon gas cleaning - Google Patents

Hydrocarbon gas cleaning Download PDF

Info

Publication number
RU2509598C1
RU2509598C1 RU2012138740/05A RU2012138740A RU2509598C1 RU 2509598 C1 RU2509598 C1 RU 2509598C1 RU 2012138740/05 A RU2012138740/05 A RU 2012138740/05A RU 2012138740 A RU2012138740 A RU 2012138740A RU 2509598 C1 RU2509598 C1 RU 2509598C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
adsorbent
mercaptans
absorbent
adsorption
Prior art date
Application number
RU2012138740/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владиславович Курочкин
Original Assignee
Андрей Владиславович Курочкин
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 Андрей Владиславович Курочкин filed Critical Андрей Владиславович Курочкин
Priority to RU2012138740/05A priority Critical patent/RU2509598C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2509598C1 publication Critical patent/RU2509598C1/en

Links

Landscapes

  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention may be used in chemical industry. Hydrocarbon gas I is mixed with regeneration gas II and absorbent III. Separation of gas-fluid mix is effected to release separation gas IV and absorbate V. Portion of liquid oxidation product containing bisulphides, unreacted mercaptans and heavy hydrocarbons are fed for mixing with hydrocarbon gas I as absorbent III while balance quantity is withdrawn from the plant. Separation gas IV is subjected to adsorption cleaning at adsorbent 4 cooling by coolant VI to adsorption temperature but not lower than that of water freezing or hydration. Recovery o adsorbent VI is made by blowing with cleaned gas X at lower pressure and indirect heating of adsorbent by heat carrier VII to recovery temperature. Note here that regenerated adsorbent 4 is cooled by indirect cooling by coolant to adsorption temperature by coolant VI. Regeneration gas II is fed to gas flow by fluid-circular pump 6 with absorbent as working fluid.
EFFECT: simultaneous removal of mercaptans and heavy hydrocarbons.
1 dwg

Description

Изобретение относится к подготовке углеводородных газов, в частности к способам очистки углеводородных газов от углеводородов С5+ и меркаптанов, и может найти применение в нефтегазовой, нефте- и газоперерабатывающей, а также нефтехимической промышленности при подготовке углеводородных газов к аминовой очистке или в составе установок комплексной подготовки природных газов.The invention relates to the preparation of hydrocarbon gases, in particular to methods for purification of hydrocarbon gases from C 5+ hydrocarbons and mercaptans, and may find application in the oil and gas, oil and gas processing, as well as the petrochemical industry in the preparation of hydrocarbon gases for amine treatment or as part of integrated plants natural gas preparation.

Широкое распространение для очистки углеводородных фракций от меркаптанов получила окислительная демеркаптанизация - каталитическое окисление меркаптанов с образованием нетоксичных органических дисульфидов по реакции: 2RSH+1/2O2=RSSR+H2O. В промышленных вариантах процесса окисление проводят кислородом или воздухом при повышенном давлении при комнатной или повышенной температуре в присутствии гомогенного или гетерогенного катализатора на основе переходного металла в щелочной среде. Использование водной щелочи, а также большое количество щелочных сточных вод, требующих очистки, являются основными недостатками указанных способов [Сафин P.P., Исмагилов Ф.Р. Направления подготовки сернистых нефтей, газоконденсатов и продуктов их переработки к транспортировке и хранению. // Экология промышленного производства, 2004, №2, с.35-39].Oxidative demercaptanization — catalytic oxidation of mercaptans with the formation of non-toxic organic disulfides by the reaction: 2RSH + 1 / 2O 2 = RSSR + H 2 O — is widely used to purify hydrocarbon fractions from mercaptans. In industrial versions of the process, oxidation is carried out with oxygen or air at elevated pressure at room temperature or elevated temperature in the presence of a homogeneous or heterogeneous transition metal catalyst in an alkaline environment. The use of aqueous alkali, as well as a large amount of alkaline wastewater requiring treatment, are the main disadvantages of these methods [Safin PP, Ismagilov FR Directions for the preparation of sulfur oils, gas condensates and products of their processing for transportation and storage. // Ecology of industrial production, 2004, No. 2, p. 35-39].

Известен катализатор для окислительной очистки нефти, газоконденсата и нефтяных фракции от меркаптанов и способ его получения [Патент РФ №2326735, МПК B01J 37/046 B01J 32/006 B01J 31/18, B01J 31/30, C10G 27/08, опубл. 20.06.2008], в котором описан бесщелочной способ очистки углеводородных фракций (керосин, газовый конденсат, сырая нефть) от меркаптанов путем их окисления до дисульфидов в присутствии иммобилизованного катализатора, содержащего 15% хлорида меди (I) или меди (II), связанного в комплекс с аммиаком, и 95-99% минерала из группы гидрослюд или слоистых силикатов, кислородом, растворенным в углеводородной фракции, при температуре 15-75°С и объемной скорости 8 час-1.A known catalyst for the oxidative purification of oil, gas condensate and oil fractions from mercaptans and a method for its production [RF Patent No. 2323235, IPC B01J 37/046 B01J 32/006 B01J 31/18, B01J 31/30, C10G 27/08, publ. 06/20/2008], which describes an alkaline-free process for purifying hydrocarbon fractions (kerosene, gas condensate, crude oil) from mercaptans by oxidizing them to disulfides in the presence of an immobilized catalyst containing 15% copper (I) chloride or copper (II) bound in complex with ammonia, and 95-99% of a mineral from the group of hydromica or layered silicates, oxygen dissolved in the hydrocarbon fraction, at a temperature of 15-75 ° C and a space velocity of 8 hours -1 .

