УСТАНОВКА ОЧИСТКИ МАЛОСЕРНИСТОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА

Заявляемая полезная модель относится к технике промысловой обработки малосернистых природных газов на установках низкотемпературной сепарации (НТС) и может использоваться для очистки газа от сероводорода при давлениях и температурах, достаточных для образования гидратов углеводородных газов.
В технике известны установки для очистки малосернистых природных газов от сероводорода, в которых процесс проводится с помощью физических растворителей в противоточных абсорберах.
Известна установка абсорбционной очистки газа от сероводорода метанолом (А.И.Гриценко, И.А.Галанин, Л.М.Зиновьева, В.И.Мурин Очистка газов от сернистых соединений при эксплуатации газовых месторождений, «НЕДРА», 1985, с.146), которая включает двухступенчатый абсорбер, десорбер после первой ступени абсорбции, десорбер после второй ступени абсорбции, насосы для подачи метанола в абсорбер, холодильную установку, рекуперативные теплообменники и емкости для свежего и отработанного абсорбента. Метанол является хорошим ингибитором гидратообразования, что позволяет применять его при условиях (давление и температура) достаточных для образования гидратов углеводородных газов.
Основными недостатками установки является:
- необходимость проводить процесс очистки газа от сероводорода при отрицательных температурах (минус 40-60 С) для уменьшения потерь метанола;
- сложность технологической схемы;
- большие потери метанола с очищенным газом;
высока растворимость углеводородов в метаноле, особенно при низких температурах, усложняет процессы регенерации и ведет к потерям метанола и углеводородов.
Серьезным недостатком является то, что метанол является сильнодействующим ядом, что усложняет его применение в условиях промысла.
Перечисленные причины не позволяют применять эти установки в условиях промысла.
Известна абсорбционная установка очистки газа от сероводорода с использованием процесса «ФЛЮОР» (А.И.Гриценко, И.А.Галанин, Л.М.Зиновьева, В.И.Мурин Очистка газов от сернистых соединений при эксплуатации газовых месторождений, «НЕДРА», 1985, с.148)), в состав которой входят: эжектор, абсорбционная колонна, сепараторы среднего и низкого давлений, насос, регенератор.
Для очистки применяют, в основном, пропилен-карбонат, но можно использовать и другие растворители- триацетат глицерина, бутоксидиэтилен и др.
2
Недостатком установки является то, что ее экономично применять только при высоких концентрациях сероводорода в обрабатываемом газе, при парциальном давлении 2-4 кгс/см,
Существенным недостатком являются потери очищенного газа при проведении регенерации абсорбента, и недостаточная степень извлечения сероводорода при одноступенчатой абсорбции. Многоступенчатая абсорбция усложняет и удорожает установку и делает ее не рентабельной в условиях промысла.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является установка «Пуризол» (А.Л.Коуль, Ф.С.Ризенфельд Очистка газа, «НЕДРА», М., 1968, стр.386).
Установка включает абсорбер, колонну дросселирования, регенератор, теплообменник, паровой подогреватель, два компрессора и циркуляционные насосы.
В качестве абсорбента на установке используется N-метилпирролидон.
2
Абсорбция сероводорода проводится при температуре газа 20-35°С и давлении 50-70 кгс/см.
Однако, установка имеет ряд существенных недостатков, которые не позволяют использовать ее в условиях промысла при обработке газа на НТС.
Основными недостатками являются следующие:
- установка требует большое количество специального технологического оборудования (компрессоры, теплообменники, нагреватели, котельная и др.), что требует значительных энергетических затрат и удорожает процесс;
- Большое количество взаимосвязанного технологического оборудования усложняет регулирование процессов особенно в условиях промысла при переменной нагрузке установки по обрабатываемому газу (изменяется дебит скважин по газу, число работающих скважин, концентрация сероводорода в обрабатываемом газе и др.).
- исключается возможность использования на установке очистки газа от сероводорода технологического оборудования НТС;
2
- установку нельзя применять для очистки газа при условиях достаточных для образования гидратов углеводородных газов (при давлениях 50-70 кгс/см и температурах 20-35°С газовые гидраты не образуются).
