Удаление ароматических углеводородов из бедного кислого газового сырья для получения серы - RU2017135359A
Код документа: RU2017135359A
Формула
1. Способ удаления ароматических углеводородов, таких как бензол, толуол, этилбензол и ксилол (БТК), и алифатических углеводородов, имеющих четыре или более атома углерода (C4+), из бедного кислого газа, содержащего CO2 и менее 20 мол.% H2S, при этом указанный способ включает:
а) контактирование потока (1) бедного кислого газа с селективным в отношении H2S раствором (29) жидкого абсорбента в первой зоне (2) абсорбции с получением газового потока (3), обедненного H2S и содержащего CO2, ароматические углеводороды и C4+ алифатические углеводороды, и раствора (4) абсорбента, обогащенного H2S, также содержащего совместно абсорбированные C4+ алифатические углеводороды, ароматические углеводороды и CO2,
b) введение раствора (4) абсорбента, обогащенного H2S, в зону (8) нетермического отпаривания, где он приводится в контакт с потоком (7) отпаривающего газа, предпочтительно топливного газа, с получением раствора (9) абсорбента, обедненного C4+ алифатическими углеводородами и ароматическими углеводородами и содержащего H2S и CO2,и потока (10) отпаривающего газа, обогащенного ароматическими углеводородами и C4+ алифатическими углеводородами, также содержащего H2S и CO2,
с) контактирование потока (10) отпаривающего газа, обогащенного ароматическими углеводородами и C4+ алифатическими углеводородами, также содержащего H2S и CO2, полученного на стадии b), с селективным в отношении H2S раствором (28) жидкого абсорбента во второй зоне (12) абсорбции с получением потока (13) отпаривающего газа, обедненного H2S и содержащего ароматические углеводороды, C4+ алифатические углеводороды и CO2, и раствора (14) абсорбента, обогащенного H2S, также содержащего совместно абсорбированные ароматические углеводороды, C4+ алифатические углеводороды и CO2, причем указанный селективный в отношении H2S раствор жидкого абсорбента предпочтительно является идентичным раствору, использованному на стадии а),
d) введение раствора (9) абсорбента, обедненного C4+ алифатическими углеводородами и ароматическими углеводородами, полученного на стадии b), в зону (16) десорбции, в которой извлекается селективный в отношении H2S раствор (17) жидкого абсорбента и получается бедный кислый газ (21), содержащий H2S и CO2, обедненный C4+ алифатическими углеводородами и ароматическими углеводородами.
2. Способ согласно предшествующему пункту, в котором отпаривающий газ (7), используемый в зоне (8) отпаривания, является горючим газом, соответствующим требованиям стандартов для горючих веществ, например, природным газом, водородом и/или сингазом, содержащим H2 и CO, и является горючим газом, используемым для работы инсинератора (33) и/или котлов-утилизаторов.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором поток (1) бедного кислого газа содержит:
- от 75 до 99,925 мол.%. CO2,
- от 250 мол.ч/млн до 20 мол.%. H2S, предпочтительно от 500 мол.ч/млн до 15 мол.% H2S, более предпочтительно от 500 мол.ч/млн до 10 мол.% H2S и еще более предпочтительно от 500 мол.ч/млн до 5 мол.% H2S,
- от 500 мол.ч/млн до 5 мол.% C4+ алифатических углеводородов и ароматических углеводородов,
причем проценты выражены в пересчете на сухое вещество, в молях, относительно общего количества молей бедного кислого газа.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором селективный в отношении H2S раствор жидкого абсорбента содержит:
- химический растворитель, такой как карбонат и фосфат щелочного металла, или алканоламины, предпочтительно в форме водных растворов,
- физический растворитель, такой как замещенный или незамещенный тетраметиленсульфон или тиогликоли,
или их смеси, такие как смесь алканоламинов и тиогликолей.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором селективный в отношении H2S раствор жидкого абсорбента содержит амин, предпочтительно алканоламин, более предпочтительно третичный алканоламин или пространственно затрудненный алканоламин, и еще более предпочтительно метилдиэтаноламин (МДЭА).
