УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована на узлах промысловой подготовки нефти для переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) или иных углеводородных газов низкого давления от 0,02 МПа, с целью получения углеводородного конденсата (ШФЛУ - широкой фракции легких углеводородов, СПБТ - смеси пропана и бутана технических) и топливного газа.
Известна установка для подготовки попутного нефтяного газа низкого давления (RU патент №99600), преимущественно от 0,6 до 1,3 МПа, содержащая сепаратор предварительной очистки газа, теплообменники-сепараторы первой и второй ступеней очистки соединенные с накопительной емкостью конденсата. В качестве генератора холода используется охлаждаемая вихревая труба. Согласно полезной модели установка снабжена узлом ввода ингибитора гидратообразования. Сущность полезной модели заключается в следующем: предлагаемая установка позволяет при прохождении газа по технологической цепи провести предварительную очистку входящего ПНГ от капель углеводородного и водяного конденсата в первичном сепараторе, предотвратить образование газогидратов, провести охлаждение входящего ПНГ в теплообменниках холодным потоком от вихревой трубы и очистку ПНГ от капель конденсата.
Недостатком описанной установки является то, что в вихревой трубе конденсирующих газов, генерируется мелкодисперсный туман, причем размеры капель конденсата лежат в диапазоне от 0,1 до 0,6 мкм, что делает сепарацию и отвод образовавшегося конденсата в камере энергетического разделения недостаточно эффективным. В связи с этим при осушке ПНГ с давлением от 0,6 до 1,3 МПа вихревая труба используется практически только для генерации холода, а охлаждение, конденсация и сепарация основного количества конденсата из потока газа производится в теплообменниках-сепараторах. Таким образом эффективность работы установки зависит от эффективности работы вихревой трубы в качестве генератора холода и от стабильно эффективной работы теплообменников-сепараторов, что обеспечить затруднительно учитывая нестабильный объемный и фазовый состав перерабатываемых попутных нефтяных газов. Предлагаемая установка ограничена в применении на объектах с давлениями газов менее 0,6 МПа и наличии в исходных газах серосодержащих соединений.
Известна установка для утилизации легких фракций нефтепродуктов, содержащая сепаратор, конденсатор, холодильную установку и емкость приема конденсата, с которой соединен выход из сепаратора, при этом конденсатор соединен с холодильной установкой [см. Авторское свидетельство СССР №1773810, МПК В65D 90/30, 1990 г.].
Недостатком установки является то, что она предназначена для очистки газа, несклонного к гидратообразованию. При использовании ее для очистки ПНГ на узлах промысловой подготовки нефти, происходит гидратообразование и обмерзание конденсатора, что ведет к нарушению технологического процесса и аварии.
Наличие в ПНГ серосодержащих соединений вызывает коррозию трубопроводов, проточной части компрессора, применение известной установки на узлах промысловой подготовки нефти для подготовки (осушки) ПНГ, характеризующегося наличием серосодержащих соединений, склонностью к гидратообразованию не представляется целесообразным.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели, принятой за прототип, является установка для подготовки попутного нефтяного газа (RU патент 99347), преимущественно от 0,02 до 0,2 МПа, содержащей сепаратор, конденсатор, холодильную установку и емкость приема конденсата, с которой соединены выход конденсата из сепаратора и конденсатора, при этом конденсатор соединен с холодильной установкой, согласно полезной модели она снабжена сепаратором предварительной очистки газа, узлом ввода ингибитора предупреждения образования газогидратов, кроме того, в нее введен блок абсорбционной сероочистки, вход в который соединен с выходом сепаратора предварительной очистки, а выход - соединен с входом в узел ввода ингибитора гидратообразования.
Применение известной установки позволяет при прохождении газа по технологической цепи провести предварительную очистку входящего ПНГ от капель углеводородного и водяного конденсата в сепараторе первичной очистки, предотвратить образование газогидратов путем ввода ингибиторов гидратообразования, провести охлаждение входящего ПНГ, конденсацию и сепарацию основного количества углеводородного конденсата в теплообменниках-конденсаторах холодным потоком от холодильной установки. Позволяет работать с серосодержащими газами.