Недостатком известного способа является невозможность его использования для демеркаптанизации углеводородных газов, не сжижаемых при указанной выше температуре, к которым относятся природные и значительное количество нефтезаводских газов. Кроме того, ограниченная растворимость кислорода воздуха в углеводородных фракциях (0,07-0,09 л/л при 20°С и 101,35 кПа) позволяет удалить путем окисления растворенным кислородом не более 0,01 г-моль меркаптанов на 1 кг углеводородной фракции (0,06% масс. в пересчете на раствор этилмеркаптана в гексане при полном насыщении раствора кислородом воздуха). Кроме того, способ не позволяет очищать углеводородные газы от других нежелательных соединений, в том числе и от тяжелых углеводородов.The disadvantage of this method is the impossibility of its use for demercaptanization of hydrocarbon gases that are not liquefied at the above temperature, which include natural and significant quantities of refinery gases. In addition, the limited solubility of atmospheric oxygen in hydrocarbon fractions (0.07-0.09 l / l at 20 ° C and 101.35 kPa) makes it possible to remove by oxidation with dissolved oxygen no more than 0.01 g mol of mercaptans per 1 kg of hydrocarbon fractions (0.06% wt. in terms of a solution of ethyl mercaptan in hexane with complete saturation of the solution with atmospheric oxygen). In addition, the method does not allow to purify hydrocarbon gases from other undesirable compounds, including heavy hydrocarbons.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению по технической сущности способ бесщелочной каталитической очистки жидких углеводородных фракций от меркаптанов окислением до дисульфидов кислородом воздуха с использованием иммобилизованного твердого катализатора (Мерпеисов Х.С., Исиченко И.В., Коновалов А.В. Новая технология бесщелочной демеркаптанизации углеводородного сырья на основе катализатора MARC. // НефтьГазПромышленность. 2007, №3, с.50-52, Патент РФ №2408426, МПК B01J 23/75, B01J 23/72, B01J 27/24, B01J 27/00, B01J 23/755, B01J 27/10, B01J 37/00, C10G 27/00, опубл. 10.01.2011), в котором описаны катализатор, способ и устройство для бесщелочной окислительной каталитической демеркаптанизации жидких углеводородных фракций.Closest to the proposed invention in technical essence is a method of alkaline-free catalytic purification of liquid hydrocarbon fractions from mercaptans by oxidation to disulfides with atmospheric oxygen using immobilized solid catalyst (Merpeisov Kh.S., Isichenko IV, Konovalov AV New technology for alkaline-free demercaptanization of hydrocarbon feedstock based on MARC catalyst. // Oil and Gas Industrial. 2007, No. 3, pp. 50-52, RF Patent No. 2408426, IPC B01J 23/75, B01J 23/72, B01J 27/24, B01J 27/00, B01J 23 / 755, B01J 27/10, B01J 37/00, C10G 27/00, publ. 10.01.2011), in which dignities catalyst, a method and apparatus for the catalytic oxidative demercaptanization alkali-free liquid hydrocarbon fractions.

Способ заключается в смешении очищаемой фракции с суспензией катализатора и окислителем (воздухом или азотно-воздушной смесью) при 40-50°С и выдерживании полученной суспензии в течение 1,5-2,5 ч. Сепарация суспензии катализатора от углеводородной фракции способом не предусматривается. Кроме того, отмечается, что катализатор может быть иммобилизован с получением гетерогенного катализатора.The method consists in mixing the fraction to be purified with a catalyst suspension and an oxidizing agent (air or a nitrogen-air mixture) at 40-50 ° C and keeping the resulting suspension for 1.5-2.5 hours. The method does not provide for the separation of the catalyst suspension from the hydrocarbon fraction. In addition, it is noted that the catalyst can be immobilized to obtain a heterogeneous catalyst.

Известный способ не позволяет очищать углеводородные газы от меркаптанов и углеводородов С5+.The known method does not allow to purify hydrocarbon gases from mercaptans and C 5+ hydrocarbons.

Задачей изобретения является расширение пределов применения известного способа для очистки углеводородных газов от меркаптанов с одновременной очисткой от тяжелых углеводородов.The objective of the invention is to expand the application of the known method for purification of hydrocarbon gases from mercaptans with simultaneous purification of heavy hydrocarbons.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения:The technical result achieved by the invention:

- возможность очистки углеводородных газов от меркаптанов за счет предварительного абсорбционного и адсорбционного концентрирования меркаптанов и их окисления в смеси с жидкими компонентами, выделенными при очистке углеводородного газа,- the ability to purify hydrocarbon gases from mercaptans due to preliminary absorption and adsorption concentration of mercaptans and their oxidation in a mixture with liquid components released during the purification of hydrocarbon gas,