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором селективный в отношении H2S раствор жидкого абсорбента содержит компоненты добавок, способные повышать селективность поглощения H2S по сравнению с CO2, как например, кислотные компоненты, такие как фосфорная кислота (H3PO4).
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором стадии а) и с) абсорбции проводят:
- при температуре, находящейся в диапазоне от 10°C до 100°C, предпочтительно от 30°C до 70°C и более предпочтительно от 40°C до 60°C, и
- при давлении, находящемся в диапазоне от 1 до 8 бар абс. (0,1-0,8 МПа), предпочтительно от 1,5 до 4 бар абс. (0,15-0,4 МПа).
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором нетермическое отпаривание на стадии b) осуществляют:
- при температуре, находящейся в диапазоне от 50°C до 150°C, предпочтительно от 60°C до 130°C и более предпочтительно от 70°C до 110°C, и
- при давлении, находящемся в диапазоне от 1 до 8 бар абс. (0,1-0,8 МПа), предпочтительно от 1,5 до 4 бар абс. (0,15-0,4 МПа).
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором раствор (14) абсорбента, обогащенный H2S, выходящий из второй зоны (12) абсорбции, рециркулируют обратно в зону (8) отпаривания для пополнения раствора (4) абсорбента, обогащенного H2S, и/или непосредственно вводят в зону (16) десорбции для пополнения раствора (9) абсорбента, обедненного ароматическими углеводородами, полученного на стадии b).
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором раствор (9) абсорбента, обедненный C4+ алифатическими углеводородами и ароматическими углеводородами, получаемый из зоны (8) отпаривания, пропускается через нагреватель (15) для повышения его температуры перед поступлением в зону десорбции.
11. Способ согласно предшествующему пункту, в котором повышение температуры в нагревателе (15) получают с помощью рециркуляции в нагреватель (15) по меньшей мере части регенерированного раствора (17) жидкого абсорбента, получаемого из зоны (16) десорбции.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором раствор (4) абсорбента, обогащенный H2S, проходит через нагреватель (6) для повышения его температуры перед поступлением в зону (8) отпаривания.
13. Способ согласно предшествующему пункту, в котором повышение температуры в нагревателе (6) получают с помощью рециркуляции в нагреватель (6) по меньшей мере части селективного в отношении H2S раствора (17) жидкого абсорбента, полученного из зоны (16) десорбции и/или выходящего из теплообменника (15).
14. Способ согласно предшествующему пункту, в котором бедный кислый газ (21) или (26), обедненный ароматическими углеводородами, частично рециркулируют для пополнения потока (1) бедного кислого газа и/или для пополнения потока (10) отпаривающего газа, обогащенного H2S, CO2и ароматическими углеводородами.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором бедный кислый газ, содержащий CO2и менее 20 мол.% H2S, получают в соответствии со способом, включающим:
а) контактирование природного газа, содержащего метан (CH4) и этан (C2H6), CO2, H2S и C4+ алифатические углеводороды и ароматические углеводороды, с раствором жидкого абсорбента в зоне абсорбции с образованием потока природного газа, обедненного H2S и CO2и содержащего метан (CH4) и этан (C2H6), и раствора абсорбента, обогащенного H2S и CO2, а также содержащего совместно абсорбированные C4+ алифатические углеводороды и ароматические углеводороды, и
b) введение раствора абсорбента, обогащенного H2S и CO2, а также содержащего совместно абсорбированные C4+ алифатические углеводороды и ароматические углеводороды, в зону десорбции, в которой раствор жидкого абсорбента извлекают и получают бедный кислый газ, содержащий CO2и менее 20 мол.% H2S.
