ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА В УСТАНОВКЕ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА В СИНТЕТИЧЕСКУЮ НЕФТЬ НА ГРАВИТАЦИОННОЙ ПЛАТФОРМЕ GTL
TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR PRODUCTION OF SYNTHESIS GAS IN PROCESSING PLANT FOR ASSOCIATED OIL GAS INTO SYNTHETIC OIL ON GTL GRAVITY PLATFORM

Изобретение относится к области переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) на газохимических установках, размещаемых на удаленных шельфовых месторождениях, и касается вопроса, связанного со стабильностью работы оборудования по производству синтетических жидких углеводородов.
Процесс переработки попутного нефтяного газа в синтетические углеводороды (процесс GTL) проходит в два этапа: на первом ПНГ конвертируется в синтез-газ, а на втором синтез-газ преобразуется в реакторе Фишера-Тропша в синтетические углеводороды. Процесс реализуется с 20-х гг. XX века.
Для подавляющего числа объектов по добыче нефти характерна неравномерность дебита попутного нефтяного газа в зависимости от сезона, срока эксплуатации месторождения и других факторов.
Потребление попутного нефтяного газа в качестве топливного газа для энергетического комплекса платформы и для общеплатформенных нужд также изменяется в широком диапазоне в зависимости от сезона и других факторов.
В результате дебит газа, поступающего на переработку, является непостоянным и уменьшается до 50% от максимального значения.
Известно, что установки, использующие каталитические процессы, в том числе газохимические, имеют ограничение по количеству перерабатываемого сырья до ±(10÷20) % от средних показателей. Это связано с необходимостью обеспечения заданных объемных скоростей подачи газов на катализаторы химических процессов в реакторах установки.
Использование существующих подходов к проектированию и выбору оборудования газохимических установок не позволяет создать установки, которые без изменения количества работающих реакторов и другого технологического оборудования пригодны к переработке газа, дебит которого непостоянен и изменяется до±50% от средних показателей.
Из уровня техники известно, что процесс парциального окисления метана и его гомологов малочувствителен к разбавлению и протекает в широких пределах соотношения углеводородов и окислителя. С наибольшей эффективностью процесс каталитического парциального окисления протекает при изменении содержания в сырье: углеводородов 5÷30 об. %, кислорода 5÷40 об. %, инертных компонентов (азота и прочих газов) - до 90 об. % (см. патенты РФ №2158711, №2204434, №2433950, №2538971, №2350386).
Известен технологический комплекс для получения синтез-газа (патент РФ №2480400), содержащий пространственно разнесенные и герметично связанные между собой системой трубопроводов узел подачи обрабатываемого углеводородного газа, реактор синтез-газа со смесителем углеводородного газа с воздухом, реактор синтетического топлива, устройство компримирования воздуха (воздушный компрессор) и снабженный программно-организованной и коррелируемой в процессе получения синтез-газа системой управления -прототип.
Недостатком известного технологического комплекса является тот факт, что с помощью него возможна переработка углеводородного сырья только фиксированного расхода без возможности регулирования его производительности в нужных пределах для нефтегазового месторождения с неравномерным дебитом добычи попутного нефтяного газа и его потребления на собственные нужды.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения стабильности работы оборудования по производству синтетических жидких углеводородов (реактора Фишера-Тропша) путем обеспечения постоянного количества получаемого синтез-газа при неравномерном дебите поступающего на переработку ПНГ.
Для этого в технологический комплекс получения синтез-газа в установке по переработке попутного нефтяного газа в синтетическую нефть на гравитационной платформе GTL, включающий узел подачи попутного нефтяного газа, воздушный компрессор, реактор синтез-газа, содержащий смеситель попутного нефтяного газа с воздухом, соединенный трубопроводом с узлом подачи попутного нефтяного газа, и следующий за ним каталитический пакет, имеющий выходной трубопровод подачи полученного синтез-газа потребителю, в частности блоку синтеза Фишера-Тропша, и программно-организованную систему управления, связанную с узлом подачи попутного нефтяного газа, по изобретению введены связанная с воздушным компрессором трубопроводом установка получения кислорода из воздуха и соединенный с ней трубопроводом узел регулирования расхода подачи выделенного кислорода в реактор синтез-газа. При этом вход указанного узла регулирования расхода подачи выделенного кислорода соединен трубопроводом также с воздушным компрессором, а его выход - соответственно со смесителем газа с воздухом реактора синтез-газа. Причем указанный узел регулирования расхода подачи выделенного кислорода связан с упомянутой системой управления.
