СПОСОБ МОДЕРНИЗАЦИИ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА
METHOD OF UPDATING OPERATIONAL INSTALLATION FOR LOW-TEMPERATURE GAS SEPARATION

Изобретение относится к способам модернизации установок подготовки природного и попутного нефтяного газа к транспорту методом низкотемпературной сепарации и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.
Необходимость модернизации установки низкотемпературной сепарации природного газа в ходе эксплуатации газоконденсатных месторождений связана с падением пластового давления, которое приводит к повышению температуры конечной ступени сепарации газа и невозможности обеспечения требуемого качества товарного газа.
Известен способ модернизации установки низкотемпературной сепарации газа, включающей блоки входной и низкотемпературной сепарации, блок рекуперации холода в составе двух рекуперативных теплообменников и промежуточного сепаратора, узел редуцирования, а также блок стабилизации конденсата, заключающийся в строительстве компрессорной станции с аппаратом воздушного охлаждения газа после блока входной сепарации на линии подачи отсепарированного газа в блок рекуперации холода [Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 1999. С. 307].
К недостаткам известного способа относятся большие капитальные затраты в связи с высокой стоимостью компрессорного оборудования, низкая степень извлечения тяжелых компонентов и повышенное давление насыщенных паров конденсата из-за низкой эффективности разделения углеводородных компонентов однократной конденсацией.
Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению способ модернизации установки низкотемпературной сепарации [Гриценко А.И., Истомин В.А., Кульков А.Н., Сулейманов Р.С. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. М.: ООО Издательство "Недра", 1999. С. 379], включающей блоки входной и низкотемпературной сепарации, блок рекуперации холода, узел редуцирования и блок сепарации конденсата, заключающийся в установке системы дополнительного внешнего охлаждения, причем в качестве хладагента может выступать, например, аммиак, пропан, вода или воздух.
К недостаткам данного способа модернизации относятся:
- высокие эксплуатационные затраты в связи с необходимостью использования энергопотребляющего оборудования (компрессоры, насосы, холодильники),
- низкая степень извлечения тяжелых компонентов из-за низкой эффективности разделения углеводородных смесей однократной конденсацией.
Задача изобретения - увеличение степени извлечения тяжелых углеводородов при обеспечении заданного качества подготовки газа и осуществление модернизации без увеличения эксплуатационных затрат.
Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого способа:
- увеличение степени извлечения тяжелых углеводородов при обеспечении заданного качества подготовки газа за счет охлаждения газа на промежуточной ступени сепарации в условиях дефлегмации, а также повышение вследствие этого дроссельного эффекта,
- осуществление модернизации без увеличения эксплуатационных затрат за счет исключения необходимости установки энергопотребляющего оборудования.
Указанный технический результат достигается тем, что известный способ модернизации действующей установки низкотемпературной сепарации газа, которая включает по меньшей мере блоки входной и низкотемпературной сепарации, блок рекуперации холода, узел редуцирования и блок стабилизации конденсата, заключающийся в установке системы дополнительного охлаждения газа, отличается тем, что в качестве системы дополнительного охлаждения применяют дефлегматор, который устанавливают на линии подачи охлажденного газа в узел редуцирования, при этом верх дефлегматора соединяют линией вывода газа дефлегмации с узлом редуцирования, а низ соединяют линией вывода флегмы с блоком стабилизации конденсата, кроме того, верхнюю часть дефлегматора оборудуют двумя секциями тепломассообменных элементов, которые соединяют линиями подачи газа и конденсата с блоком низкотемпературной сепарации, а также линиями вывода газа и конденсата с блоком рекуперации холода и блоком стабилизации конденсата, соответственно, при этом линии подачи технологических сред между точками подключения дефлегматора на линиях подачи охлажденного газа в узел редуцирования, подачи газа низкотемпературной сепарации в блок рекуперации холода и подачи конденсата низкотемпературной сепарации в блок стабилизации конденсата перекрывают.