- возможность одновременной очистки углеводородных газов от тяжелых углеводородов за счет применения адсорбционного концентрирования.- the possibility of simultaneous purification of hydrocarbon gases from heavy hydrocarbons through the use of adsorption concentration.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе бесщелочной окислительной каталитической очистки жидких углеводородных фракций от меркаптанов, включающем окисление меркаптанов до дисульфидов кислородом воздуха в присутствии твердого (иммобилизованного) катализатора, особенность заключается в том, что используют предварительное абсорбционное и адсорбционное концентрирование меркаптанов из углеводородного газа с получением очищенного газа и жидкого концентрата тяжелых углеводородов и меркаптанов, который подвергают окислительной каталитической демеркаптанизации, при этом углеводородный газ смешивают с газом регенерации и абсорбентом, сепарируют с выделением газа сепарации и абсорбата, содержащего тяжелые углеводороды, меркаптаны и продукты окисления, который при температуре окисления приводят в контакт с кислородсодержащим газом (например, воздухом), подаваемым противотоком, в присутствии твердого катализатора (например, иммобилизованного катализатора на основе аммиаката хлорида меди и минерала из группы гидрослюд). При этом меркаптаны, растворенные в абсорбате, окисляются, а жидкий продукт окисления частично подают в качестве абсорбента на смешение с газом регенерации с целью абсорбции меркаптанов из углеводородного газа, а балансовое количество выводят с установки. Газ сепарации подвергают адсорбционной очистке на углеродсодержащем адсорбенте (например, сибуните) при одновременном косвенном охлаждении адсорбента хладоагентом (например, атмосферным воздухом) до температуры адсорбции, но не ниже температуры замерзания воды или гидратообразования, регенерацию адсорбента осуществляют путем продувки очищенным газом при пониженном давлении и косвенном нагреве адсорбента теплоносителем (например, нагретым воздухом) до температуры регенерации, а регенерированный адсорбент охлаждают путем косвенного охлаждения хладоагентом (например, атмосферным воздухом) до температуры адсорбции. Газ регенерации рециркулируют в поток очищаемого газа с помощью жидкостно-кольцевого насоса, использующего абсорбент в качестве рабочей жидкости.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of alkali-free oxidative catalytic purification of liquid hydrocarbon fractions from mercaptans, including the oxidation of mercaptans to disulfides by atmospheric oxygen in the presence of a solid (immobilized) catalyst, a feature is that they use preliminary absorption and adsorption concentration of mercaptans from hydrocarbon gas to obtain purified gas and a liquid concentrate of heavy hydrocarbons and mercaptans, which t of oxidative catalytic demercaptanization, while the hydrocarbon gas is mixed with the regeneration gas and absorbent, separated with the release of a separation gas and absorbate containing heavy hydrocarbons, mercaptans and oxidation products, which at the oxidation temperature are brought into contact with an oxygen-containing gas (for example, air) supplied countercurrent, in the presence of a solid catalyst (for example, an immobilized catalyst based on copper chloride ammonia and a mineral from the hydromica group). In this case, the mercaptans dissolved in the absorbate are oxidized, and the liquid oxidation product is partially supplied as an absorbent for mixing with the regeneration gas in order to absorb mercaptans from the hydrocarbon gas, and the balance amount is removed from the unit. The gas of separation is subjected to adsorption purification on a carbon-containing adsorbent (for example, sibunite) while simultaneously indirectly cooling the adsorbent with a refrigerant (for example, atmospheric air) to an adsorption temperature, but not lower than the freezing point of water or hydrate formation, the adsorbent is regenerated by purging with purified gas under reduced pressure and indirectly heating the adsorbent with a coolant (for example, heated air) to a regeneration temperature, and the regenerated adsorbent is cooled by indirect about cooling with a refrigerant (for example, atmospheric air) to the adsorption temperature. The regeneration gas is recycled to the stream of gas to be purified using a liquid ring pump using an absorbent as a working fluid.

В качестве адсорберов, позволяющих осуществлять адсорбцию и охлаждение адсорбента при косвенном охлаждении хладоагентом, а регенерацию адсорбента при косвенном нагреве теплоносителем, могут быть использованы, например, адсорберы с радиальным вводом очищаемого газа и внутренними теплообменными элементами спирально-радиального типа, размещенными в слое адсорбента.As adsorbers that allow adsorption and cooling of the adsorbent during indirect cooling with a coolant, and regeneration of the adsorbent during indirect heating with a heat carrier, for example, adsorbers with radial inlet of the gas to be purified and internal spiral-radial heat exchanging elements placed in the adsorbent layer can be used.

В качестве реактора окисления, позволяющего осуществлять окисление меркаптанов при температуре окисления (независимо от температуры очищаемого газа), может быть использован, например, реактор с аксиальным вводом очищаемого газа и внутренними теплообменными элементами спирально-радиального типа, размещенными в слое катализатора, позволяющий косвенно (через теплообменную поверхность) охлаждать/нагревать катализатор хладоагентом/теплоносителем.As an oxidation reactor that allows the oxidation of mercaptans at an oxidation temperature (regardless of the temperature of the gas to be purified), for example, a reactor with an axial inlet of the gas to be purified and internal spiral-radial heat exchange elements located in the catalyst bed can be used, which allows indirectly (through heat exchange surface) to cool / heat the catalyst with a refrigerant / coolant.

Смешение углеводородного газа со смесью газа регенерации и абсорбента и сепарация с выделением газа сепарации и абсорбата, содержащего тяжелые углеводороды, меркаптаны и продукты окисления, позволяет удалить из углеводородного газа большую часть меркаптанов и тяжелых углеводородов путем абсорбции жидким продуктом окисления - абсорбентом и за счет этого уменьшить количество адсорбента, необходимого для очистки углеводородного газа от оставшейся части меркаптанов и тяжелых углеводородов.Mixing hydrocarbon gas with a mixture of regeneration and absorbent gas and separating with separation of a gas of separation and absorbate containing heavy hydrocarbons, mercaptans and oxidation products makes it possible to remove most of mercaptans and heavy hydrocarbons from hydrocarbon gas by absorption with a liquid oxidation product - an absorbent and thereby reduce the amount of adsorbent needed to purify the hydrocarbon gas from the remainder of the mercaptans and heavy hydrocarbons.

