Участок комплексной подготовки газа
УКПГ модульная установка комплексной подготовки природного и попутного нефтяного газа
Назначение
Модульная установка комплексной подготовки газа предназначена для очистки в промысловых условиях природного или попутного нефтяного газасреднего и высокого давления от воды, сероводорода, меркаптанов и тяжелых углеводородов, с получением обессеренного сухого отбензиненного газа с заданными температурами точки росы по воде и углеводородам, а также серы.
Характеристики
Очистка газа последовательно предусматривает адсорбционную очистку от тяжелых углеводородов и меркаптанов, аминовую очистку от сероводорода и адсорбционную осушку. Кислый газ, получаемый при аминовой очистке, подвергают прямому окислению с получением серы, отходящий газ рециркулируют. Из десорбатов, получаемых при регенерации абсорбентов, выделяют углеводородный конденсат и воду.
В состав установки входят:
- узел очистки газа от капельной жидкости,
- узел адсорбционной очистки от меркаптанов и тяжелых углеводородов,
- узел аминовой очистки,
- узел адсорбционной осушки,
- узел выделения углеводородного конденсата и воды,
- узел каталитического окисления сероводорода с получением серы,
а также система нагрева и охлаждения технологического оборудования, трубная обвязка с комплектом запорной, регулирующей и предохранительной арматуры и средствами КИПиА.
По заданию установка комплектуется оборудованием для гранулирования и затаривания серы, узлом каталитического дожига отходящего газа (при нежелательности разбавления очищенного газа азотом). При размещении установки в составе УПН узел выделения углеводородного конденсата и воды может быть заменен узлом абсорбции газового конденсата нефтью, что снижает ее потери при подготовке на 1-1,5% в расчете на нефть. Кроме того в качестве опции предлагается узел очистки конденсата (и/или нефти) от легких меркаптанов гомогенным каталитическим окислением.
Компоновка
Установка размещается на четырех технологических и двух вспомогательных транспортируемых блок-модулях размером 3х3х9 м и занимает в плане площадь 9х9 м без учета вспомогательного оборудования, противопожарных разрывов и проездов.
Установка поставляется в полной заводской готовности, подключается к коммуникациям гибкими металлорукавами, требует минимальных сроков и объемов монтажных работ для запуска в эксплуатацию.
Технические данные
Сырьевой газ (А)в смеси с рецикловым газом подают для очистки от капельной влаги в газовый сепаратор С-1, далее направляют в адсорбер тяжелых углеводородов и меркаптанов А-1/1, заполненный синтетическим углеродным адсорбентом, отбензиненный газ направляют на аминовую очистку. Адсорберы оснащены встроенными теплообменными элементами спирально-радиального типа для косвенного подогрева/охлаждения адсорбента. После проскока тяжелых углеводородов или меркаптанов поток сырьевого газа переключают на адсорберА-1/3, находившийся на стадии ожидания.
В трехсекционном абсорбере/десорбере АД-1 сероводород содержащий газ очищают водным раствором метилдиэтаноламина (Б), промывают водным конденсатом (В) и направляют в адсорбер паров воды А-2/1, заполненный композитным адсорбентом, подготовленный газ (Г) выводят с установки. Адсорберы А-2/1-3 также оснащены устройствами для косвенного подогрева/охлаждения адсорбента. После проскока влаги поток газа переключают на адсорберА-2/3, находившийся на стадии ожидания.
Принципиальная технологическая схема установки комплексной подготовки природного и попутного нефтяного газа
Кислый газ (Д) смешивают с воздухом (Е), подаваемым в количестве, меньшем, чем стехиометрическое, окисляют сероводород в реакторе Р-1 с неподвижным слоем катализатора до серы, отходящий газ (Ж) направляют на рециркуляцию в ХК-1. Серу конденсируют и выводят (З) с установки для последующего охлаждения с получением комовой серы или на гранулирование.
Регенерацию адсорбентов проводят при 130-150°С (температура десорбции) подавая во внутреннее пространство встроенных теплообменных элементов адсорберовА-1/2 и А-2/2нагретый воздух, получаемый в каталитическом подогревателе воздуха НВК-1, а также небольшой поток подготовленного газа (до 3%к расходу сырьевого газа) в качестве вытеснителя. Десорбат охлаждают атмосферным воздухом в холодильнике-конденсаторе ХК-1, сконденсированные углеводородный (И) и водный конденсат (В)выводят с установки. Водный конденсат частично используют для промывки газа в АД-1. Охлажденный газ газодувкой ГД-1 рециркулируют в поток сырьевого газа.
