Повышение степени выделения углеводородов C2-С5 при адсорбционной очистке природного сернистого газа

• Автор: Шахов, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Выделение углеводородов С2-С5 из природного сернистого газа
и их адсорбционная очистка (литературный обзор)
1.1. Методы извлечения парафиновых углеводородов С2-С5 из природного газа
1.2. Технологические процессы выделения этана и других углеводородов из природного газа
1.3. Технология переработки природного сернистого газа на Оренбургском химическом комплексе
1.4. Применение цеолитных адсорбентов для глубокой осушки и очистки природного газа от сернистых примесей
Глава 2. Изучение способности цеолитсодержащих адсорбентов (на основе NaX) к поглощению меркаптанов из природного сернистого газа
2.1. Промышленные цеолитные адсорбенты и их свойства
2.2. Исследование свойств глинистых связующих, используемых при получении цеолитных адсорбентов
2.3. Изучение структуры и прочности гранул цеолитных адсорбентов
2.4. Разработка рекомендаций для производства отечествен-
ного адсорбента улучшенного качества и испытания его эффективности в процессе демеркаптанизации природного сернистого газа
Глава 3. Исследование способности цеолитсодержащих адсорбентов (на основе СаА, NaX и NaA) к поглощению диоксида углерода и сернистых примесей из этановой фракции и широкой фракции легких углеводородов
3.1. Очистка этановой фракции от диоксида углерода и сернистых примесей
3.2. Очистка широкой фракции легких углеводородов от сернистых примесей
Глава 4. Совершенствование процесса регенерации цеолитсодержащих адсорбентов, дезактивированных при демеркаптанизации природного сернистого газа
4.1. Регенерация очищенным природным газом
4.2. Регенерация органическими растворителями
4.3. Регенерация метановой фракцией, получаемой при крио-
генной ректификации глубоко осушенного и очищенного природного газа

Глава 5. Повышение эффективности процессов выделения и очистки углеводородов С2-С5 из природного сернистого газа на Оренбургском газохимическом комплексе
Выводы
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы: Этан и углеводороды С3-С5, широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ), служат сырьем для производства многотоннажных химических продуктов (полиэтилена, полипропилена, каучуков и др.). Природные и попутные нефтяные газы России обладают огромным потенциалом этих углеводородов (> 60 трлн. м3), которые выделяют методами конденсации, абсорбции или адсорбции.
Одним из крупных источников этана и ШФЛУ являются природные сернистые газы Оренбургского, Астраханского и др. месторождений Прикаспийской впадины, а также газы стабилизации углеводородных конденсатов, добываемых попутно с газом. Перед разделением данного газового сырья его необходимо очистить от Н28, СОг, меркаптанов, влаги и т.п. примесей. На газоперерабатывающем заводе (ГПЗ) Оренбургского газохимического комплекса применяют абсорбционную очистку водным раствором этаноламинов или углеводородами С9-С11 (масляную абсорбцию), на гелиевом заводе (ГЗ) обрабатывают газ, очищенный на ГПЗ, цеолитсодержащими адсорбентами (ЦА). В результате образуется несколько газовых потоков, из части которых выделяют этан и ШФЛУ, а из других они могут быть извлечены, но этому препятствует их недостаточная очистка от примесей.
Цель работы: Повысить степень извлечения и очистки углеводородов С2-С5 из природного сернистого газа, в частности, на ГПЗ и ГЗ Оренбургского газохимического комплекса.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
1. Изучение способности ЦА различного состава и структуры (на основе цеолита ЫаХ) к дезактивации при поглощении ЯБН из природного сернистого газа.
2. Оценка эффективности ЦА (на основе СаА и ИаХ) при извлечении С02 и сернистых примесей из этановой фракции и ШФЛУ.
3. Исследование эффективности и совершенствование способов регенерации ЦА.
4. Разработка новых, более эффективных способов выделения и очистки углеводородов С2-С5 из природного сернистого газа.

Закоксовывание наблюдается во многих процессах нефтепереработки и нефтехимии (крекинга, риформинга, дегидрирования парафинов и др.), осуществляемых на твердых катализаторах, а также в некаталитических процессах, например, при пиролизе углеводородов [105-109]. Считается [106], что образование коксовых отложений на твердых кислотных катализаторах происходит по консекутивной схеме, включающей дегидрирование парафинов в олефины, полимеризацию (олигомеризацию) олефинов, циклизацию и ароматизацию этих олигомеров, конденсацию моно-циклических углеводородов в полициклические, превращение их в асфальтоподоб-ные вещества, затем - в карбоиды и коксовые структуры. Перечисленные реакции протекают с генерированием промежуточных соединений: карбоний-ионов или свободных радикалов.
Карбоний-ионы возникают под действием активных центров, которые, например, в А1203 [110] представляют собой ионные пары координационно-ненасыщенного катиона А13+ в алюмокислородном тетраэдре и отрицательно заряженного атома О2", соединяющего как мостик эти тетраэдры. Прослежено [111] изменение концентрации и активности различных кислотных центров в алюмосиликатах в процессе крекинга н.ундекана: по мере блокирования коксом поверхности катализатора скорость изомеризации указанного углеводорода достигает максимума при Ск = 0,6 % мае. и далее уменьшается, скорости диспропорционирования водорода (с образованием олефинов) и распада исходного углеводорода снижаются монотонно; наиболее интенсивно блокируются коксом самые сильные протонодонорные центры, вплоть до их полной дезактивации при Ск = 0,6 % мае. По-видимому, с отмеченным ступенчатым блокированием сильных кислотных центров связана установленная в работе [112] возрастающая активность цеолитов А, X и У (в Са-обменной форме) при крекинге углеводородов и коксообразовании.
Можно предположить, что ступенчатое блокирование углеродистыми веществами кислотных центров цеолитов различной силы, находящихся как внутри каналов кристаллов, так и на их внешней поверхности, обусловливает наблюдаемую много-компонентность состава коксовых отложений [106]. Методом ЭПР установлено [113], что на внешней поверхности кристаллов образуются, в основном, полиядер-