Недостатками известной установки являются высокое энергопотребление холодильной установки. Неэффективное разделение газожидкостной углеводородной смеси в теплообменниках-конденсаторах, большие потери ингибитора гидратообразования, получение углеводородного конденсата нестабильного состава.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении эффективности работы установки для переработки ПНГ низкого давления, включая и ПНГ с серосодержащими соединениями, с целью получения целевых продуктов: смесь пропана и бутана технического (СПБТ) или широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) и топливного газа пригодного для закачки в магистральный трубопровод или использования в качестве топлива для газопоршневых электростанций непосредственно в местах получения ПНГ.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать известную установку для переработки попутного нефтяного газа низкого давления преимущественно от 0,02 МПа, содержащей устройство эжекции газа в жидкость, напорный насос, сепаратор «газ - жидкость», устройство абсорбционной сероочистки, теплообменник «жидкость - жидкость», теплообменник «газ - жидкость», теплообменник «газ - газ», устройство регенерации и подачи ингибитора гидратообразования, генераторов холода: воду, атмосферный воздух, вихревую трубу и холодильную машину, разделитель «газ - углеводородный конденсат - жидкость», сепаратор «углеводородный конденсат - газ», емкость сбора углеводородного конденсата.
Сущность полезной модели заключается в следующем: предлагаемая установка позволяет эффективно перерабатывать ПНГ с начальным давлением от 0,02 МПа за счет подъема давления эжекцией газа в жидкость, в процессе прохождения технологической цепи установка позволяет провести предварительную очистку входящего ПНГ от капель водяного конденсата в сепараторе первичной очистки «жидкость - газ», очистить газ от серосодержащих соединений в устройстве абсорбционной сероочистки или в системе эжекции путем использования в качестве рабочей жидкости водных растворов диэтиленгликоля, диэтаноламина и т.п., предотвратить образование газогидратов путем ввода ингибиторов гидратообразования и одновременно исключить их потери за счет наличия узла регенерации, провести контролируемое охлаждение входящего ПНГ под контролируемым давлением в теплообменниках за счет холода вырабатываемого вихревой трубой и холодильной машиной, осуществить выделение конечного продукта ШФЛУ или СПБТ и топливного газа в трехфазном разделителе «газ - углеводородный конденсат - жидкость (насыщенная ингибитором гидратообразования)», а так же стабилизировать полученный продукт в сепараторе конечной очистки «углеводородный конденсат - газ».
На чертеже представлена схема установки переработки попутного нефтяного газа низкого давления.
Установка для переработки попутного нефтяного газа низкого давления содержит устройство подъема давления газа которое состоит из эжектора 1 соединенного с трубопроводом подачи ПНГ и трубопроводом подачи рабочей жидкости, выход эжектора соединен с корпусом сепаратора первичной очистки 2, выход для рабочей жидкости сепаратора 2 соединен с входом в теплообменник 3, выход для рабочей жидкости теплообменника 3 соединен с входом питательного центробежного насоса 4, выход которого соединен с входом для рабочей жидкости эжектора 1. Выход для углеводородного газа сепаратора первичной очистки 2 соединен с входом для газа теплообменника 6 (жидкость - газа или воздух газ) и через байпас с входом в устройство абсорбционной сероочистки 5, выход для газа из устройства 5 соединен с входом для теплоносителя теплообменника 6, выход теплоносителя теплообменника 6 соединен с входом для теплоносителя теплообменника 7 вихревой трубы, выход для теплоносителя теплообменника 7 соединен с входом для теплоносителя теплообменника 8 холодильной машины 13 и через байпас с трехфазным разделителем 9. Вход для хладагента теплообменника 7 соединен с выходом холодного потока вихревой трубы 10, выход для хладагента теплообменника 7 соединен с потребителем топливного газа. Выход для теплоносителя теплообменника 8 соединен с входом в трехфазный разделитель 9. Вход для хладагента теплообменника 8 соединен с выходом для хладагента холодильной машины 13, выход для хладагента теплообменника 8 соединен с входом для хладагента холодильной машины 13. Выход для газа трехфазного разделителя 9 соединен с входом в вихревую трубу 10. Выход холодного потока вихревой трубы 10 соединен с входом для хладагента теплообменника 7, выход горячего потока вихревой трубы 10 соединен с выходом для хладагента теплообменника 7. Выход для жидкости трехфазного разделителя 9 соединен с входом для жидкости устройства регенерации ингибитора гидратообразования 11, выход для ингибитора гидратообразования устройства регенерации 11 соединен с входом для теплоносителя теплообменника 6. Выход для углеводородного конденсата (ШФЛУ или СПБТ) трехфазного разделителя 9 соединен с входом для конденсата сепаратора конечной очистки 12, выход для конденсата сепаратора 12 соединен с емкостью приема конденсата 14. Выход для газа сепаратора 12 соединен с выходом для хладагента теплообменника 7 и через байпас с трубопроводом подачи ПНГ в эжектор 1.