По окончании регенерации адсорберы А-1/2 и А-2/2 охлаждают продувкой атмосферным воздухом и переводят в режим ожидания. Периодически, по мере сокращения продолжительности адсорбционного цикла из-за накопления в адсорберах остаточных тяжелых углеводородов, проводят углубленную регенерацию адсорбентов путем нагрева до 200-250 °С.
Часть обессеренного газа используют в качестве топлива в НВК-1, где его смешивают с 4-5-ти кратным избытком воздуха, подогретого до 300-350°С. Углеводороды топлива окисляются в беспламенном режиме на катализаторе блочно-сотового типа до углекислого газа и воды. Суммарное содержание окислов азота и СО при этом не превышает 10 мг/м 3 . Подогретый воздух с температурой 750-800°С охлаждают до 400-450°С, подогревая воздух, подаваемый в НВК-1,и направляют на нагрев адсорберов А-1/2 и А-2/2, находящихся на стадии регенерации, а также на подогрев регенерационной секции АД-1, и далее газодувкой ГД-2 выводят в дымовую трубу ТД-1.
Степень отбензинивания газа регулируют по заданию изменением режимных параметров. Глубина осушки постоянна и составляет минус 60°С. Температуру в аппаратах поддерживают на оптимальном уровне, обеспечивающем заданную глубину очистки с помощью системы нагрева и охлаждения (на схеме показана условно). Используемые адсорбенты, абсорбенты и катализаторы допущены к применению в нефтегазовой промышленности и производятся российскими предприятиями.
- комплексная подготовка ПГ и ПНГ любого состава с очисткой от паров воды, тяжелых углеводородов и меркаптанов,
- компактность и малая металлоемкость за счет использования адсорберов современной конструкции и современных легко регенерируемых адсорбентов высокой емкости,
- блочно-модульная комплектация, поставка в полной заводской готовности, минимальные сроки и объемы строительно-монтажных работ,
- для очистки в промысловых условиях природного или попутного нефтяного газа от воды, меркаптанов и тяжелых углеводородов.
Установка комплексной подготовки газа (УКПГ) – это инженерная система, включающая технологическое оборудование и вспомогательные элементы, предназначенная для сбора и обработки природного газа и газового конденсата.
Оборудование может использоваться с такими веществами:
- Сухой газ с месторождений.
- Сухой газ с месторождений обензиненный.
- Конденсат газа.
Для веществ, предназначенных для УКПГ, существует целый перечень норм и требований ОСТ и ГОСТ по таким параметрам:
- Точка росы во влаге и углеводородам. Для зон с холодным климатом точка росы во влаге должна быть менее -20°С, а по углеводородам – не более -10 °С.
- Теплота сгорания.
- Допустимое количество сернистых соединений.
- Интенсивность запаха.
- Расчетное октановое число.
Производимый на УКПГ газовый конденсат может быть стабильным или нестабильным. Для каждого из вариантов установлены свои технологические требования.
Технологический процесс
Этапы промышленной обработки газа на УКПГ:
- абсорбционная сушка;
- сепарация при низких температурах;
- масляная абсорбция.
В местах газовых месторождений газ подготавливают при помощи осушки, с использованием абсорбции или адсорбции. На газоконденсатных месторождениях подготовку выполняют с использованием сепарации или абсорбции, в том числе масляной, при низких температурах.
Состав УКПГ
Оборудование представлено такими элементами:
- Блок предварительной очистки, в котором газ отделяется от капельной влаги, механических примесей и углеводородов жидкого типа. Блок комплектуется сепараторами и сепараторными фильтрами.
- Установки для очистки, осушки и охлаждения.
- Дожимные компрессорные станции. В них осуществляется промысловая обработка газа, с приведением параметров давления, необходимого для подачи в магистральную сеть.
- Аппараты воздушного охлаждения. Используются для снижения температуры газа.
- Вспомогательные системы.
Низкотемпературная сепарация
Оборудование состоит из:
- Блока входного сепаратора.
- Теплообменников.
- Низкотемпературного сепаратора.
- Разделителя.
- Блока регенерации.
- Блога подачи реагента.
- Трубной обвязки.
- Комплекта арматуры.
Процесс низкотемпературной сепарации происходит по такому алгоритму:
- Сырой газ поступает в сепаратор под давлением.
- В нем он отделяется от капельной жидкости, конденсата и механических частиц.
- После газ поступает в дренажную емкость, из которой подается в теплообменник с предварительным введением ингибитора.
- Далее газ дросселируется и охлаждается.
- Охлажденный газ поступает в газовый сепаратор, а после направляется в разделитель.
- Осушенный состав подогревается в теплообменнике и направляется в коммерческий узел учета.
Преимущества использования технологии НТС:
- Низкие капитальные и эксплуатационные затраты на выполнение технологических процессов.