Контактирование абсорбата с кислородсодержащим газом в присутствии твердого катализатора при объемной скорости и температуре окисления позволяет окислить абсорбированные меркаптаны с получением раствора малолетучих жидких дисульфидов в тяжелых углеводородах и получить абсорбент меркаптанов, являющийся одновременно и рабочей жидкостью для жидкостно-кольцевого насоса.Contacting the absorbate with an oxygen-containing gas in the presence of a solid catalyst at a space velocity and an oxidation temperature allows oxidized absorbed mercaptans to produce a solution of low-volatile liquid disulfides in heavy hydrocarbons and to obtain an absorbent of mercaptans, which is also a working fluid for a liquid ring pump.

Адсорбционная очистка газа сепарации на углеродсодержащем адсорбенте при одновременном косвенном охлаждении адсорбента до температуры адсорбции, но не ниже температуры замерзания воды или гидратообразования, позволяет очистить в необходимой степени углеводородный газ от меркаптанов, тяжелых углеводородов и летучих продуктов окисления путем проведения адсорбции в наиболее благоприятных условиях при максимально возможной динамической емкости адсорбента за счет предотвращения разогрева адсорбента из-за выделения теплоты адсорбции, что снижает загрузку адсорбента и металлоемкость оборудования.Adsorption purification of the separation gas on a carbon-containing adsorbent while simultaneously indirectly cooling the adsorbent to an adsorption temperature, but not lower than the freezing point of water or hydrate formation, allows hydrocarbon gas to be purified to the necessary extent from mercaptans, heavy hydrocarbons and volatile oxidation products by adsorption under the most favorable conditions under the most favorable conditions under the most favorable conditions possible dynamic capacity of the adsorbent by preventing the heating of the adsorbent due to the release of heat of adsorption , Which reduces the load of the adsorbent and metal equipment.

Применение синтетического углеродного адсорбента, например, типа "сибунит", относящегося к классу углерод-углеродных композиционных материалов, сочетающему преимущества как графита (химическая стабильность и механическая прочность), так и активных углей (высокая удельная поверхность и адсорбционная емкость), обеспечивает высокую статическую и, особенно, динамическую емкость адсорбента при сорбции тяжелых углеводородов за счет высокого объема мезопор и узкого регулируемого распределения пор по размерам.The use of a synthetic carbon adsorbent, for example, of the Sibunit type, which belongs to the class of carbon-carbon composite materials, combining the advantages of both graphite (chemical stability and mechanical strength) and activated carbons (high specific surface and adsorption capacity), provides high static and , especially, the dynamic capacity of the adsorbent during sorption of heavy hydrocarbons due to the high volume of mesopores and a narrow controlled pore size distribution.

Регенерация адсорбента путем отдува десорбирующихся паров очищенным газом при пониженном давлении и одновременном косвенном нагреве адсорбента теплоносителем до температуры регенерации позволяет провести глубокую регенерацию адсорбента при минимальном расходе продувочного газа. Оптимальная температура регенерации зависит от химического состава очищаемого газа и вида адсорбента, требуемой степени очистки углеводородного газа от меркаптанов и тяжелых углеводородов (требуемой температуры точки росы по углеводородам), стоимости энергоресурсов и пр.Regeneration of the adsorbent by blowing off the desorbed vapors with purified gas under reduced pressure and simultaneous indirect heating of the adsorbent with a coolant to the regeneration temperature allows for deep regeneration of the adsorbent with a minimum flow rate of purge gas. The optimal regeneration temperature depends on the chemical composition of the gas being purified and the type of adsorbent, the required degree of hydrocarbon gas purification from mercaptans and heavy hydrocarbons (the required hydrocarbon dew point temperature), the cost of energy resources, etc.

Использование косвенного нагрева адсорбента теплоносителем до температуры регенерации на стадии регенерации и косвенного охлаждения регенерированного адсорбента хладоагентом до температуры адсорбции позволяет принудительно управлять температурой адсорбента и сократить за счет этого общую продолжительность стадии регенерации и цикла адсорбции в целом, а также снизить загрузку адсорбента и металлоемкость оборудования.The use of indirect heating of the adsorbent with a coolant to the regeneration temperature at the stage of regeneration and indirect cooling of the regenerated adsorbent with a refrigerant to the adsorption temperature makes it possible to control the temperature of the adsorbent forcibly and thereby reduce the overall duration of the regeneration stage and the adsorption cycle as a whole, as well as reduce the adsorbent load and metal consumption of the equipment.