Установка для переработки попутного нефтяного газа низкого давления работает следующим образом.
Влажный попутный газ низкого давления от 0,02 МПа. поступает в эжектор 1 в качестве пассивного потока. Активным потоком является циркулирующая жидкость, которая подается в эжектор насосом 4 под давлением от 3 до 8 МПа. В результате эжектирования выходящее давление газожидкостной смеси поднимается и может регулироваться от 0,5 до 1,5 МПа.
Далее газожидкостная смесь поступает в сепаратор первичной очистки 2, где происходит отделение углеводородного газа от жидкой водной фазы.
Выходящая из сепаратора 2 вода охлаждается в теплообменнике 3 технической водой или атмосферным воздухом в случае применения аппарата воздушного охлаждения (АВО) для поддержания постоянной температуры активной жидкости, т.к. в результате эжектирования выходящая газожидкостная смесь нагревается от 3 до 5°С и поэтому необходим постоянный отвод полученного тепла для стабилизации процесса переработки газа. Затем вода поступает на всас насоса 4 и далее подается на вход в эжектор.
Газ избыточным давлением от 0,5 до 1,5 МПа из сепаратора 2 охлаждается в теплообменнике 6 технической водой или атмосферным воздухом в случае применения аппарата воздушного охлаждения (АВО), затем охлаждается в теплообменнике 7 холодным потоком вихревой трубы 10, а затем доохлождается в теплообменнике 8 холодильной машины 13 до расчетной температуры в зависимости от требований к объему и компонентному составу получаемого конденсата и направляется в трехфазный разделитель 9. Для предотвращения образования гидратов, перед началом охлаждения в теплообменнике 6, в газ впрыскивается ингибитор гидратообразования (диэтиленгликоль и т.п.).
В трехфазном разделителе 9 происходит выделение углеводородного конденсата (СПБТ или ШФЛУ) из газа, отделение его от насыщенного раствора ингибитора гидратообразования и отвод в накопительную емкость 14 или в сепаратор конечной очистки. Газ из трехфазного разделителя 9 под давлением от 0,4 до 1,4 МПа подается в вихревую трубу 10 для охлаждения и затем, пройдя теплообменник вихревой трубы 7 в качестве хладагента, направляется потребителю. Вихревая труба 10 помимо выработки холодного потока газа вырабатывает так же и горячий поток, который смешивается с хладагентом на выходе из теплообменника вихревой трубы 7. Насыщенный раствор ингибитора гидратообразования из трехфазного разделителя 9 направляется в устройство регенерации 11, в котором из него выпариваются излишки воды, после чего насосом регенерированный ингибитор гидратообразования снова подается на впрыск перед теплообменником 6.
В случае необходимости доведения давления насыщенных паров полученного углеводородного конденсата до определенных требований, конденсат из трехфазного разделителя 9 направляется в сепаратор конечной очистки 12 для выветривания испарившихся легких углеводородов, где сбрасывается давление и происходит выделение легких этан-пропан-бутановой фракций. Выделенный в сепараторе 12 газ направляется на смешение с потоком газа из теплообменника 7 для передачи потребителю или через байпас на смешение с сырьевым попутным газом и далее на вход эжектора 1, а жидкий конденсат в виде СПБТ или ШФЛУ отводится в накопительную емкость 14.
При использовании установки для очистки ПНГ с серосодержащими соединениями, сероочистку возможно осуществить за счет применения в качестве активного потока, для эжектора 1, вместо воды растворы диэтиленгликоля, триэтиленгликоля, диэтаноламина, монометиламина нейтрализующие серосодержащие соединения или в случае значительных концентраций серосодержащих соединений использовать устройство абсорбционной сероочистки 5 для чего газ после сепаратора первичной очистки 2 поступает в устройство абсорбционной сероочистки 5, а очищенный от серосодержащих соединений газ поступает на вход теплообменника 6. Далее процесс происходит по вышеописанной технологии.
В случае отказа от холодильной машины 13 для генерации холода или при иной необходимости установка может эксплуатироваться на холоде, генерируемым вихревой трубой 10.
Переработанный таким образом газ может подаваться в магистральный газопровод, в поршневые энергетические установки, в виде топлива для технологических установок и котельных. Полученный конденсат в виде СПБТ или ШФЛУ потребителю.