- Эксплуатация установки связана с большими потерями абсорбента как при абсорбции сероводорода, так и на стадии тепловой регенерации его.
Целью заявляемой полезной модели является устранение недостатков прототипа и решение ряда задач, которые возникают при промысловой обработке малосернистого газа в условиях (давление, температура) возможного образования гидратов углеводородных газов. Этими проблемами являются следующие:
- установка должна обеспечивать не только необходимую степень очистки газа от сероводорода, но и не требовать сложного и энергоемкого оборудования;
- Для обеспечения нормальной работы НТС установка очистки газа от сероводорода должна располагаться перед НТС, т.е. работать при максимально-возможном давлении газа;
- Поскольку установка должна располагаться непосредственно на газовом промысле ее производительность по обрабатываемому газу определяется дебитом и числом газовых скважин, работающих на данный промысел. Решение этой задачи требует, чтобы работа установки очистки газа от сероводорода при переменной производительности (периодическое отключение или включение скважин), обеспечивалась минимальным количеством необходимых технологических процессов, которые требуют одновременной регулировки по различным параметрам.
Сущность заявляемой полезной модели выражаются в совокупности существенных признаков, которые позволяют решить ряд задач, возникающих при добыче малосернистых газов, и основными из которых являются следующие:
- Установка для очистки малосернистого газа от сероводорода используется только на промыслах, где для обработки газа применяется низкотемпературная сепарация. Это позволяет исключить из состава установки специальное технологическое оборудование (дегазатор, теплообменники, котельную и др.) необходимое для регенерации абсорбента и использовать для этих целей технологическое оборудование НТС, что упрощает и удешевляет установку.
- Использование в качестве абсорбента смеси жидких предельных углеводородов позволяет проводить процесс очистки газа от сероводорода при условиях (давление и температура), при которых могут образовываться гидраты углеводородных газов. Этот эффект достигается за счет установки перед абсорбером сепаратора, в котором от газа отделяются вода, углеводородный конденсат, насыщенный газом, и другие жидкие и твердые примеси. Это приводит к тому, что при абсорбции сероводорода смесью предельных углеводородов в абсорбере гидраты углеводородных газов не образуются.
- В отличии от известных в заявляемой установке применяется насадочный абсорбер с затопленной насадкой, что обеспечивает максимальные коэффициенты массопередачи, и что, в свою очередь, снижает стоимость абсорбера за счет уменьшения металлоемкости по сравнению с тарельчатыми абсорберами.
- Поддержание оптимального количества жидкости в абсорбере поддерживается за счет специальной измерительной камеры для замера гидравлического сопротивления абсорбера, которая устанавливается непосредственно у абсорбера, имеет длину, равную высоте абсорбера, и которая подсоединяется к нижней части абсорбера ниже штуцера вывода жидкости из него, а верхний конец камеры подсоединяется к трубопроводу выхода газа из абсорбера.
- Для обеспечения работы насадочного абсорбера с затопленной насадкой штуцер ввода газа в него расположен в нижней части аппарата выше штуцера вывода жидкости из него. Это исключает возможность попадания газа в трубопровод выхода жидкости из абсорбера. Штуцер входа газа в абсорбер соединяется со штуцером выхода газа из сепаратора, а выход газа из абсорбера соединяется с трубопроводом подачи газа на НТС.
- Штуцер выхода жидкости из абсорбера соединяется с трубопроводом выхода жидкости из сепаратора, что позволяет проводить обработку получаемых жидкостей одним потоком на установке НТС
Такое соединение абсорбера с аппаратами НТС позволяет полностью использовать технологическое оборудование установки НТС для целей регенерации абсорбента упростить и удешевить установку.
- Поскольку в качестве абсорбента на установке используется смесь предельных углеводородов, насос для подачи жидкости устанавливается ниже уровня жидкости в емкости со свежим абсорбентом для исключения образования жидкой фазы во всасывающем патрубке насоса.
Технический результат от реализации заявляемой полезной модели определяется возможностью разработки газоконденсатных месторождений, с использованием установки очистки газа от сероводорода, которая исключает потери добываемого газа и отличается от известных установок низкой металлоемкостью и энергоемкостью технологического оборудования.