Рециркуляция газа регенерации в поток очищаемого газа путем сжатия до давления углеводородного газа с помощью жидкостно-кольцевого насоса с использованием абсорбента в качестве рабочей жидкости позволяет предотвратить потери углеводородного газа с газом регенерации, дает возможность проводить регенерацию при пониженном давлении вплоть до 5-15 кПа в соответствии с характеристиками выбранного насоса и давлением очищаемого газа и абсорбировать меркаптаны без применения дополнительного охлаждающего и сепарационного оборудования. В результате чего может быть уменьшена загрузка адсорбента и снижена материалоемкость процесса, а также повышена степень очистки углеводородного газа.Recirculation of the regeneration gas into the stream of the gas to be purified by compression to the pressure of the hydrocarbon gas using a liquid ring pump using an absorbent as the working fluid prevents the loss of hydrocarbon gas with the regeneration gas, makes it possible to carry out regeneration under reduced pressure up to 5-15 kPa in accordance with the characteristics of the selected pump and the pressure of the gas to be purified and absorb mercaptans without the use of additional cooling and separation equipment. As a result, the adsorbent load can be reduced and the material consumption of the process reduced, and the degree of purification of hydrocarbon gas can be increased.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Углеводородный газ (I) смешивают со смесью газа регенерации (II) и абсорбента (III) и направляют в сепарационную секцию реактора 1, в которой выделяют газ сепарации (IV) и абсорбат (V), содержащий большую часть меркаптанов и тяжелых углеводородов, содержавшихся в углеводородном газе. Абсорбат (V) под собственным давлением поступает в каталитическую секцию реактора 1 с иммобилизованным катализатором 2, размещенным между теплообменными элементами спирально-радиального типа, во внутреннее пространство которых для поддержания оптимальной температуры окисления подают хладоагент (VI) или теплоноситель (VII), а снизу противотоком - кислородсодержащий газ (VIII). Меркаптаны, растворенные в абсорбате, окисляются кислородом до дисульфидов при объемной скорости и температуре окисления, зависящих от вида выбранного катализатора. Жидкий продукт окисления - абсорбент (III), содержащий дисульфиды, непрореагировавшие меркаптаны и тяжелые углеводороды, частично рециркулируют, направляя в качестве абсорбента и рабочей жидкости в жидкостно-кольцевой насос 6, а балансовое количество выводят с установки. Кислородсодержащий газ, обедненный кислородом (IX), частично рециркулируют для снижения концентрации кислорода в кислородсодержащем газе (VIII), а балансовое количество либо смешивают с газом сепарации, либо дожигают в устройстве для нагрева теплоносителя (на схеме не показано).Hydrocarbon gas (I) is mixed with a mixture of regeneration gas (II) and absorbent (III) and sent to the separation section of reactor 1, in which separation gas (IV) and absorbate (V), which contain most of the mercaptans and heavy hydrocarbons contained in hydrocarbon gas. Absorbate (V), under its own pressure, enters the catalytic section of reactor 1 with an immobilized catalyst 2 located between the heat-exchanging elements of the spiral-radial type, the coolant (VI) or coolant (VII) is fed into the inner space of them to maintain the optimum oxidation temperature, and the counterflow is from below - oxygen-containing gas (VIII). Mercaptans dissolved in the absorbate are oxidized by oxygen to disulfides at a space velocity and oxidation temperature, depending on the type of catalyst selected. The liquid oxidation product - absorbent (III), containing disulfides, unreacted mercaptans and heavy hydrocarbons, is partially recycled, directing as absorbent and working fluid to the liquid ring pump 6, and the balance amount is removed from the unit. An oxygen-depleted oxygen-containing gas (IX) is partially recycled to reduce the oxygen concentration in the oxygen-containing gas (VIII), and the balance amount is either mixed with the separation gas or burned in a device for heating the coolant (not shown in the diagram).

Газ сепарации (IV), содержащий остаточное количество меркаптанов и тяжелых углеводородов, подают в адсорбер 3 с адсорбентом 4, размещенным между теплообменными элементами спирально-радиального типа, во внутреннее пространство которых для охлаждения адсорбента подают хладоагент (VI). Адсорбент охлаждают до температуры адсорбции, но не ниже температуры застывания воды или образования газовых гидратов. Очищенный газ (X) подают потребителю, при этом часть очищенного газа подают в качестве продувочного газа в адсорбер 5, находящийся на регенерации. После проскока продуктов окисления или тяжелых углеводородов в адсорбере 3 для обеспечения непрерывности процесса очистки углеводородного газа подключают адсорбер 5, а в адсорбере 3 осуществляют регенерацию адсорбента.Separation gas (IV), containing the remaining amount of mercaptans and heavy hydrocarbons, is fed into the adsorber 3 with adsorbent 4 located between the heat-exchanging elements of the spiral-radial type, in the inner space of which coolant (VI) is supplied to cool the adsorbent. The adsorbent is cooled to an adsorption temperature, but not lower than the pour point of water or the formation of gas hydrates. The purified gas (X) is supplied to the consumer, while part of the purified gas is supplied as purge gas to the regeneration adsorber 5. After the breakdown of oxidation products or heavy hydrocarbons in the adsorber 3, to ensure the continuity of the process of purification of hydrocarbon gas, the adsorber 5 is connected, and the adsorbent is regenerated in the adsorber 3.

