Способ очистки сжиженных газов от сероокиси углерода

Способ очистки сжиженных газов от сероокиси углерода

На сегодняшний день проблема очистки углеводородного сырья от экологически опасных и токсичных сернистых соединений приобретает все большую актуальность. Это связано с возрастанием объемов добычи и переработки сернистого сырья, повышением требований к качеству продукции, а также с задачами охраны окружающей среды.

Сегодня в Европе качество сжиженного углеводородного газа как автомобильного топлива регламентируется требованиями EN589. В отличие от наших ГОСТ они предусматривают содержание общей серы до 50 ppm, и эти требования в будущем будут ужесточаться. Поэтому работа по улучшению качества сжиженных газов своевременна и актуальна.

В данной работе объектом исследования является технологический процесс производства газов на установке № 26 гелиевого завода.

Эта установка предназначена для очистки широкой фракции легких углеводородов от сернистых соединений, а также получения товарных сжиженных газов. технологический гелиевый газ Одним из продуктов установки является пропан. В настоящее время он соответствует российским стандартам, но существующая технологическая схема не позволяет стабильно вырабатывать на установке продукт, удовлетворяющий требованиям мировых стандартов, в том числе нормам EN 589, по показателю «общее содержание серы».

Целью работы является оценка возможности совершенствования технологического процесса на установке № 26 гелиевого завода для доведения качества её продуктов до требований международных стандартов.

Для выявления причин повышенного содержания сернистых соединений в товарных сжиженных углеводородных газах были изучены результаты анализов пропана, выполненных в 2007;2009 годах. Состав и содержание сернистых соединений в пробах пропана, отобранных на У-26. Основной вывод, вытекающий из исследования проб газа, вырабатываемого на У-26, — это необходимость его очистки от сероокиси углерода (СОS).

Обзор литературы показывает, что в настоящее время для очистки углеводородного сырья от карбонилсульфида применяются процессы химической и физической абсорбции, комбинированные процессы, а также процессы химической и физической адсорбции. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки.

На сегодняшний день для гелиевого завода наиболее привлекательным считается вариант, по которому очистка пропана проводится методом физической адсорбции. Рассмотрим вариант четырехадсорберной схемы. По аналогии с существующими установками адсобционной очистки газов, примем, что отделение работает по циклограмме 16:8:8 (16 часов — работа в режиме адсорбции, 8 часов — в режиме регенерации, 8 часов — в режиме охлаждения). В таком случае, для очистки пропана, получаемого на 26 установке, в каждый адсорбер будет загружено около 5 тонн цеолита NaX и 22 тонн цеолита Selexsorb.

Капиталовложения по данному варианту составят более 300 млн. рублей, а эксплуатационные затраты — около 60 млн руб. в год (в частности 26 млн руб на покупку цеолитов, раз в два года, и 30 млн руб составят переменные затраты на переработку газа регенерации).

В качестве альтернативного варианта предлагается построить отделение по доочистке пропана с применением нового жидкофазного реагента «Тионол сероокись», который представляет собой композицию катализатора гидролиза и органического основания.

Очистка сырья от карбонилсульфида по этому методу обуславливается протеканием следующих реакций. Первая реакция — это быстрая каталитическая конвертация сероокиси углерода в сероводород, вторая и третья реакции — это быстрое связывание продуктов первой реакции в соли. В результате этой цепочки превращений все продукты оказываются в водной фазе.

Очистку сжиженного газа с применением реагента «Тионол сероокись» предлагается проводить по следующей схеме.

Пропан из отделения 560 установки № 26 поступает в смеситель С-1. Сюда же на смешение с пропаном насосом-дозатором НД-1 подается реагент из емкости Е-1 в количестве, пропорциональном содержанию сероокиси углерода и сероводорода в сырье. Взаимодействуя с этими веществами, реагент связывает серу в водорастворимое соединение.

Далее смесь поступает в отстойник Р-1, где происходит разделение пропана и отработанного реагента с поглощенными сернистыми соединениями за счет разности плотностей. Отстоявшийся раствор реагента скапливается в нижней части разделителя Р-1, а затем направляется в емкость сбора отработанного реагента Е-2.

Очищенный от карбонилсульфида и сероводорода пропан направляется в отделение осушки, которое работает по двухадсорберной схеме. В каждый адсорбер загружено 10 тонн цеолита NaA. Отделение работает около 120 часов в режиме адсорбции, 14−16 часов — в режиме регенерации, 6−8 часов — в режиме охлаждения.

Предлагаемый метод очистки потребует значительно меньших капиталовложений по сравнению со способом адсорбционной очистки за счет уменьшения размера отделения, количества оборудования, его металлоемкости и др. Капиталовложения для реализации данного метода составят около 70 млн руб. Срок окупаемости проекта приблизительно полтора года.

Кроме того, альтернативный вариант будет дешевле метода адсорбционной очистки в эксплуатации, главным образом за счет снижения переменных затрат на переработку газов регенерации.

Более подробное сравнение затрат по двум вариантам очистки представлено на слайде. Поясню, в некоторых графах числа написаны через дробь, первое число это затраты в тот год, когда осуществляется пересыпка цеолита. Число после дроби — это расходы с учетом распределения затрат на покупку цеолита по годам.

Более наглядно разница в затратах по статьям в процентах видна на диаграмме.

Предварительная оценка двух способов очистки показывает, что альтернативный вариант позволит получать продукт требуемого качества, и при этом он экономически более эффективен. К недостаткам предлагаемого способа очистки можно отнести нерегенерируемость и дороговизну реагента «Тионол COS».

В результате проведенных исследований и расчетов можно сделать вывод, что предложенное техническое решение по доочистке пропана возможно и экономически целесообразно осуществить. Описанная технология может найти применение на нефтеи газоперерабатывающих заводах России и в частности на Оренбургском гелиевом заводе. Внедрение предложенного метода очистки в технологический процесс гелиевого завода позволит получать продукт, отвечающий требованиям европейских стандартов, но необходимо более детальное его изучение, в первую очередь, проведение лабораторных исследований и выполнение подробного технико-экономического обоснования.