На фигуре приводится принципиальная схема заявляемой установки очистки малосернистого газа от сероводорода.
Установка включает сепаратор 1, абсорбер 2, насос 3, емкость для свежего абсорбента 4, измерительную камеру 5.
Технологические аппараты соединяются трубопроводами следующим образом.
Газовая скважина трубопроводом соединяется со штуцером входа газа в сепаратор 1, а штуцер выхода газа из сепаратора 1 соединяется с нижней частью абсорбера 2 при этом штуцер выхода газа из абсорбера 2 соединяется со входом газа на установку НТС. Нижний штуцер емкости для свежего абсорбента 4 соединяется со всасывающим патрубком насоса 3, нагнетательный патрубок которого соединяется со штуцером поступления абсорбента в верхней части абсорбера 2. Штуцера вывода жидкости из сепаратора 1 и отработанного абсорбента из абсорбера 2 соединяются между собой трубопроводом и соединяются с узлом переработки жидкости на установке НТС. Измерительная камера, высота которой равна высоте абсорбера 2 и расположенная в непосредственной близости от него подсоединяется к абсорберу в нижней его части. Штуцер ввода газа в нижней части абсорбера 2 располагается выше штуцера вывода отработанного абсорбента, который располагается выше нижнего штуцера измерительной камеры 5, а верхний штуцер измерительной камеры 5 соединяется с трубопроводом выхода газа из абсорбера 2.
Установка работает следующим образом.
Со скважины газ, содержащий сероводород, поступает по трубопроводу в сепаратор 1, где от него отделяются жидкие и твердые примеси, из сепаратора 1 газ поступает в нижнюю часть насадочного абсорбера 2, в верхнюю часть абсорбера 2 насосом 3 из емкости 4 подается свежий абсорбент из смеси жидких предельных углеводородов. Гидравлическое сопротивление абсорбера регулируется с помощью измерительной камеры 5. Очищенный от сероводорода газ отводится с верхней части абсорбебра 2 для дальнейшей обработки на установке НТС, а отработанный абсорбент с нижней части абсорбера отводится по трубопроводу, который соединяется с трубопроводом, по которому жидкость выводится из сепаратора 1 для дальнейшей обработки на оборудовании установки НТС.
3
3
3
На Добринском газоконденсатном месторождении добывается газ в количестве 10000 м/час, содержащий до 400 мг/м сероводорода (малосернистый газ) и до 300 г/м углеводородного конденсата. Газ на промысле обрабатывается на установке НТС, что позволяет получать товарный углеводородный конденсат, удаление сероводорода из газа предусматривалась впрыском в поток газа реагента, который по стоимости выше, чем получаемая реализация от товарного газа, поэтому газ в настоящее время, сжигается на факеле, что причиняет предприятию большой ущерб.
Реализация заявляемой установки очистки газа от сероводорода с использованием в качестве абсорбента смеси жидких предельных углеводородов, которые получаются на установке НТС промысла, позволяет очищать газ от сероводорода и реализовывать его как товарную продукцию.
Установка работает следующим образом.
2
2
3
Газ со скважин поступает при давлении 160 кгс/см и температуре 15С в сепаратор 1, от него отделяются жидкие и твердые примеси. Очищенный от примесей газ из сепаратора 1 поступает в нижнюю часть абсорбера 2 где при давлении 120 кгс/см и температуре 12°С контактирует со смесью жидких предельных углеводородов, которые подаются в верхнюю часть абсорбера насосом 3 в количестве 6 м/час. Очищенный от сероводорода газ с верхней части абсорбера подается на установку НТС, где из него извлекаются пары воды и тяжелых углеводородов. Отработанный абсорбент из абсорбера 2 смешивается с жидкостью, которая выводится из сепаратора 1 и направляется на установку НТС, где подвергается стабилизации. Часть получаемого товарного углеводородного конденсата, который состоит из смеси предельных углеводородов, отводится в емкость для свежего абсорбента 4. Таким образом, на установке используется в качестве абсорбента сероводорода продукция промысла, которая получается на установке НТС. Это исключает необходимость приобретения абсорбента со стороны.
Экономический эффект от реализации заявляемой полезной модели составит более 100 млн. руб. в год.