Одновременно с очисткой газа в адсорбере 3 осуществляют регенерацию адсорбента в адсорбере 5, для чего с целью нагрева адсорбента во внутреннее пространство теплообменных элементов подают теплоноситель (VII). Адсорбент нагревают до температуры регенерации, которая определяется его видом и желаемой глубиной очистки газа. При этом одновременно в качестве продувочного газа подают очищенный газ (X). Газ регенерации (II) рециркулируют в поток очищаемого газа, сжимая жидкостно-кольцевым насосом 6 с использованием абсорбента (III) в качестве рабочей жидкости. Дополнительно тем самым обеспечивается понижение давление в адсорбере 5, способствующее регенерации адсорбента. При этом происходит абсорбция тяжелых углеводородов, дисульфидов и меркаптанов из газа регенерации (II) и углеводородного газа (I) и последующее их окисление в каталитической секции реактора 1 с выводом с установки с балансовой частью абсорбента (III). После прогрева адсорбера 3 до температуры регенерации подачу продувочного газа прекращают, а во внутреннее пространство теплообменных элементов подают хладоагент (VI). Охлаждение адсорбента проводят до температуры адсорбции, но не ниже температуры застывания воды или образования газовых гидратов, после чего адсорбер 5 переводят в режим ожидания.Simultaneously with the gas purification in the adsorber 3, the adsorbent is regenerated in the adsorber 5, for which purpose, in order to heat the adsorbent, the coolant (VII) is supplied into the inner space of the heat exchange elements. The adsorbent is heated to a temperature of regeneration, which is determined by its type and the desired depth of gas purification. At the same time, purified gas (X) is supplied as purge gas. Regeneration gas (II) is recycled to the stream of gas to be purified by compression with a liquid ring pump 6 using absorbent (III) as the working fluid. Additionally, this ensures a decrease in pressure in the adsorber 5, contributing to the regeneration of the adsorbent. When this occurs, the absorption of heavy hydrocarbons, disulfides and mercaptans from the regeneration gas (II) and hydrocarbon gas (I) and their subsequent oxidation in the catalytic section of the reactor 1 with the conclusion from the installation with the balance part of the absorbent (III). After the adsorber 3 is heated to the regeneration temperature, the purge gas supply is stopped, and the refrigerant (VI) is fed into the inner space of the heat exchange elements. The adsorbent is cooled to an adsorption temperature, but not lower than the pour point of water or the formation of gas hydrates, after which the adsorber 5 is put into standby mode.

По необходимости, при снижении продолжительности цикла адсорбции из-за снижения емкости адсорбента в результате адсорбции компонентов, не удаляющихся при указанных выше условиях, проводят углубленную регенерацию при более высокой температуре, например, 250-300°С. При этом сорбционная емкость адсорбента полностью восстанавливается.If necessary, with a decrease in the adsorption cycle due to a decrease in the capacity of the adsorbent as a result of adsorption of components that are not removed under the above conditions, an in-depth regeneration is carried out at a higher temperature, for example, 250-300 ° C. In this case, the sorption capacity of the adsorbent is completely restored.

В доступной научно-технической и патентной литературе не был обнаружен способ очистки углеводородных газов от меркаптанов и тяжелых углеводородов, включающий смешение углеводородного газа с газом регенерации и абсорбентом, сепарацию газожидкостной смеси с выделением абсорбата и газа сепарации, адсорбционную очистку газа сепарации при одновременном косвенном охлаждении адсорбента до температуры адсорбции, но не ниже температуры замерзания воды или гидратообразования, окисление абсорбата кислородсодержащим газом в присутствии твердого катализатора окисления при объемной скорости и температуре окисления с получением абсорбента, подачу абсорбента в поток очищаемого газа с помощью жидкостно-кольцевого насоса с использованием абсорбента в качестве рабочей жидкости, а также косвенное охлаждение/нагрев адсорбента хладоагентом/теплоносителем через теплообменные поверхности. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию патентоспособности «новизна».In the available scientific, technical and patent literature, no method has been found for purifying hydrocarbon gases from mercaptans and heavy hydrocarbons, including mixing hydrocarbon gas with a regeneration gas and absorbent, separating a gas-liquid mixture with separating absorbate and separation gas, adsorptive purification of the separation gas with simultaneous indirect cooling of the adsorbent to the adsorption temperature, but not lower than the freezing point of water or hydrate formation, oxidation of the absorbate with an oxygen-containing gas in the presence of solid an oxidation catalyst at a space velocity and an oxidation temperature to obtain an absorbent, supplying absorbent to the gas stream to be purified using a liquid ring pump using an absorbent as a working fluid, as well as indirect cooling / heating of the adsorbent with a coolant / coolant through heat-exchange surfaces. Thus, the claimed invention meets the patentability criterion of "novelty."

Исследованиями авторов было доказано, что абсорбционная и адсорбционная очистка углеводородного газа с получением очищенного газа и абсорбата, содержащего меркаптаны и тяжелые углеводороды, который подвергают окислительной каталитической демеркаптанизации на твердом катализаторе, с подачей продуктов окисления в качестве абсорбента на абсорбционную очистку, позволяет эффективно очищать углеводородный газ от меркаптанов и тяжелых углеводородов. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».The studies of the authors proved that the absorption and adsorption purification of hydrocarbon gas to produce purified gas and absorbate containing mercaptans and heavy hydrocarbons, which is subjected to oxidative catalytic demercaptanization on a solid catalyst, with the oxidation products being fed as absorbent for absorption purification, makes it possible to efficiently purify hydrocarbon gas from mercaptans and heavy hydrocarbons. Thus, the claimed invention meets the patentability criterion of "inventive step".

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером.The invention is illustrated by the following example.