Введение в состав комплекса установки получения кислорода из воздуха обеспечивает подачу чистого кислорода (99,5 об. %), а добавление узла регулирования расхода выделенного кислорода позволяет регулировать степень обогащения воздуха, поступающего в смеситель реактора синтез-газа, что приводит к обеспечению постоянства количества получаемого синтез-газа при неравномерном дебите поступающего на переработку ПНГ.
Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором изображена принципиальная схема технологического комплекса получения синтез-газа в установке по переработке попутного нефтяного газа в синтетическую нефть на гравитационной платформе.
Технологический комплекс получения синтез-газа в установке по переработке попутного нефтяного газа в синтетическую нефть на гравитационной платформе GTL включает узел подачи ПНГ 1, реактор синтез-газа 2, содержащий смеситель 3 ПНГ с обогащенным воздухом, связанный трубопроводом с узлом подачи ПНГ 1, и каталитический пакет 4, выход которого соединен трубопроводом с блоком синтеза Фишера-Тропша 5. Комплекс содержит программно-организованную систему управления (ПОСУ) 6, воздушный компрессор 7, связанную трубопроводом с воздушным компрессором 7 установку получения кислорода из воздуха 8 и соединенный с ней (8) трубопроводом узел регулирования расхода подачи выделенного кислорода 9 в реактор синтез-газа 2. При этом вход указанного узла регулирования 9 соединен трубопроводом также с воздушным компрессором 7, а его выход - соответственно со смесителем 3 ПНГ с обогащенным воздухом реактора синтез-газа 2. Причем упомянутый узел 9 и узел подачи ПНГ 1 связаны с ПОСУ 6.
Технологический комплекс получения синтез-газа в установке по переработке попутного нефтяного газа в синтетическую нефть на гравитационной платформе GTL работает следующим образом.
ПНГ поступает на переработку через узел подачи ПНГ 1, где ведется количественный учет расхода газа и откуда он поступает в смеситель 3 реактора синтез-газа 2. Воздух, забираемый из атмосферы, подвергается сжатию в воздушном компрессоре 7. Сжатый воздух на выходе компрессора 7 подается по трубопроводу в установку 8 получения кислорода из воздуха, откуда выделенный из воздуха кислород направляется по трубопроводу в узел регулирования расхода 9, где смешивается с воздухом, поступающим из воздушного компрессора 7, обогащая его. Из узла регулирования расхода подачи выделенного кислорода 9 обогащенный воздух направляется в смеситель 3 реактора синтез-газа 2 для смешения с ПНГ. Образовавшаяся в смесителе 3 газовоздушная реакционная смесь поступает в каталитический пакет 4, где происходит образование синтез-газа, который далее подается в блок синтеза Фишера-Тропша 5, где в результате проведения реакции Фишера-Тропша синтез-газ преобразуется в синтетическую нефть.
Степень обогащения воздуха кислородом в узле регулирования расхода подачи выделенного кислорода 9 регулируется входящей в состав технологического комплекса ПОСУ 6 в зависимости от данных по расходу подаваемого на переработку ПНГ, поступающих от узла подачи ПНГ 1. В результате обеспечивается постоянство количества синтез-газа при неравномерном дебите поступающего на переработку ПНГ.
Таким образом, обеспечивается стабильная работа технологического оборудования по производству синтетических жидких углеводородов за счет постоянного выхода синтез-газа, что выгодно отличает предлагаемый по заявке технологический комплекс получения синтез-газа в установке по переработке попутного нефтяного газа в синтетическую нефть на гравитационной платформе GTL от прототипа.