Низкотемпературная абсорбция

На начальных этапах развития низкотемпера­турной абсорбции этот процесс отличался от традиционных способов абсорбции только низкими температурами. По мере эксплуатации установок НТА был разработан ряд технических решений по совершенствованию технологического и конструк­тивного оформления основных узлов схемы НТА, реализация которых позволила значительно повысить технико-экономические показатели процесса низкотемпературной абсорбции.

Технологические схемы НТА состоят из:

-блока предварительного отбензинивания исходного газа, представляющего собой блок низкотемпературной конденсации;

-блока НТА, где происходит доизвлечение углеводородов из газа, прошедшего блок НТК.

Схема НТА может быть использована для извлечения эта­на и более тяжелых углеводородов из газов различного соста­ва.

На эффективность процесса НТА оказывают влияние сле­дующие факторы: температура и давление процесса; состав исходного сырья и требуемое качество продуктов; число теоре­тических тарелок в абсорбционных и ректификационных ко­лоннах; природа и физико-химические свойства используемого абсорбента и др.

Опыт эксплуатации НТА показал, что применение пропанового холодильного цикла с изотермой испарения пропана от минус 30 до минус 40^оС позволяет при соответствующем расходе абсорбента обеспечить извлечение 40-50 % этана, до 95 % пропана и 100 % газового бензина.

Давление в абсорбционных аппаратах на отечественных ус­тановках НТА по разделению природных газов поддерживает­ся до 5,5 МПа, при переработке нефтяных газов - до 4 МПа. Повышение давления в абсорбере приводит к увеличению из­влечения легких компонентов газа, в результате чего возраста­ет нагрузка на верхнюю часть абсорбционно-отпарной колонны (АОК) и увеличиваются потери пропана и более тяжелых углеводородов сухим газом АОК.

Понижение температуры абсорбции приводит к повышению степени конденсации всех углеводородов, но скорость увеличе­ния степени конденсации для тяжелых компонентов газа выше, чем для легких. Поэтому при низких температурах, варьируя остальные показатели процесса, можно достигать большей чет­кости разделения компонентов газа.

Снижение температуры и повышение давления в абсорбци­онных аппаратах установок НТА позволяют использовать низ­комолекулярные абсорбенты (молекулярная масса 80-120) и обеспечить реализацию процесса при более низком удельном расходе абсорбента.

Поскольку процесс абсорбции экзотермичен, на установках НТА существует проблема теплосъема по высоте абсорбера. Наибольший экзотермический эффект наблюдается в верхней и нижней частях абсорбера, так как наверху поглощается ос­новная масса метана и этана, а внизу - бутана и более тяже­лых углеводородов. Тепло абсорбции нежелательных компо­нентов (метана и этана) больше, чем целевых компонентов (пропана и выше), поэтому извлечение метана и этана приво­дит к повышению средней температуры абсорбции и сниже­нию эффективности процесса разделения газов.

Для нормализации теплового режима и повышения эффективности процесса предложены различные технологические и конструктивные решения: съем тепла по высоте абсорбера за счет промежуточного охлаждения насыщенного абсорбента в выносных теплообменниках, охлаждение насыщенного абсорбента в теплообменниках, расположенных внутри абсорбера; насыщение регенерированного абсорбента легкими углеводородами за пределами абсорбера со съемом тепла абсорбции перед подачей абсорбента в абсорбер Последний вариант представляется наиболее перспективным, так как значительно снижает растворимость этих компонентов в процессе абсорбции и одно­временно обеспечивает съем тепла абсорбции.

Опыт эксплуатации установок НТА показывает, что можно уменьшить выделение тепла не только вверху колонны, но и внизу абсорбера, что позволит повысить степень извлечения целевых компонентов. Для этого необходимо производить отбензинивание газа за пределами абсорбера либо насыщенным абсорбентом, стекающим с нижних тарелок абсорбера, либо методом НТК. На установках НТА для повышения эффектив­ности процесса используют либо одновременно узел предвари­тельного насыщения абсорбента и узел предварительного отбензинивания сырого газа, либо один из этих способов.

Таким образом, определились следующие основные направ­ления совершенствования процесса НТА:

-снижение температуры потоков, поступающих в абсорбер;

-повышение давления в блоке низкотемпературной конденсации (охлаждения) и абсорбции газа;

-насыщение регенерированного абсорбента этаном и (или) метаном за счет смешения абсорбента с сухим газом абсорбера и (или) АОК;

-использование низкомолекулярных абсорбентов;

-осуществление процессов абсорбции и десорбции с регули­руемым по высоте аппарата теплосъемом и т.д.;

-предварительное отбензинивание сырого газа за пределами абсорбера.