Переработка широкой фракции легких углеводородов .Стабилизация газовых конденсатов

Газохимия Лекция 5 Переработка широкой фракции легких углеводородов Стабилизация газовых конденсатов Газ, нефть Нестабильный газовый бензин Широкая фракция углеводородов Стабилизация – удаление легких углеводородов (метан, этан) Стабильный газовый бензин (гексановая фракция) Широкая фракция легких углеводородов в сжиженном состоянии (ШФЛУ) Состав ШФЛУ: - этан (2-8%), - пропан (10-15%), - изобутан (8-18%), - н-бутан (20-40%), - углеводороды С5+ (11-25%), - меркаптаны и сероводород. ШФЛУ, а также головку стабилизации газового конденсата разделяют на ГПЗ по четырем основным вариантам: А) для производства стабильного газового бензина (углеводороды С 5+) и топливного газа (углеводороды С1-С4); Б) для производства стабильного газового бензина (углеводороды С 5+), топливного газа (углеводороды С1-С2) и сжиженной пропан-бутановой фракции; В) для производства стабильного газового бензина (углеводороды С 5+), топливного газа (метан с примесями этана) и индивидуальных углеводородов (этан, пропан, изобутан, н-бутан и др.); Г) для производства индивидуальных углеводородов и их смесей (при переработке ШФЛУ, практически не содержащих С5+). Фракции легких углеводородов - Этан (этановая фракция) применяется как сырье пиролиза, в качестве хладагента на установках НТК, сжижения газов, депарафинизации масел, выделения п-ксилола. - Пропановая фракция (технический пропан) используется как сырье пиролиза, производство пропилена, коммунально-бытовое и автомобильное топливо, хладагент для технологических установок переработки нефти и газа, растворитель. - Изобутановая фракция является сырьем для производства изобутилена, используемого в синтезе бутил- и галобутилкаучука, МТБЭ, алкилата. - Бутановая фракция используется для получения бутадиена-1,3, а также как коммунально бытовое топливо, добавка к автомобильным бензинам для повышения давления насыщенных паров. - Изопентановая фракция служит сырьем для производства изопрена – мономера ряда синтетических каучуков, в качестве растворителя, а также компонента высокооктановых бензинов. - Пентановая фракция служит сырьем для получения изопентана в процесе изомеризации, получения амиловых спиртов. Показатели качества ШФЛУ Показатели Марки А Б В С1+С2, не более 3 5 - С3, не менее 15 - - С4+С5, не менее 45 40 35 С6+высшие, не более 11 25 50 0,025 0,050 0,050 Углеводородный состав, % масс. Содержание сернистых соединений в пересчете на серу, не более В том числе сероводорода, не более Содержание взвешенной воды Содержание щелочи 0,003 Отсутствие Требования на сжиженны е газы , вы деляемы е из ШФЛУ Показатели Массовая доля компонентов, % Пропан топливный Метан + этан + этилен Пропан + пропилен, не более Бутан + бутилены, не менее Сжиженный пропан-бутан топливный летний Бутан топливный Не нормируются 75 Не нормируется Не нормируются - - 60 60 - Жидкий остаток, в том числе С5 и выше при 20С, % об., не более 0,7 1,6 1,8 Давление насыщенных паров (избыточное), МПа при 45С, не более 1,6 1,6 1,6 Сероводород + тиоловая сера, не более В том числе сероводород 0,16 0,013 0,013 0,013 Содержание свободной воды и щелочи 0,003 0,003 0,003 Не более Установки фракционирования газов Газофракционирующие установки (ГФУ) по назначению делятся на следующие группы: - установки для получения стабильного газового бензина и ШФЛУ; в таких установках используют одну ректификационную колонну; продукт верха колонны – это смесь легких углеводородов, которые направляют в топливную сеть; из нижней части колонны выходит целевой продукт – стабильный бензин с ограниченным содержанием бутана; - установки для получения стабильного газового бензина и сжиженных газов; в такой схеме ректификационная колонна дополняется еще одной колонной; продукты из верхней части первой колонны поступают во вторую колонну, где получают сжиженный и топливный газы; - установки для получения стабильного газового бензина и индивидуальных углеводородов; на этих установках в зависимости от числа получаемых продуктов могут устанавливаться несколько ректификационных колонн, где получают этан, пропан и другие углеводороды; - установки для разделения легких углеводородов; сырьем для таких установок служит смесь, практически не содержащая пентаны и высшие углеводороды; на таких установках получают Стабилизация газовы х конденсатов Углеводородные конденсаты, получаемые при добыче природного газа, необходимо перед транспортом и дальнейшей переработкой подвергать стабилизации для извлечения высококипящих углеводородов (до С 4-С5), а при переработке сернистых конденсатов и сероводорода. Чем лучше стабилизирован конденсат, т.