Мобильная модульная установка переработки попутного нефтяного газа
MOBILE MODULAR UNIT FOR ASSOCIATED PETROLEUM GAS PROCESSING

Изобретение относится к промысловым установкам для переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) и может быть использовано на нефтяных местрождениях для создания мобильных модульных комплексов для получения деэтанизированного газового конденсата (ДЭК), пропан-бутановой фракции (ПБФ), стабильного газового конденсата (СГК) и сухого отбензиненного газа (СОГ).
Известна установка для отбензинивания попутного нефтяного газа (RU 2676829, МПК F25J 3/02, опубл. 11.01.2019 г.), содержащая холодильную машину, ректификационную колонну, трехфазный сепаратор, многопоточный теплообменный аппарат, сепаратор, систему ввода ингибитора гидратообразования либо систему адсорбционной осушки.
Недостатком данной установки являются низкая глубина переработки ПНГ из-за использования одноколонной схемы и ограниченные функциональные возможности в связи с получением в виде конечного продукта широких фракций легких углеводородов.
Известнаустановка переработки попутного нефтяного газа с выработкой пропан-бутановой фракции (RU 2748489, МПК F25J 3/00), опубл. 26.05.2021 г.),включающая в себя компрессорную станцию, рекуперативный теплообменник, дефлегматор с внешним источником холода, сепаратор, трехфазный сепаратор, блок осушки, отпарную колонну.
Недостатком известной установки также является низкая глубина переработки попутного нефтяного газа из-за использования одноколонной технологической схемы. Кроме того, применение в установке дефлегматора с внешним источником холода усложняет конструкцию и повышает чувствительность процесса переработки к составу сырьевого газа. К недостаткам данной установки относится решение подвода холода от внешнего источника непосредственно в дефлегматор, что усложняет конструкцию и металлоемкость колонного оборудования, не позволяет отключать внешний источник холода в зимний период, так как не предусмотрено захолаживание потока газа путем понижения давления.
Задачей изобретения является обеспечение мобильности установки переработки ПНГ путем использования модульной схемы построения технологического процесса и повышения глубины переработки посредством применения двухколонной технологии.
Техническим результатом изобретения является увеличение глубины переработки сырьевого газа за счет наличия в установке двух колонн:колонны деэтанизации с получением газового конденсата и колонны фракционирования с получением качественной ПБФ согласно ГОСТ Р 52087-2018 и СГК согласно ГОСТ Р 54389-2011.
Задача изобретения решается и технический результат достигается установкой переработки попутного нефтяного газа с выработкой пропан-бутановой фракции, стабильного газового конденсата и сухого отбензиненного газа, включающей первый и второй запорно-регулирующие блоки, соединенные трубопроводами подачи попутного нефтяного газа первой и второй ступеней сепарации с блоком измерения расхода газа, выход которого по второй ступени сепарации соединен трубопроводом последовательно с фильтром-сепаратором, компрессором низкого давления, выход по первой ступени сепарации объединен с выходом компрессора низкого давления и трубопроводом подачи соединен последовательно с блоком адсорбции, компрессором высокого давления, объединенным с аппаратом воздушного охлаждения, выход компрессора высокого давления соединен через блок охлаждения и сепарации с колонной деэтанизации, содержащей первый ребойлер, выход которого через первый насосный блок соединен с колонной фракционирования, содержащей второй ребойлер, причем шлемовая часть колонны фракционирования соединена через первый аппарат воздушного охлаждения с рефлюксной емкостью, на выходе которой последовательно установлены второй насосный блок, второй аппарат воздушного охлаждения, резервуар пропан-бутановой фракции, автоматизированная система налива пропан-бутановой фракции, на выходе второго ребройлера последовательно установлены третий аппарат воздушного охлаждения, резервуар стабильного газового конденсата, автоматизированная система налива стабильного газового конденсата, перед резервуарами установлен блок дозированного ввода химреагннтов в потоки газовых продуктов, а выход шлемовой части колонны деэтанизации соединен с потоком сухого отбензиненного газа из блока адсорбции и далее через блок измерения расхода газа поступает на запорно-регулирующий блок для выхода с установки.
Согласно изобретению, блоки установки могут быть выполнены в виде отдельных модулей с возможностью их транспортировки, соединения между собой и подключения к нефтепромысловым объектам месторождений.
Технический результат изобретения достигается благодаря следующим технологическим решениям. Сырьевой газ перед разделением в колоннедеэтанизации компримируется в блоке компрессорной станции и охлаждается в две ступени: первая - предварительное охлаждение посредством применения пропановой холодильной машины, вторая - дросселирование потока. Далее предусмотрено нагнетание давления потока нестабильного газового конденсатас ребойлера колонны деэтанизации посредством насоса, что позволяет повысить коэффициент извлечения из потока конденсата пропан-бутановой фракции. Выполнение конструкции установки в виде отдельных блочных модулей расширяет возможность их использования и транспортировки.
Сущность изобретения поясняется блок-схемой установки переработки попутного нефтяного газа.
