Методы низкотемпературной переработки природного и нефтяного попутного газов
Попутный нефтяной газ – это смесь газообразных углеводородов, которые растворены в нефти и выделяются в процессе ее добычи.
В настоящее время на нефтегазовых предприятиях мира и Российской Федерации используются три основных метода низкотемпературной переработки природного газа:
- Метод низкотемпературной абсорбции.
- Метод низкотемпературной сепарации.
- Метод низкотемпературной конденсации и ректификации.
Низкотемпературная абсорбция основана на повышении давления и снижения температуры в абсорбционных аппаратах, параметры которых позволяют использовать низкомолекулярные абсорбенты, а также реализовывать сам процесс при более низких расходах абсорбента. Такие аппараты состоят из блока предварительного обензинивания исходного газа, блока низкотемпературной абсорбции, в котором осуществляется процесс доизвлечения углеводородов из природного или попутного газов. Этот аппарата отличается от аппарата масляной абсорбции своим структурным оформлением. До абсорбера необходим сепаратор, который компенсирует и отделяет большее количество природного газа. Он также позволяет углубить извлечение и снизить нагрузку на абсорбер. Обычно режим работы таких аппаратов выглядит следующим образом:
- Температура абсорбера находится в промежутке от – 20 до -60 градусов по Цельсию.
- Рабочее давление находится в промежутке от 4 до 4 МПа.
- Давление абсорбера составляет максимум 3,5 МПа.
- Давление в десорбере может достигать 2 МПа.
- Степень извлечения С_2– от 20 до 50%; С3 – от 80 до 99%; С(4+) - 100%.
При низкотемпературной конденсации и ректификации газ охлаждается до температуры – 120 градусов по Цельсию, из-за его расширения в дроссельном вентиле или турбодетандере. Также в совокупности с этим методом применяют ректификацию, которая заключается в внешнем охлаждении газа при помощи цикла на многокомпонентном хладагенте или каскадного холодильного пропан-этиленового цикла. Схема ректификации и низкотемпературной конденсации изображена на рисунке.
Рисунок 1. Схема ректификации и низкотемпературной конденсации. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Различие между ректификацией и низкотемпературной конденсацией заключается в последнем этапе (ступени). При низкотемпературной конденсации в процессе разделения принимает участие только конденсат, а при ректификации – парожидкостная смесь и конденсат. Низкотемпературная конденсация гораздо дешевле ректификации, однако, низкотемпературная ректификация позволяет извлекать газ в чистом виде в большем объеме
Низкотемпературная сепарация углеводородов из природного газа
Низкотемпературная сепарация газа – это процесс обработки природного газа, целью которого является извлечение из него газового конденсата, а также удаление влаги.
Низкотемпературная сепарация является самым эффективным способом обработки природного газа. Также данный способ используется для его дегидратации. Основными преимуществами низкотемпературной сепарации заключаются в бесплатном холоде, который получают из энергии газовых потоков и его универсальности. Процесс осуществляет при температурах от 0 до -30 градусов по Цельсию. Первая установка для низкотемпературной сепарации была применена в Соединенных Штатах Америки, в 1950 году. Принципиальная схема установки низкотемпературной сепарации изображена на рисунке ниже.
Рисунок 2. Принципиальная схема установки низкотемпературной сепарации. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
I – сепаратор первой ступени; II – газовый теплообменник; III – испаритель-холодильник; IV – штуцер; V – низкотемпературный сепаратор; 1 – необработанный газ; 2 – смесь воды и углеводородного конденсата; 3 – ингибитор гидратообразования; 4 – обработанный газ; 5 – смесь насыщенного водой ингибитора гидратообразования и углеводородного конденсата.
Газ из скважины проходит через сепаратор первой ступени, где осуществляется отделение жидкости, выделившейся в подъемных трубах. Далее газ охлаждается в газовом теплообменнике. Потом в штуцере этот газ редуцируется до давления максимальной конденсации. С целью рационального использования энергии пласта штуцер может быть заменен на трубодетантерный агрегат. Технологически режим установки низкотемпературной сепарации зависит от термодинамической характеристики месторождения, химического состава газа и конденсата, а также требований к конечной продукции. Преимуществами данной установки являются низкие эксплуатационные и капитальные затраты, а недостатками – снижение эффективности в процессе разработки месторождения, низкая степень извлечения компонентов из тощих газов, а также необходимость реконструкции в случае исчерпания дроссель-эффекта.
С целью повышения эффективности низкотемпературной сепарации применяют технологи впрыска в поток газа стабильного конденсата или технологию противоточной абсорбции сепарированного газа, которая заключается в замене сепаратора на абсорбер-сепаратор.