Установка на линии подачи охлажденного газа в узел редуцирования системы дополнительного охлаждения газа, в качестве которой используют дефлегматор, верх которого соединяют линией вывода газа дефлегмации с узлом редуцирования, а низ соединяют линией вывода флегмы с блоком стабилизации конденсата, кроме того, оборудование верхней части дефлегматора двумя секциями тепломассообменных элементов, которые соединяют линиями подачи газа и конденсата с блоком низкотемпературной сепарации, а также линиями вывода газа и конденсата с блоком рекуперации холода и блоком стабилизации конденсата, соответственно, позволяет осуществить дефлегмацию охлажденного газа, поступающего из блока рекуперации холода в условиях его дополнительного охлаждения газом и конденсатом низкотемпературной сепарации, что приводит к углубленному извлечению тяжелых углеводородов на промежуточной ступени сепарации и повышению эффективности дроссельного эффекта, а также к повышению эффективности фазового разделения углеводородов за счет реализации многократной конденсации.
Модернизация действующей установки низкотемпературной сепарации газа по предлагаемому способу требует установки одного дополнительного устройства, не являющегося энергопотребляющим, и не приводит к увеличению эксплуатационных расходов.
Дополнительным эффектом является более полная рекуперация холода, получаемого при редуцировании, увеличение эффективности низкотемпературной сепарации и снижение требуемого давления сырого газа на входе в установку.
В качестве дефлегматора может быть использован, например, вертикальный емкостной аппарат, верхняя часть которого оборудована секциями тепломассообменных элементов, во внутреннее пространство которых подают в качестве хладагента газ и конденсат низкотемпературной сепарации, при этом на наружных вертикальных поверхностях тепломассообменных элементов происходит конденсация тяжелых компонентов (флегмы) из охлаждаемого газа, а также фракционирование флегмы, стекающей в виде пленки противотоком к потоку газа, что приводит к уменьшению содержания легких компонентов и увеличению содержания тяжелых компонентов в конденсате и увеличению степени их извлечения.
На схеме показан способ осуществления модернизации действующей установки низкотемпературной сепарации газа, состоящей из блока входной сепарации 1, блока рекуперации холода 2, узла редуцирования 3, блока низкотемпературной сепарации 4 и блока стабилизации конденсата 5, включающей также линии 6 подачи охлажденного газа в узел редуцирования, 7 подачи газа низкотемпературной сепарации в блок рекуперации холода и 8 подачи конденсата низкотемпературной сепарации в блок стабилизации конденсата 5. Кроме того, модернизируемая установка низкотемпературной сепарации газа может включать линию 9 подачи газа выветривания в узел редуцирования 3 и линию 10 подачи конденсата промежуточной сепарации в блок стабилизации конденсата 5 (показано штрихпунктиром) при наличии промежуточного сепаратора в составе блока рекуперации холода 2.
При модернизации дефлегматор 11 подключают к линии 6 подачи охлажденного газа в узел редуцирования в точках 12 и 13 для соединения дефлегматора с действующей установкой линиями подачи охлажденного газа и вывода газа дефлегмации соответственно, а также соединяют линией 14 вывода флегмы с блоком стабилизации конденсата.
Верхняя часть дефлегматора 11 оборудована двумя секциями тепломассообменных элементов, которые подключают к действующей установке линиями подачи и вывода газа и конденсата низкотемпературной сепарации к линии 7 подачи газа низкотемпературной сепарации в блок рекуперации холода (в точках 15 и 16) и к линии 8 подачи конденсата низкотемпературной сепарации в блок стабилизации конденсата (в точках 17 и 18). При этом движение технологических сред между указанными точками подключения дефлегматора к действующей установке перекрывают с помощью запорной арматуры (на схеме не пронумерована).