Пример 1. Углеводородный газ состава, % об.: кислород 0,03, азот 10,90, углекислый газ 0,28, метан 70,10, этан 5,61, пропан 4,02, н-бутан 2,65, изобутан 1,14, изопентан 1,35, пентан и выше 2,06, сероводород 1,64, меркаптаны 0,24, с влажностью, соответствующей точке росы 24°С, с целью подготовки к аминовой очистке от сероводорода подвергают очистке от меркаптанов и углеводородов, для чего в потоке смешивают с абсорбентом и газом регенерации, отделяют абсорбат, представляющий собой смесь меркаптанов, дисульфидов и тяжелых углеводородов, и направляют в охлаждаемый адсорбер, заполненный гранулированным сибунитом, где подвергают адсорбционной очистке при 30°С. Очищенный газ направляют на аминовую очистку от сероводорода. После проскока н-пентана динамическая емкость композитного адсорбента составила 13% масс., при этом проскока меркаптанов не наблюдали, поскольку адсорбент не исчерпал свою емкость, а количество адсорбированных меркаптанов и дисульфидов составило 1,9% масс.Example 1. Hydrocarbon gas composition,% vol .: oxygen 0.03, nitrogen 10.90, carbon dioxide 0.28, methane 70.10, ethane 5.61, propane 4.02, n-butane 2.65, isobutane 1.14, isopentane 1.35, pentane and higher 2.06, hydrogen sulfide 1.64, mercaptans 0.24, with a humidity corresponding to a dew point of 24 ° C, in order to prepare for amine purification from hydrogen sulfide, they are purified from mercaptans and hydrocarbons why, in a stream, they are mixed with absorbent and regeneration gas, the absorbate, which is a mixture of mercaptans, disulfides and heavy hydrocarbons, is separated and sent to a cooled adsorber, s filled with granular sibunite, where it is subjected to adsorption purification at 30 ° C. The purified gas is sent to the amine purification of hydrogen sulfide. After the breakthrough of n-pentane, the dynamic capacity of the composite adsorbent was 13% by mass, while the breakthrough of mercaptans was not observed, since the adsorbent did not exhaust its capacity, and the amount of adsorbed mercaptans and disulfides was 1.9% of the mass.

После проскока н-пентана адсорбент регенерируют, для чего адсорбент нагревают до 180°С. Одновременно в адсорбер обратным током подают очищенный газ, газ регенерации рециркулируют в поток очищаемого газа. По окончании регенерации абсорбер охлаждают до температуры адсорбции.After the n-pentane slip, the adsorbent is regenerated, for which the adsorbent is heated to 180 ° C. At the same time, purified gas is fed into the adsorber by a reverse current, and regeneration gas is recycled to the stream of purified gas. At the end of the regeneration, the absorber is cooled to the adsorption temperature.

Абсорбат подвергают окислительной демеркаптанизации, подавая на верх трубчатого реактора, заполненного иммобилизованным катализатором на основе аммиаката хлорида меди (II) и вспученного вермикулита, в низ которого подают воздух. В реакторе поддерживают температуру 40-50°С. Подачу воздуха контролируют по концентрации кислорода на выходе из реактора. Продукт окисления с низа реактора направляют на смешение с очищаемым углеводородным газом.Absorbate is subjected to oxidative demercaptanization, feeding to the top of a tubular reactor filled with an immobilized catalyst based on copper (II) chloride ammonia and expanded vermiculite, to the bottom of which air is supplied. The reactor is maintained at a temperature of 40-50 ° C. The air supply is controlled by the concentration of oxygen at the outlet of the reactor. The oxidation product from the bottom of the reactor is directed to mixing with the purified hydrocarbon gas.

Состав очищенного газа без учета влаги: кислород 0,03, азот 11,40, углекислый газ 0,29, метан 73,3, этан 5,87, пропан 4,16, н-бутан 1,39, изобутан 1,09, изопентан 0,71, пентан и выше отс., сероводород 1,72, меркаптаны отс.The composition of the purified gas excluding moisture: oxygen 0.03, nitrogen 11.40, carbon dioxide 0.29, methane 73.3, ethane 5.87, propane 4.16, n-butane 1.39, isobutane 1.09, isopentane 0.71, pentane and above sat., hydrogen sulfide 1.72, mercaptans ot.

Из примера следует, что предлагаемый способ позволяет эффективно очищать углеводородный газ от меркаптанов и тяжелых углеводородов.From the example it follows that the proposed method allows you to effectively clean hydrocarbon gas from mercaptans and heavy hydrocarbons.

Предлагаемый способ может найти применение в нефтегазовой, нефте- и газоперерабатывающей, а также нефтехимической промышленности. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».The proposed method can find application in the oil and gas, oil and gas processing, as well as the petrochemical industry. Thus, the claimed invention meets the patentability criterion of "industrial applicability".

Claims (1)