16. Способ получения серы из бедного кислого газа, содержащего CO2и менее 20 мол.% H2S, который включает:
i) предварительную очистку потока (1) бедного кислого газа для удаления ароматических углеводородов и C4+ алифатических углеводородов в способе по любому из п.п.1-15, с получением бедного кислого газа (21) или (26), обедненного C4+ алифатическими углеводородами и ароматическими углеводородами,
ii) смешивание по меньшей мере части предварительно очищенного бедного кислого газа (21) или (26), обедненного C4+ алифатическими углеводородами и ароматическими углеводородами, с кислородсодержащим газом, например воздухом, с получением газового потока, содержащего одновременно H2S и кислород,
iii) необязательное введение части полученного бедного кислого газа (21) или (26), обедненного ароматическими углеводородами, и кислорода в печь для получения элементарной серы,
iv) направление бедного кислого газа, обедненного C4+ алифатическими углеводородами и ароматическими углеводородами, полученного со стадии ii) и необязательной стадии iii), после необязательного предварительного нагрева, в каталитический реактор, содержащий каталитическую систему, которая катализирует прямое окисление H2S кислородом и/или реакцию Клауса H2S с диоксидом серы (SO2), для получения потока бедного кислого газа, обедненного H2S, и элементарной серы.
17. Способ согласно предшествующему пункту, в котором стадия iv) включает в себя и/или сопровождается:
iv.1) направление потока бедного кислого газа, содержащего H2S и кислород, в первую секцию первого реактора, после необязательного предварительного нагрева, при этом первая секция содержит неохлаждаемый адиабатический слой, содержащий первый катализатор, который катализирует окисление H2S кислородом и окисление H2S диоксидом серы, при этом максимальная температура адиабатического слоя равна T1,
iv.2) направление потока бедного кислого газа из первой секции первого реактора во вторую секцию первого реактора, при этом вторая секция содержит второй катализатор, который может отличаться от первого катализатора, и при этом вторая секция поддерживается при температуре T2, при этом T2≦T1 и T2 выше, чем температура точки росы элементарной серы, в результате чего получают газовый поток, обедненный H2S,
iv.3) направление газового потока, обедненного H2S, в конденсатор серы с получением газового потока, обедненного серой,
iv.4) необязательное предварительное нагревание газового потока, обедненного серой,
iv.5) направление газового потока, обедненного серой, в первую секцию второго реактора, при этом первая секция содержит неохлаждаемый адиабатический слой, содержащий такой же катализатор, как и первая секция первого реактора, при этом первая секция второго реактора работает при температуре, которая выше температуры точки росы элементарной серы, благодаря чему в первой секции второго реактора нет осаждения элементарной серы в виде жидкости или твердого вещества на катализаторе,
iv.6) направление газового потока из первой секции второго реактора во вторую секцию второго реактора, которая содержит такой же катализатор, как и вторая секция первого реактора, и при этом вторая секция поддерживается при температуре, которая находится на уровне или ниже температуры точки росы элементарной серы, благодаря чему во второй секции второго реактора происходит осаждение элементарной серы в виде жидкости или твердого вещества на катализаторе, и получают обессеренный газовый поток, соответствующий требованиям стандартов для выброса в воздух,
iv.7) после определенного времени переключение рабочих условий первого реактора и второго реактора и одновременное переключение газового потока, таким образом, что прежний второй реактор становится новым первым реактором, и прежний первый реактор становится новым вторым реактором.
18. Способ по любому из пп. 15-17, в котором газовый поток (3), обедненный H2S, поток (13) отпаривающего газа, обедненный H2S, и/или поток (32) бедного кислого газа, обедненный H2S, выходящий из установки получения серы на стадии iv), может далее направляться в инсинератор (33), где он будет сжигаться для разрушения оставшегося H2S, а также содержащихся в нем ароматических углеводородов и C4+алифатических углеводородов, тем самым достигая требований стандартов по выбросу в атмосферу, или может быть компримирован, закачан и помещен в подземный резервуар для хранения вместо сжигания и выброса в атмосферу.