Установка переработки попутного нефтяного газа включает запорно-регулирующие блоки 1 и 2, блок измерения расхода газа 3, фильтр-сепаратор 4, компрессор низкого давления 5 для компримирования газа второй ступени сепарации, блок адсорбции 6, компрессор высокого давления с аппаратом воздушного охлаждения нагнетаемого газа 7, блок охлаждения и сепарации 8, колонну деэтанизации 9 с первым ребойлером 10, первый насосный блок 11, колонну фракционирования 12 со вторым ребойлером 13, первый аппарат воздушного охлаждения (АВО) 14, рефлюксную емкость 15, второй насосный блок 16, второй аппарат воздушного охлаждения 17, третий аппарат воздушного охлаждения 18, блок подготовки теплоносителя 19, блок 20 дозированного ввода реагента в линии ПБФ и СГК, резервуары ПБФ 21 и СГК 22, автоматизированные системы налива 23 и 24, соответственно ПБФ и СГК.
Работа установки имеет следующую последовательность.
ПНГ со второй (концевой) ступени сепарации поступает в запорно-регулирующий блок 2 для отбора газа низкого давления, затем направляется в блок измерения расхода газа 3 для регистрации количественных характеристик поступаемогоПНГ (далее газ) на установку. После замера расхода газ поступает в фильтр-сепаратор 4 для отделения от жидкой фазы и далее в компрессор низкого давления 5 для компримирования газа до значений давления газа первой ступени сепарации и смешивается с потоком газа первой ступени сепарации.
Газ с первой ступени сепарации также поступает в запорно-регулирующийблок 1 для отбора газа высокого давления и далее в блок измерения расхода газа 3, смешивается с компримированным газом со второй ступени сепарации. Суммарный поток газа поступает на блок адсорбции 6 для осушки газа от воды и далее поток поступает в компрессор высокого давления 7 с аппаратом воздушного охлаждения (АВО) нагнетаемого газа. После компримирования осушенный газ, пройдя аппарат воздушного охлаждения, поступает в блок охлаждения и сепарации 8 для разделения потоков сухого отбензиненного газа и нестабильного газового конденсата. Установленный в составе компрессора высокого давления 7АВО обеспечивает корректировку работы установки в зимнее и летнее время. Ввиду разных температурных режимов работы установки в холодное и теплое время года, путём использования атмосферного холода в зимний период времени, обеспечивается возможность частичного или полного отключения холодильного агрегата блока охлаждения и сепарации 8 из работы технологической схемы. Холодный СОГ используется в качестве продукта для регенерации адсорбента блока осушки газа 6, который затем возвращается в поток СОГ. Поток нестабильного газового конденсата направляется в шлемовую часть колонны деэтанизации 9, соединенную с первым ребойлером 10, для извлечения С3+ фракций. Газ деэтанизации из колонны деэтанизации 9 по предлагаемой технологии может использоваться в качестве топлива в блоке подготовки теплоносителя 19, а остаточная часть смешиваться с потоком СОГ, замеряется в блоке измерения расхода газа 3 и поступает на запорно-регулирующий блок 1 для выхода с установки. Деэтанизированный нестабильный газовый конденсат из первого ребойлера 10 перекачивается первым насосным блоком 11 в среднюю часть колонны фракционирования 12, соединенную со вторым ребойлером 13, для дальнейшего разделения потока на ПБФ и СГК. Движущей силой массообменных процессов в колоннах деэтанизации 9 и фракционирования 12 является поддержание температур в кубовой части колонн за счет испарения и возврата части продукта из первого и второго ребойлеров 10, 13 в колонны. Газообразная ПБФ из шлема колонны фракционирования 12 конденсируется в первом АВО 14 и аккумулируется в рефлюксной емкости 15. Из нее ПБФ откачивается вторым насосным блоком 16 через второй АВО 17, предназначенный для дополнительного охлаждения, в резервуар ПБФ 21, а часть ПБФ в качестве орошения возвращается в колонну фракционирования 12 для поддержания температурного режима в шлеме колонны. Стабильный газовый конденсат из второго ребойлера 13 колонны фракционирования 12 поступает на охлаждение в третий АВО 18. После блоков воздушного охлаждения в потоки ПБФ и СГК через поточные смесители подмешивается химический реагент для удаления сероводорода и меркаптанов из продуктов. Реагент поступает из блока дозированного ввода реагентов 20. Далее потоки ПБФ и СГК аккумулируются в резервуарах ПБФ и СГК 21, 22 с последующей отгрузкой в автоцистерны через автоматизированные системы налива 23 и 24.
Применение изобретения позволяет увеличить глубину переработки ПНГ с получением СОГ, ПБФ и СГК, повысить энергоэффективность, обеспечить отгрузку жидких продуктов в автоцистерны через автоматизированные системы налива, дает возможность работать на серосодержащем сырьевом газе.
Конструктивное исполнение аппаратурных модулей предлагаемой установки переработки газа обеспечивает их работу без привязки к грунту и позволяет перемещать данную установки без повреждения ее конструкции, то есть обеспечивает ее мобильность. Опорными конструкциями модулей служат металлические рамы с низкой нагрузкой основания на грунты. Параметры технологического процесса возможно варьировать путем изменения количества модулей установки.