Установка подготовки попутного нефтяного газа
С. А. ГЕРАСИМОВ – ведущий инженер отдела углеводородных проектов ООО «ГЕА Рефрижерейшн РУС»
ГЕА Рефрижерейшн РУС – дочерняя компания концерна GEA Group, предлагающая полный комплекс услуг на рынке оборудования для энергетической и нефтегазовой отраслей: изготовление, поставка и сервис дожимных компрессорных станций, установок подготовки газа и холодильных установок для объектов добычи, транспортировки и переработки нефти и газа.
Применение/использование ПНГ:
Попутный газ нефтяных месторождений остается пока самым маловостребованным углеводородным сырьем, добываемым на территории РФ. Во многом это связано с удаленностью нефтяных месторождений от магистральных газопроводов и сложившейся в прошлом практикой обустройства месторождений. В связи с ухудшением минерально-сырьевой базы по нефти и газу и ростом цен на тепло- и электроэнергию на многих предприятиях наметилась тенденция более рационального отношения и к данному виду ресурсов. Подобная обстановка вынуждает рассматривать дополнительные пути эффективной утилизации газа непосредственно на месте его добычи.
Выбор способа подготовки ПНГ для его промышленного применения зависит от состава сырья и требований к конечному продукту. Возможны два направления использования ПНГ (исключая бесполезное сжигание на факелах): нефтехимическое и энергетическое.
I. Нефтехимическое:
ПНГ может быть переработан для получения товарного газа, отвечающего ОСТ 51.40-93 «Газы горючие, природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам», газового бензина, широкой фракции легких углеводородов. Попутный газ является сырьем для производства метанола, формальдегида, уксусной кислоты, ацетона и многих других химических соединений. Из попутных газов получают также синтез-газ, широко используемый для последующего синтеза ценных кислородсодержащих соединений – спиртов, альдегидов, кетонов, кислот. Значительных размеров достигло производство на основе ПНГ синтетического аммиака и хлорпроизводных углеводородов. Нефтяной газ также служит сырьем для получения этилена и пропилена.
II. Энергетическое:
Одним из наиболее распространенных способов является использование ПНГ для местного энергопотребления, т. е. использование нефтяного газа в качестве топлива для малой энергетики. В области энергетического использования ПНГ определенные перспективы связаны с новыми направлениями в технике и технологии в результате создания и внедрения передвижных и стационарных энергоустановок, потребляющих газ. Например, в таких регионах, где отсутствует централизованное энергоснабжение, получили широкое развитие системы автономного тепло- и электроснабжения с использованием нефтяного попутного газа в качестве топлива.
При использовании ПНГ в подобных установках основной задачей является обобщение требований по составу и качеству газа для его промышленного применения в качестве топлива. При этом основные требования к ПНГ вытекают из технических характеристик установок.
НО! В отличие от природного газа, добываемого из газовых и газоконденсатных месторождений, нефтяной газ характеризуется повышенным содержанием этана, пропан-бутановых и пентановых фракций, присутствуют гексаны, гептаны и более тяжелые углеводороды, включая ароматические и нафтеновые соединения (бензол, толуол, ксилолы, циклопентан, циклогексан и др.). Содержание тяжелых углеводородов (этан и выше) в попутных газах достигает 20...40%, иногда 60...80%. Неуглеводородные компоненты ПНГ представлены главным образом азотом и углекислым газом с примесью сероводорода и некоторых инертных газов (в основном гелий), иногда встречается водород.
Какие риски несет неподготовленный ПНГ? Чем это грозит оборудованию?
Точка росы по влаге – показатель, который определяет условия безгидратного транспорта газа, обеспечивает повышение надежности работы средств автоматики и снижение коррозионного износа газопроводов и технологического оборудования. В ГОСТ 5542-87 точка росы по влаге не нормируется, однако отмечается, что этот показатель в пункте сдачи должен быть ниже температуры поступающего газа.
При оценке энергоемкости попутного нефтяного газа основной характеристикой является теплота сгорания.
Способы очистки ПНГ…
Этапы подготовки к сжиганию.
В зависимости от качества добываемого ПНГ для нужд энергетики необходима газоподготовка различной степени сложности. Одной из наиболее серьезных проблем при использовании нефтяного газа является его очистка от газоконденсата, капельной, мелкодисперсной, аэрозольной влаги и механических шламовых примесей.
