СПОСОБ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА
METHOD OF LOW TEMPERATURE GAS SEPARATION

Изобретение относится к способам подготовки углеводородных газов, а именно к способу подготовки природного и попутного нефтяного газа к транспорту или переработке методом низкотемпературной сепарации, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.
Известен способ низкотемпературной сепарации газа [Николаев В.В. и др. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа. - М.: ОАО "Издательство "Недра", 1998, с.6], включающий предварительную сепарацию сырого газа с получением газа сепарации, углеводородного конденсата и водного раствора ингибитора гидратообразования, охлаждение газа сепарации в рекуперативных теплообменниках холодным отсепарированным (товарным) газом и выветренным конденсатом, смешение охлажденного газа сепарации с газом выветривания, дросселирование полученной смеси, ее сепарацию с получением холодного товарного газа, выводимого с установки после нагрева сырым газом, и конденсата, который дросселируют и затем сепарируют с получением газа выветривания и выветренного конденсата, направляемого на охлаждение сырого газа и последующую стабилизацию в смеси с углеводородным конденсатом, а также отработанного водного раствора ингибитора гидратообразования.
Необходимость точки ввода ингибитора гидратообразования определяют в соответствии с составом сырого газа и технологическим режимом работы установки. Смесь водных растворов ингибитора гидратообразования направляют на регенерацию.
Недостатками известного способа являются:
- высокие потери легких компонентов товарного газа из-за их растворения в углеводородном конденсате и выветренном конденсате,
- низкая степень извлечения тяжелых углеводородов из-за отсутствия промежуточной сепарации охлажденного сырого газа.
Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению и широко используется способ низкотемпературной сепарации газа, который позволяет уменьшить потери товарного газа за счет частичной стабилизации конденсата [Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 1999, с.290]. Способ предусматривает трехступенчатую сепарацию, включающую сепарацию сырья (сырого газа) на первой ступени с получением газа и конденсата, охлаждение газа первой ступени сепарации частично нагретым газом третьей ступени сепарации, его сепарацию на второй ступени сепарации с получением газа и конденсата, при этом последний смешивают с конденсатом первой ступени сепарации и разделяют с получением газа отдувки и смеси нестабильных конденсатов. Газ второй ступени сепарации охлаждают газом третьей ступени сепарации, смешивают с газом отдувки, полученной смесью эжектируют газ выветривания и дросселируют, а затем сепарируют на третьей ступени сепарации с получением газа, выводимого с установки в качестве товарного после последовательного нагрева газом второй и первой ступени сепарации, и конденсата, который дросселируют и сепарируют с получением газа выветривания и дросселированного конденсата, который смешивают со смесью нестабильных конденсатов и выводят с установки.
При низкотемпературной сепарации влажного газа предусматривают ввод ингибитора гидратообразования в потоки газа перед второй и третьей ступенями сепарации и вывод отработанного водного раствора ингибитора гидратообразования с низа каждого из сепараторов и далее с установки.
Недостатками известного способа являются:
- низкая степень извлечения тяжелых углеводородов из-за отсутствия сепарации охлажденного газа второй ступени сепарации перед его дросселированием,
- низкая температура точки росы товарного газа из-за большого содержания тяжелых углеводородов,
- вывод с установки нестабильного конденсатов при низкой температуре, что приводит к ухудшению энергоэффективности процесса из-за отсутствия рекуперации холода указанных потоков.
Задача изобретения - повышение степени извлечения тяжелых компонентов и снижение температуры точки росы товарного газа.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа, - повышение степени извлечения тяжелых компонентов и снижение температуры точки росы товарного газа за счет дефлегмации газа первой ступени сепарации, что позволяет уменьшить содержание в нем тяжелых углеводородов.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем трехступенчатую сепарацию сырого газа с получением на первой ступени конденсата и газа первой ступени сепарации, который охлаждают газом третьей ступени сепарации и сепарируют на второй ступени с получением конденсата и газа второй ступени сепарации, который дросселируют в условиях эжектирования газа выветривания и сепарируют на третьей ступени с получением газа третьей ступени сепарации, который выводят с установки в качестве товарного газа после нагрева газом первой ступени сепарации, а также углеводородного конденсата третьей ступени сепарации, который дросселируют и подвергают сепарации с получением газа выветривания и нестабильного конденсата, выводимого с установки, особенностью является то, что
на первой ступени в качестве конденсата получают углеводородный конденсат и водный конденсат, который выводят с установки, вторую ступень сепарации осуществляют с использованием дефлегматора, верхняя часть которого оборудована двумя секциями тепломассообменных элементов, при этом газ первой ступени сепарации направляют в дефлегматор, где подвергают дефлегмации за счет противоточного косвенного охлаждения товарным газом и дросселированным конденсатом, третьей ступени сепарации, подаваемыми в секции тепломассообменных элементов,
а нагретый в дефлегматоре дросселированный конденсат третьей ступени сепарации подвергают сепарации совместно с дросселированной смесью углеводородного конденсата и конденсата второй ступени сепарации, при этом дополнительно получают водный конденсат, который выводят с установки.