Способ очистки углеводородных газов, включающий окисление меркаптанов до дисульфидов кислородом в присутствии твердого катализатора, отличающийся тем, что углеводородный газ смешивают с газом регенерации и абсорбентом, сепарируют с выделением газа сепарации и абсорбата, который контактирует с кислородсодержащим газом, подаваемым противотоком, в присутствии твердого катализатора при температуре окисления с получением жидкого продукта окисления, часть которого подают на смешение с углеводородным газом в качестве абсорбента, а балансовое количество выводят с установки, при этом газ сепарации подвергают адсорбционной очистке на углеродсодержащем адсорбенте при одновременном косвенном охлаждении адсорбента хладоагентом до температуры адсорбции, но не ниже температуры замерзания воды или гидратообразования, регенерацию адсорбента осуществляют путем продувки очищенным газом при пониженном давлении и косвенном нагреве адсорбента теплоносителем до температуры регенерации, а регенерированный адсорбент охлаждают путем косвенного охлаждения хладоагентом до температуры адсорбции, газ регенерации подают в поток очищаемого газа с помощью жидкостно-кольцевого насоса с использованием абсорбента в качестве рабочей жидкости. A method of purification of hydrocarbon gases, including the oxidation of mercaptans to disulfides with oxygen in the presence of a solid catalyst, characterized in that the hydrocarbon gas is mixed with a regeneration gas and an absorbent, separated with a separation gas and absorbate, which is in contact with an oxygen-containing gas supplied by a countercurrent, in the presence of a solid catalyst at an oxidation temperature to obtain a liquid oxidation product, part of which is fed into the mixture with hydrocarbon gas as an absorbent, and the balance A new amount is removed from the installation, while the gas of adsorption is subjected to adsorption purification on a carbon-containing adsorbent while simultaneously indirectly cooling the adsorbent with a refrigerant to an adsorption temperature, but not lower than the freezing point of water or hydrate formation, the adsorbent is regenerated by purging with purified gas under reduced pressure and indirectly heating the adsorbent with coolant to the regeneration temperature, and the regenerated adsorbent is cooled by indirect cooling with a refrigerant to tempera tours adsorption, regeneration gas is fed into the flow of purified gas via a liquid ring pump with an absorbent as working fluid.
RU2012138740/05A 2012-09-10 2012-09-10 Hydrocarbon gas cleaning RU2509598C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012138740/05A RU2509598C1 (en) 2012-09-10 2012-09-10 Hydrocarbon gas cleaning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012138740/05A RU2509598C1 (en) 2012-09-10 2012-09-10 Hydrocarbon gas cleaning

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2509598C1 true RU2509598C1 (en) 2014-03-20

Family

ID=50279610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012138740/05A RU2509598C1 (en) 2012-09-10 2012-09-10 Hydrocarbon gas cleaning

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2509598C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586554C1 (en) * 2015-05-05 2016-06-10 Андрей Владиславович Курочкин Method for preparation of fuel gas

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1681434A1 (en) * 1989-11-10 1997-04-27 Всесоюзный научно-исследовательский институт углеводородного сырья Method for scrubbing gases against mercaptans
RU2144495C1 (en) * 1997-11-25 2000-01-20 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Method of cleaning gases from sulfurous compounds
RU2326735C2 (en) * 2006-06-01 2008-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Старт-Катализатор" Catalyst for oxidising oil purification gas condensate and oil fractions from mercaptan and method for its producing
US20080245703A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Renaud Cadours Mercaptan Removal Method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1681434A1 (en) * 1989-11-10 1997-04-27 Всесоюзный научно-исследовательский институт углеводородного сырья Method for scrubbing gases against mercaptans
RU2144495C1 (en) * 1997-11-25 2000-01-20 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Method of cleaning gases from sulfurous compounds
RU2326735C2 (en) * 2006-06-01 2008-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Старт-Катализатор" Catalyst for oxidising oil purification gas condensate and oil fractions from mercaptan and method for its producing
US20080245703A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Renaud Cadours Mercaptan Removal Method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МЕРПЕИСОВ Х.С. и др. Новая технология бесщелочной демеркаптанизации углеводородного сырья на основе катализатора MARC. - НефтьГазПромышленность, 2007, No.3, с.50-52. *
МЕРПЕИСОВ Х.С. и др. Новая технология бесщелочной демеркаптанизации углеводородного сырья на основе катализатора MARC. - НефтьГазПромышленность, 2007, №3, с.50-52. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586554C1 (en) * 2015-05-05 2016-06-10 Андрей Владиславович Курочкин Method for preparation of fuel gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105749699B (en) Full-temperature-range pressure swing adsorption gas separation, purification and purification method
Nguyen et al. A novel removal of CO2 using nitrogen doped biochar beads as a green adsorbent
US7504546B2 (en) Apparatus and method for the removal of water from ethanol
US4025321A (en) Purification of natural gas streams containing oxygen
Kwaśny et al. Sorbents Used for Biogas Desulfurization in the Adsorption Process.
CN102439123A (en) Use of zeolitic microporous crystalline materials with RHO structure in natural gas processing
JPH01268790A (en) Production of desulfurized product
RU2497573C1 (en) Method of natural gas drying and cleaning and device to this end
KR101443060B1 (en) Process for removal of metal carbonyls from a synthesis gas stream
RU2613914C9 (en) Method for processing natural hydrocarbon gas
US10449479B2 (en) Increasing scales, capacities, and/or efficiencies in swing adsorption processes with hydrocarbon gas feeds
JP2001514696A (en) Olefin purification and sorbent regeneration by adsorption of acetylenes
CN104119947B (en) A kind of catalytic cracking flue gas desulfurization and aftertreatment technology
CN107530614A (en) Method for removing pollutants from dehydrogenation effluent
RU2520554C1 (en) Gas desulphurisation procedure
RU2509598C1 (en) Hydrocarbon gas cleaning
CN101239272B (en) Processing method of sewage storage tank discharging gas
CN111375270B (en) Containing SO2Flue gas treatment method and device
NL2013759A (en) Improved process for removing and recovering H2S from a gas stream.
Fayzullaev et al. Cleaning of natural gas from sulphur preservative compounds
JPS5891003A (en) Cog refining method intended for production of pure hydrogen by psa method
RU2385180C1 (en) Method to purify hydrocarbon gases
KR20100001796A (en) Process for separating normal paraffins from hydrocarbons
Sadighi et al. Selection of adsorbents for different applications and processes: a review
CN108144318B (en) An associated gas desulfurization system

Legal Events

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

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 8-2014