К примеру, если говорить о малой энергетике, то мы имеем следующие требования к операциям по подготовке ПНГ:
- ПНГ перед поступлением в систему подачи газа в энергоустановку должен быть максимально отсепарирован от примесей и осушен с целью предотвращения образования кристаллогидратов при подаче газа. Допустимое значение наличия влаги должно быть не более 9 мг/нм3.
- Очистка газа от сероводорода и двуокиси углерода следует применить с целью предотвращения их коррозирующего воздействия на оборудование и трубопроводные коммуникации и приведения их содержания в газе в соответствие с требованиями санитарных норм. Содержание соединений серы (в пересчете на серу) в ПНГ, подводимом к газовому двигателю (в случае с электроагрегатами газовыми стационарными), должно быть не более 0,2% (по массе).
- Отбензинивание газа (полное или частичное) должно быть применено для удаления из газа пропан-бутановых и более тяжелых углеводородных компонентов с целью предотвращения образования жидкостных пробок.
- Каждая фракция газа имеет свою температуру воспламенения, поэтому появляется неустойчивый режим горения газа (детонационный режим), который определяется минимально допустимым метановым числом; могут быть применены различные способы подготовки газа, в том числе вышеупомянутое удаление отдельных тяжелых углеводородных составляющих газа.
Рис. 1. Зависимость предельного влагосодержания метана от температуры при давлении 0,2МПа(абс)
Компания ООО «ГЕА Рефрижерейшн РУС» предлагает блок подготовки попутного нефтяного газа (БППГ) на базе холодильной установки.
Назначение блока – очистка и осушка попутного нефтяного газа (ПНГ) с целью извлечения газового конденсата и удаления из него влаги до точки росы, исключающей гидратообразование при дальнейшей транспортировке газа потребителю или при последующем сжатии газа в компрессорных установках в технологических процессах.
Целью процесса в подготовке ПНГ заключается в конденсации паров влаги при температурах до 0°С и растворенных в газе тяжелых углеводородов при температурах до −30°С и ниже в зависимости от входных параметров ПНГ и требуемой чистоты газа. Определяющим фактором является температура точки росы самого тяжелого углеводородного компонента в составе очищаемого газа. Для процесса охлаждения газа используется компактная холодильная установка на базе собственных холодильно-компрессорных агрегатах концерна ГЕА в блочно-контейнерном исполнении локального производства компанией ООО «ГЕА Рефрижерейшн РУС» на российской производственной площадке в Подмосковье (г.Климовск).
Холодильная установка располагается непосредственно в технологическом блок-модуле контейнерного типа, воздушный кондесатор монтируется в непосредственной близости от технологического блока либо на специальной площадке на кровле технологического блока, предусматривающей возможность технического обслуживания аппарата. Опорное основание конструкции блок-модуля выполнено для монтажа контейнера непосредственно на сваи или на бетонное основание, в т.ч. на строительные плиты.
Линейка блоков подготовки газа разработки ГЕА включает модель с использованием конденсатора и теплообменника-охладителя с промежуточным хладоносителем (тосолом), в таком случае применяется аппарат воздушного охлаждения (АВО) тосола вместо воздушного конденсатора и в холодный период времени года используется естественный холод, таким образом обеспечивается существенная экономия электроэнергии на подготовку газа и повышается энергоэффективность всей установки.
Какие исходные данные требуются для расчета блока подготовки попутного нефтяного газа?
Для корректного расчета и дальнейшего подбора холодильного и фильтрационного оборудования блока подготовки ПНГ требуются такие данные, как:
- актуальный компонентный состав попутного нефтяного газа, включая влагосодержание;
- давление газа;
- температура газа;
- расход газа;
- требуемые параметры газа на входе в сопряженную установку, например, ДКС.
Рис. 2. Зависимость допустимого давления нагнетания от температуры всасывания при различных давлениях всасывания
Технические характеристики блока:
Преимущества низкотемпературной сепарации газа с внешним холодильным циклом:
- Компактное блочно-модульное решение максимальной заводской готовности;
- Минимальные затраты на установку и подключение к существующей системе;
- Низкие эксплуатационные затраты, связанные с использованием естественного холода;
- Низкие потери давления газа.
Статья в формате pdf →
- 127273, Москва,
- ул. Отрадная, д. 2Б, стр. 9
☎ +7 (495) 787-20-20 - gea.com/russia
- gea.com