При необходимости предусматривают подачу ингибитора гидратообразования в сепарируемые потоки перед второй и/или третьей ступенями сепарации и вывод отработанного водного раствора ингибитора гидратообразования с установки.
Дефлегмация газа первой ступени сепарации за счет противоточного косвенного охлаждения товарным газом и конденсатом третьей ступени сепарации позволяет уменьшить содержание тяжелых компонентов в газе второй ступени сепарации, за счет чего повысить степень их извлечения, а также снизить температуру точки росы товарного газа.
Дополнительным эффектом использования товарного газа и конденсата третьей ступени сепарации в качестве хладагентов при дефлегмации является полная рекуперация холода, полученного при дросселировании, и увеличение эффективности низкотемпературной сепарации.
Дефлегмацию газа осуществляют известным способом, например, путем конденсации флегмы (тяжелых компонентов газа) на вертикальных наружных поверхностях тепломассообменных элементов, например, радиально-спирального типа, при противоточном охлаждении хладагентами - товарным газом и конденсатом третьей ступени сепарации, подаваемыми во внутреннее пространство тепломассообменных элементов. При этом осуществляется также фракционирование флегмы, стекающей в виде пленки противотоком к потоку газа.
Давление на первой и второй ступенях сепарации обусловлено давлением сырого газа и гидравлическим сопротивлением оборудования, давление на третьей ступени определяется требованиями, предъявляемыми к составу и характеристикам товарного газа.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом (см. чертеж). Сырой газ (I) подают в сепаратор первой ступени 1, где разделяют на водный (II) и углеводородный (III) конденсаты и газ первой ступени сепарации (IV), последний подают в сепарационную зону дефлегматора 2 и подвергают дефлегмации за счет охлаждения подаваемыми противотоком газом (V) и дросселированным конденсатом третьей ступени сепарации (VI) с получением газа (VII) и конденсата (VIII) второй ступени сепарации, а также нагретого дросселированного конденсата третьей ступени сепарации (IX) и товарного газа (X).
Газ второй ступени сепарации (VII) смешивают с газом выветривания (XI) и дросселируют с помощью дроссельного эжектирующего устройства 3 и затем сепарируют в сепараторе третьей ступени 4 с получением газа (V) и конденсата (VI) третьей ступени сепарации, которые подают в дефлегматор 2 (последний - после дросселирования в устройстве 5). Нагретый дросселированный конденсат третьей ступени сепарации (IX) подают в трехфазный сепаратор 6 совместно с дросселированной в устройстве 7 смесью углеводородного конденсата (III) и конденсата второй ступени сепарации (VIII), где разделяют с получением газа выветривания (XI), а также нестабильного конденсата (XIII) и водного конденсата (XIV), выводимых с установки.
При необходимости в линии газа первой (IV) и/или второй (VII) ступеней сепарации подают ингибитор гидратообразования (XII) - показано пунктиром, в этом случае отработанный раствор ингибитора гидратообразования (XIV) выводят с установки.
3
3
3
3
3
4+
Работоспособность предлагаемого способа иллюстрируется следующим примером. Компримированный и охлажденный в АВО сырой газ (компрессат) состава, % об.: азот 0,70; углекислый газ 1,13; метан 68,8; этан 12,86; пропан 8,43; изобутан 1,50; н-бутан 3,63; изопентан 0,5; н-пентан 1,0, гексан и высшие 1,45, в количестве 44,3 тыс. нм/час при температуре 40°C и давлении 5,5 МПа сепарируют на первой ступени с получением 5,06 т/час конденсата и 42,0 тыс. нм/час газа первой ступени сепарации, последний подают в нижнюю часть дефлегматора с двумя встроенными тепломасообменными секциями, в которые в качестве хладагента противотоком подают газ и дросселированный конденсат третьей ступени сепарации в качестве хладагентов. С верха дефлегматора выводят 39,3 тыс. нм/час газа второй ступени сепарации с температурой 11,6°C и дросселируют его до 1,65 МПа с помощью дроссельного устройства, эжектирующего газ выветривания, и сепарируют полученную смесь с получением 1,44 т/час конденсата и 40,2 тыс. нм/час газа третьей ступени сепарации с температурой -12,7°С, который после нагрева в дефлегматоре выводят с установки в качестве товарного газа. Смесь углеводородных конденсатов первой и второй ступени сепарации в количестве 10,8 т/час дросселируют до давления 1,65 МПа и совместно с конденсатом третьей ступени сепарации подвергают выветриванию в трехфазном сепараторе с получением 1,9 тыс. нм/час газа выветривания и 10,2 т/час нестабильного конденсата. Выход товарного газа с температурой точки росы по углеводородам -12,7°С составил 90,8% об. Степень извлечения углеводородов C составила 72,2% масс.
4+
В условиях прототипа температура точки росы по углеводородам составила -6,2°C. Степень извлечения углеводородов C составила 66,6%.
Таким образом, приведенный пример свидетельствуют, что предлагаемый способ позволяет увеличить извлечение тяжелых компонентов и снизить температуру точки росы товарного газа.