Модернизированная установка работает следующим образом. Сырой газ I поступает в блок входной сепарации 1, из которого в блок стабилизации конденсата 5 подают конденсат II, а в блок рекуперации холода 2 подают газ III, который после охлаждения поступает в дефлегматор 11, в верхней части которого подвергается дефлегмации за счет охлаждения газом IV и конденсатом V низкотемпературной сепарации, подаваемыми во внутреннее пространство секций тепломассообменных элементов по линиям 19 и 20 соответственно, с получением газа дефлегмации VI, подаваемого в узел редуцирования 3, и флегмы VII, подаваемой по линии 14 в блок стабилизации конденсата 5. Нагретый в дефлегматоре газ низкотемпературной сепарации IV дополнительно нагревают в блоке рекуперации холода 2 и выводят VIII в качестве товарного. Конденсат низкотемпературной сепарации V нагревают в дефлегматоре и подают в блок стабилизации конденсата 5.
Из блока стабилизации конденсата выводят товарный конденсат IX и газ выветривания X, который может быть выведен с установки для утилизации или по линии 9 подан в узел редуцирования 3. Кроме того, из блока рекуперации холода 2 по линии 10 в блок сепарации конденсата 5 может подаваться конденсат промежуточной сепарации XI.
Дефлегматор и линии, подключаемые при модернизации, обозначены штриховыми линиями. Линии ввода ингибитора гидратообразования и вывода отработанного водного раствора ингибитора гидратообразования на схеме не показаны.
Пример
3
3
3
3+
Сырой газ состава, % об.: углекислый газ 0,07; метан 76,83; этан 6,26; пропан 3,0; изо-бутан 0,63; н-бутан 0,66; изо-пентан 0,23; н-пентан 0,20, гексан и высшие 2,04, в количестве 176,1 тыс. нм/час при температуре 25°C и давлении 5,0 МПа подают на установку комплексной подготовки газа, где его сепарируют в блоке входных сепараторов с получением 152,0 тыс. нм/час, охлаждают в блоке рекуперации холода, в который в качестве хладагента подают газ низкотемпературной сепарации, дросселируют его до 2,7 МПа на узле редуцирования и сепарируют в блоке низкотемпературной сепарации с получением 151,8 тыс. нм/час газа низкотемпературной сепарации, который нагревают сырым газом в блоке рекуперации холода и выводят с установки в качестве товарного газа, и 712,1 кг/час конденсата низкотемпературной сепарации, который направляют в блок стабилизации конденсата. Степень извлечения углеводородов С составила 50,2%.
Температура точки росы по воде товарного газа равна 16°C, температура точки росы по углеводородам 10°C, т.е. подготовленный газ, не соответствует требованиям СТО Газпром 089-2010, требуется модернизация установки.
3
3
Согласно предложенному способу модернизация установки проводится путем установки дефлегматора на линии подачи охлажденного газа в узел редуцирования. При этом охлажденный газ после блока рекуперации холода подают в нижнюю часть дефлегматора с двумя встроенными тепломассообменными секциями, в которые в качестве хладагентов подают газ и конденсат низкотемпературной сепарации. С верха дефлегматора выводят газ дефлегмации в количестве 150,9 тыс. нм/час, дросселируют на узле редуцирования до 2,7 МПа и сепарируют в блоке низкотемпературной сепарации при температуре с получением 149,8 тыс. нм/час газа низкотемпературной сепарации, который для нагрева направляют последовательно в соответствующую тепломассообменную секцию дефлегматора и блок рекуперации холода и выводят с установки в качестве товарного газа, и 2333 кг/час конденсата низкотемпературной сепарации, который после нагрева в дефлегматоре подают в блок стабилизации конденсата.
Из низа дефлегматора выводят флегму в количестве 2796 кг/час, которую смешивают с нагретым конденсатом низкотемпературной сепарации и направляют в блок стабилизации конденсата.
3+
После проведения модернизации температура точки росы подготовленного газа по воде составила -26°C, а по углеводородам -29°C. Степень извлечения углеводородов С составила 67,2%.
4+
В аналогичных условиях в способе по прототипу потребовалась установка холодильной машины мощностью 3,5 МВт, а степень извлечения углеводородов С составила 63,8%.
Таким образом, предложенный способ модернизации действующей установки низкотемпературной сепарации газа позволяет увеличить степень извлечения тяжелых компонентов и осуществить модернизацию без увеличения эксплуатационных затрат.