- Эффективное обеспечение параметров, предусмотренных отраслевыми стандартами.
- Простота эксплуатации и технического обслуживания оборудования.
- Удобство регулировки и автоматизации процесса.
- Возможность дополнения и развития технологии.
Есть у такой технологии и некоторые недостатки:
- Несовершенство термодинамических процессов, с учетом состава исходной газовой смеси.
- Невысокая степень извлечения целевых компонентов.
- Термодинамическое несовершенство применяемого в процессе дроссельного расширения.
Адсорбционная осушка
- сепараторы.
- адсорберы.
- печь.
- компрессор.
- аппарат воздушного охлаждения.
- трубная обвязка.
- комплект арматуры и средств КИПиА.
На начальном этапе до поступления в адсорберы газ отделяется от механических частиц и капельной жидкости в сепараторе. После прохождения через адсорберы он подается в коллектор сухого газа. После второго адсорбера газ регенерации отбирается из осушенного потока и при помощи компрессора подается в печь. После производится охлаждение в воздушном холодильнике с последующей подачей газа в выходной сепаратор. Технологический процесс проводится дважды.
Установка комплексной подготовки газа (УКПГ) – это комплекс технологического оборудования и различных вспомогательных устройств, который обеспечивает сбор и соответствующую обработку природного газа и конденсата в соответствии с требованиями российских отраслевых и международных стандартов.
Показатели качества газа
Требования к характеристикам газа различаются в зависимости от того, как его собираются использовать в дальнейшем.
Для газа, подаваемого в магистральные газопроводы, главным показателем качества является точка росы (по влаге и углеводородам). Для холодной климатической зоны точка росы по влаге не должна превышать -20°С, по углеводородам – -10°С. Требования к газу, идущему на ожижение, еще более жесткие: точка росы по влаге и углеводородам не должна превышать -70°С, а содержание диоксида углерода должно быть не более 50 ррм.
При использовании газа в качестве газомоторного топлива для автомобильного транспорта главным показателем качества является расчётное метановое число.
Также отраслевые стандарты ОСТ регламентирует такие потребительские свойства газа, как теплота сгорания и допустимое содержание сернистых соединений.
Этапы промысловой обработки газа на УКПГ
Промысловая обработка газа на УКПГ состоит из следующих этапов:
– Очитка от механических примесей и капельной жидкости;
– Осушка газа, абсорбционная или адсорбционная;
– Низкотемпературная сепарация или абсорбция;
– масляная абсорбция.
На газовых месторождениях подготовка газа в основном заключается в его осушке, поэтому там используются процессы абсорбции или адсорбции (способ осушки зависит от производительности месторождения).
На газоконденсатных месторождениях осушка и выделение легкоконденсирующихся углеводородов осуществляются низкотемпературной сепарации, низкотемпературной абсорбции или низкотемпературной масляной абсорбции.
Состав УКПГ
В состав УКПГ входят следующие компоненты:
- блок предварительной очистки (сепарации) – обеспечивает отделение от газа капельной влаги, жидких углеводородов и механических примесей. В состав блока входит оборудование, обеспечивающее рабочие параметры технологии промысловой обработки газа:
– сепараторы и фильтр-сепараторы;
– технологические установки очистки, осушки, низкотемпературной абсорбции и охлаждения газа;
– дожимные компрессорные станции;
– аппараты воздушного охлаждения;
– аппараты стабилизации конденсата с технологическим подогревателем, колонным и насосным оборудованием;
– узлы замера конденсата и расхода газа;
– вспомогательные системы производственного назначения (операторная, электро-, тепло- и водоснабжения, электрохимической защиты, средства связи, система пожаротушения, резервуарный парк хранения конденсата, диэтиленгликоля или триэтиленгликоля, станция подготовки воздуха КИПиА, азотная станция, факельная система и т.д.).
Осушка газа.
Осушка природного газа – это процесс удаления воды, находящейся в природном газе в парообразном состоянии. Общепризнано, что осушка газа является необходимым условием для обеспечения бесперебойной работы магистральных газопроводов. Она предотвращает образование гидратов и уменьшает коррозию. При транспорте влажного газа в определенных условиях влага может конденсироваться и накапливаться в пониженных местах газопровода, вследствие чего уменьшается пропускная способность магистрали.
Существует несколько методов осушки:
а) Адсорбция.
б) Абсорбция.
в) Прямое охлаждение.
г) Сжатие с последующим охлаждением.
д) Химическая осушка.
Наша специализация – полное проектирование и конструирование систем осушки газа как адсорбционных, так и абсорбционных
Мы имеем большой опыт работы со следующими элементами:
- Контакторы.