е. чем лучше удалены из него углеводороды до С4 включительно, тем меньше вероятность образования газовых пробок при его транспорте, хранении и переработке, а также меньше потери от испарения. Товарными продуктами установок стабилизации конденсатов являются деэтанизированный или стабильный конденсат, ШФЛУ, различные сжиженные газы, газы выветривания и деэтанизации. Для стабилизации газовых конденсатов используют три метода: - ступенчатая дегазация (сепарация, выветривание); - стабилизация в ректификационных колоннах; - комбинирование дегазации и ректификации, наиболее используемое в промышленности. широко Ступенчатая дегазация Ступенчатая дегазация – это простейший метод стабилизации, заключающийся в том, что за счет ступенчатого сброса давления происходит однократное испарение наиболее легких компонентов, которые в виде газа отделяются от конденсата. Обычно такая технология применяется на месторождениях, имеющих низкое содержание в пластовой смеси конденсата – углеводородов от С 5 и выше, а следовательно, и малый объем стабилизируемого газового конденсата. При дегазации применяют одно-, двух- и трехступенчатые схемы. Выбор количества ступеней зависит от содержания в конденсате углеводородов до С4 включительно: чем оно больше, тем больше требуется ступеней дегазации. Это объясняется тем, что при увеличении числа ступеней доля отгона на каждой их них уменьшается, а уменьшение доли отгона влечет за собой и уменьшение перехода в газовую фазу целевых углеводородов конденсата (С5+). При большем числе ступеней дегазации целевые бензиновые фракции в большем количестве остаются в газовом конденсате. Принципиальная схема двухступенчатой установки дегазации газового конденсата 1,2 – сепараторы дегазации первой и второй ступеней, 3,4 – дроссельные вентили. Потоки: I – нестабильный газовый конденсат, II, IV – газ выветривания (дегазации), III – полустабильный газовый конденсат, V – стабильный газовый конденсат. Нестабильный конденсат с установки сепарации пластовой смеси после дросселирования (снижения давления) поступает в сепаратор дегазации первой ступени, после повторного дросселирования – в сепаратор второй ступени. Из сепараторов обеих ступеней выводится газ выветривания или дегазации, который может быть использован для собственных нужд промысла или завода в качестве технологического топлива. Преимущества – простота технологии, низкие металло- и энергоемкость процесса. Недостатки – нечеткое разделение углеводородов. Стабилизация в ректификационны х колоннах При больших объемах перерабатываемого конденсата применяют стабилизацию с использованием ректификационных колонн, имеющую ряд преимуществ по сравнению со стабилизацией дегазацией: - проведение предварительной сепарации и деэтанизации нестабильного конденсата при высоких давлениях облегчает утилизацию газовых потоков; - возможно производство сжиженных газов, отвечающих требованиям стандартов, без применения искусственного холода; - рационально используется пластовая энергия нестабильного конденсата; - стабильный конденсат имеет низкое давление насыщенных паров, что снижает его потери при транспортировки и хранении. Комбинирование дегазации и ректификации На современных установках обычно применяют комбинирование процессов сепарации и ректификации, что позволяет повысить технологическую гибкость процесса стабилизации и уменьшить энергозатраты. Ректификация осуществляется как в одной колонне (деэтанизация), так и в двух колоннах (полная стабилизация: первая колонна – деэтанизация, вторая – дебутанизация). Имеются ректификационные установки, на которых полная стабилизация осуществляется в одной колонне. Деэтанизация Принципиальная схема установки деэтанизации конденсата Уренгойского завода по переработке газового конденсата 1 – входной разделитель, 2 – рекуперативный теплообменник, 3 – деэтанизатор, 4 – печь, 5 – воздушные холодильники, 6 – насос.. Потоки: I – нестабильный конденсат, II – газ выветривания, III – частично дегазированный конденсат, IV – газ деэтанизации, V – стабильный газовый конденсат. Нестабильные конденсаты обеих ступеней сепарации с промысла подаются общим потоком во входной сепаратор. Ректификационная колоннадеэтанизатор оборудована 37-ю ситчатыми тарелками и работает под давлением 2,5-3,0 МПа. Нагретое до 90-140С сырье подается в нее на 20, 22 или 24 тарелки. Основной товарный продукт установки – деэтанизированный конденсат, другой продукт – газ деэтанизации. Полная стабилизация газовы х конденсатов Принципиальная схема установки двухколонной стабилизации газового конденсата 1 – входной сепаратор, 2 – теплообменники, 3 – абсорбционноотпарная колонна, 4 – трубчатые печи, 5 – стабилизационная колонна, 6 – конденсаторхолодильник, 7 – холодильники воздушного охлаждения, 8 – емкость ректификата, 9 – насосы. Потоки: I – нестабильный конденсат, II – стабильный конденсат, III –сухой газ (С1-С2), IV – пропан-бутановая фракция.. После дегазации в сепараторе конденсат подается в питательную секцию абсорбционно-отпарной колонны (АОК, давление 1,9-2,5 МПа, температура вверху 15-20С, внизу – 170-180С). Верхним продуктом колонны является фракция, состоящая из метана и этана, остаток – деэтанизированный конденсат, который направляют в стабилизационную колонну (1,0-1,6 МПа). Сверху отбирают ПБФ или ШФЛУ.