Стендовые испытания цеолитных адсорбентов на ГЗ ООО «Газпром добыча Оренбург»

Ужесточение требований к качеству выпускаемой и экспортируемой товарной продукции подтолкнуло отечественного производителя к разработке новых модифицированных марок цеолитов, ориентированных на очистку от конкретного ингредиента, с улучшенными показателями, не уступающими по своим эксплуатационным качествам импортным, и, сравнительно, дешёвыми.

В настоящее время на ГЗ для одновременной осушки от влаги и очистки природного газа от сернистых соединений и диоксида углерода применяется цеолит NaX. В 2014 году были проведены пилотные (стендовые) испытания нового цеолитного адсорбента марки NaX-БС производства ООО «Салаватский ката-лизаторный завод».

Испытания адсорбентов проводились на пилотной установке СПОГ-1-М8670 (система подвода и отвода газа) производства ОАО «Салаватнефтемаш» на реальном природном газе в условиях, максимально приближенных к реальной работе промышленных адсорберов У-25 гелиевого завода (ГЗ).

Перед началом испытаний был выполнен входной контроль цеолитов марок NaX и NaX-БС, которые, впоследствии, засыпали, соответственно, в адсорберы А-01, А-02 пилотной установки. Оба цеолита по результатам лабораторных испытаний по всем физикомеханическим и адсорбционным показателям удовлетворяли требованиям нормативных документов.

Далее адсорбенты NaX и NaX-БС для сравнения эффективности эксплуатировались в одинаковых условиях при постоянном составе, давлении, температуре исследуемого сырья на всём протяжении эксперимента.

Алгоритм проведения испытаний следующий:

– выполнение первых пяти циклов адсорбции:

• а)    первого цикла до проскока по меркаптанам и достижения концентрации серы меркаптановой в очищенном газе равной концентрации серы меркаптановой в сырьевом газе;

• б)    четырёх циклов по фактической циклограмме промышленных адсорберов У-25, с отбором проб очищенного газа и выполнением анализов;

• –    непрерывную работу адсорберов в течение трёх месяцев по установленной циклограмме с контролем (1 раз в неделю) очищенного газа на последнем часу работы адсорбера;

• –    выполнение заключительных пяти циклов адсорбции с отбором проб газа на анализ;

  – отбор проб отработанных цеолитов для определения соответствия их качества требованиям соответствующих ТУ.

Анализ сырьевого газа выполняли по ГОСТ 22387.2-97 один раз в смену.

Содержание H 2 S, RSH в осушенном и очищенном газе определяли йодометрическим титрованием по ГОСТ 22387.2-97.

Дополнительно, один раз в смену, отбирали пробы товарного газа в пробоотборники. Содержание H 2 S, RSH, CO 2 , COS в товарном газе из пробоотборников определяли на хроматографе «Кристалл».

По усреднённым результатам первого цикла испытаний цеолитов марок NаХ-БС и NаХ ООО «СкатЗ» построены изотермы адсорбции серы меркаптановой и сероводорода в природном газе (рис. 1, 2).

Рис. 2. Изотермы адсорбции сероводорода в природном газе на цеолитах марок NаХ-БС и NаХ ООО «СкатЗ».

Рис. 1. Изотермы адсорбции меркаптанов в природном газе на цеолитах марок NаХ-БС и NаХ ООО «СкатЗ».

По кривым адсорбции видно, что содержание H2S, RSH в товарном газе после очистки на цеолитах марки NаХ-БС и NаХ было в пределах нормы (H2S – не более 20 мг/м3, RSH – не более 36 мг/м3).

При работе пилотной установки во время первых пяти циклов нарушений по качеству очищенного газа не было. Циклограмма работы пилотной установки во время эксперимента укладывалась в пределы циклограммы работы отделения 550 У-26 ГЗ (24 ч:12 ч: 12 ч).

По окончании пяти циклов адсорбции работу на пилотной установке продолжили в непрерывном режиме в течение двух с половиной месяцев. В этот период были выявлено по шесть нарушений по качеству товарного газа после адсорберов А-01 и А-02.

Таблица 1

Сравнительная характеристика цеолитов марок NаХ-БС и NаХ ООО «СкатЗ» до и после испытаний на установке СПОГ-1-М8670

Последние пять циклов (VI ÷ X) пилотная установка работала периодически. В этот период работы также были выявлены нарушения по качеству товарного газа: после адсорберов А-01 – 5, после А-02 – 4.

После остановки пилотной установки были выполнены лабораторные испытания отработанных цеолитов на соответствие их качества требованиям соответствующих технических условий. Кроме показателей по ТУ, у цеолитов определяли прочность при истирании, массовое содержание коксовых отложений и пыли.

Сравнительная характеристика цеолитов марок NаХ-БС и NаХ, свежих и прошедших испытания, приведена в таблице 1, из которой видно, что по сравнению с отработанным цеолитом марки NаХ, цеолит NаХ-БС значительнее утратил свои адсорбционные способности в процентном соотношении. Однако, в численном выражении фактические адсорбционные характеристики у отработанного цеолита NаХ-БС выше, чем у цеолита NаХ. Поэтому невозможно однозначно сказать, какой из цеолитов эффективнее для очистки природного газа от сернистых соединений и диоксида углерода. Тем более что оба адсорбента во время стендовых испытаний обеспечивали одинаковую очистку природного газа при прочих равных условиях.