- Внутренняя конструкция абсорберов.
- Регулярные насадки.
- Распределители жидкости и газа.
- Теплообменники.
- Ребойлеры.
- Качество гликоля.
- Фильтрация.
- Гидравлика.
- ТЭГ Обезвоживание (газом).
- Насосы.
Очистка газа от серосодержащих соединений.
Во многих природных газах содержится сероводород (H2S). Количество его может быть различным и колебаться от едва уловимого количества до 30% мол. и более. Природный газ, предназначенный для поставки потребителям, должен соответствовать обязательным стандартам, которые обусловливают максимальное содержание H2S в количестве 0.23- 0.58г на 100м3.
Столь жесткие требования вполне оправданы, поскольку H2S является ядовитым газом, а при его сгорании образуется двуокись (CO2) или триокись (SO3)серы. Удаление сероводорода из природного газа сопровождается удалением двуокиси углерода (если таковая содержится в газе), поскольку CO2 по своему кислотному характеру сходен с H2S. Удаление из поступающего в трубопровод газа H2S и CO2 значительно снижает его коррозийность, что особенно важно при возможности образования в трубопроводе конденсата воды.
Процесс очистки газа должен обеспечивать:
а) практически полное удаление H2S,
б) обработку больших количеств газа,
в) проведение очистки при высоком давлении.
Имеется много процессов, которые могут удовлетворить этим требованиям. Некоторые из этих процессов с успехом применялись в химической и газоперерабатывающей промышленности и были усовершенствованы в последнее время
Аминовая очистка газа
Аминовая очистка газа проводится с помощью химических растворителей. Наиболее часто используемые для удаления H2S и CO2 химические растворители делятся на первичные, вторичные и третичные в зависимости от гидроксильных групп азота, связанных с амином.
Наиболее известными аминами являются: моно-этанол-амина (MЭA), ди-этанол-амин (ДЭА) и метил-ди-этанол-амина (МДЭА). Кроме простых водных растворов аминов также широко используются и собственные рецептуры амина с различными добавками. Рецептированные растворители обеспечивают дополнительную селективность при удалении H2S в присутствии СО2 и, в некоторых случаях, также укрепление потенциала абсорбции.
Очистка амином представляет собой регенеративный процесс. Поглощение кислых загрязняющих веществ происходит примерно при температуре окружающей среды, а регенерация амина происходит при температуре кипения в отпарной колонне. Принципиальная технологическая схема аминовой очистки в основном состоит из абсорбционной и отпорной колонн, теплообменника слабого и богатого раствора, перегревателя пара, охладителя кислого газа, охладителя слабого раствора и насосов циркуляции раствора.
Сфера применения
Удаление кислых загрязняющих веществ, таких как сероводород (H2S) и диоксид углерода (CO2) из природного газа, газов НПЗ и синтез-газа ведется в целях обеспечения соответствия техническим требованиям трубопроводов, установок СПГ и нефтехимических заводов и (или) экологическим требованиям. Как правило, объём остаточных кислых соединений составляет 4ppm H2S и 2% CO2 в природном газе в трубопроводах и 50-100ppm H2S в газах НПЗ, используемых в качестве топливного газа на технологических установках.
Установки комплексной подготовки газа (УКПГ) представляют собой комплекс технологического и вспомогательного оборудования, предназначенный для сбора и обработки природного газа и газового конденсата. Он включает блоки сепарации, очистки, осушки и охлаждения, а также дожимные компрессорные станции. УКПГ обеспечивают подготовку газового продукта, соответствующего требованиям ГОСТ и отраслевых стандартов для возможности подачи в магистральные газопроводы, использования в промышленности и коммунальном хозяйстве, применения в качестве топлива в автомобильном транспорте.
Существует две основные технологии подготовки газа:
- низкотемпературная сепарация. Она обеспечивает одновременную подготовку газа и извлечение жидких углеводородов. Технология предусматривает последовательную дегазацию и выветривание сырья в специальных емкостях. К преимуществам установок низкотемпературной сепарации относится сравнительно невысокие капитальные вложения и эксплуатационные расходы, простота регулирования технологического процесса и возможность его автоматизации, возможность адаптации к снижению пластового давления;
- адсорбционная осушка. Технология подразумевает поглощение молекул воды из газового сырья поверхностными порами твердого адсорбента. Установки подготовки, использующие данный метод, позволяют достигать низкой температуры точки росы газа в широких пределах технологических параметров. Также они характеризуются компактностью, устойчивостью к изменению температуры или давления сырья.
В 2021 году РМГ РУС осуществила комплексную поставку БКК для еще одной новой ГИС в Казахстане. В начале декабря 2021 года станции введены в эксплуатацию
Читайте также: