Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание
Введение………………………………………………………………………….2
Цели и задачи очистки попутного нефтяного газа……………………………3
Основные процессы очистки ПНГ……………………………………………..4
Технологические схемы установок очистки ПНГ…………………………….8
Литература
Введение
Попутный нефтяной газ – это смесь газов и различных веществ, которые выделяются из скважин в процессе добычи нефти. В отличие от природного газа попутный нефтяной газ содержит в своем составе кроме метана и этана большую долю пропанов, бутанов и паров более тяжелых углеводородов.
ПНГ подразделяются на растворенные в нефти и содержащиеся в газовых «шапках» газоконденсатных и нефтяных месторождений.
Как и природный газ или нефть, ПНГ является ценным сырьем для химической и энергетической промышленности. Несмотря на высокую теплотворную способность, использование ПНГ в электрогенерации затруднительно, в связи с существенной нестабильностью состава и наличием высокого числа примесей, что приводит к существенным затратам на подготовку (очистку) газа.
В химической промышленности ПНГ используют для получения различных веществ. Например – для получения бутадиена, бутиленов и пропиленов. Эти соединения применяются в изготовлении каучуков и пластмасс. Кроме того, ПНГ востребован в цветной и черной металлургии, стекольной и цементной промышленности. Объемы выделяющегося газа впечатляют – с одной тонны нефти может быть получено до 800 м3 попутного нефтяного газа. Тем обиднее, что в настоящее время попутный нефтяной газ практически не используется, а основной метод его утилизации – сжигание в факелах, что неблагоприятно сказывается на состоянии атмосферы. Так в 2009 году по самым приблизительным подсчетам путем сжигания было утилизировано свыше шестидесяти процентов добываемого ПНГ, а это порядка 20 миллиардов кубометров.
Попутный нефтяной газ, выделяемый из нефти при ее сепарации на объектах добычи и подготовки, является одним из важнейших ресурсов углеводородного сырья. Значительный рост мирового потребления нефти и природного газа, наблюдаемый в последние десятилетия, наряду с истощением их запасов, требует максимально эффективного использования всех видов углеводородных ресурсов. В этой связи попутный нефтяной газ рассматривается как ценный источник энергии и сырьё химической промышленности.
В настоящее время по разным оценкам в мире ежегодно сжигается 100150 млрд. м3 попутного газа, и Россия находится на первом месте по объёму сжигаемого на факелах ПНГ (20-35 млрд. м3/год). Помимо безвозвратных потерь ценнейшего сырья, сжигание попутного газа вызывает глобальное ухудшение экологической ситуации.
Цели и задачи очистки попутного нефтяного газа
Целью является наиболее оптимальная и перспективная утилизации попутного нефтяного газа т.е. использование его в качестве топлива для газопоршневых, газотурбинных электростанций и теплостанций для нужд добывающих предприятий и реализации сторонним потребителям, сбор и транспортировка нефтяного газа на химические минизаводы по производству моторных топлив, пластиковых труб, метанола и т.п.
Одной из наиболее серьезных проблем при утилизации попутного нефтяного газа является его очистка, от газоконденсата, нефти, капельной, мелкодисперсной, аэрозольной влаги и механических шламовых примесей. Использование газа содержащего капельную жидкость (нефть, влагу) практически не возможно на газотурбинных электро- и теплостанциях.
Ухудшение качества нефти разрабатываемых месторождений и пополнение запасов за счет недавно открытых и осваиваемых месторождений сернистых нефтей приводит к увеличению доли сероводородсодержащего попутного нефтяного газа. Попутный нефтяной газ, выделяемый из сернистых нефтей месторождений Урало-Поволжья и ряда других регионов России, характеризуется относительно невысокими объёмами его производства при сепарации нефти и высоким содержанием сероводорода. Часть промысловых объектов получают сернистый попутный газ низкого давления, что затрудняет его подготовку и использование. Все эти факторы препятствуют использованию этого ценнейшего углеводородного ресурса, и сероводородсодержащий ПНГ утилизируют сжиганием на факелах, нанося значительный экологический ущерб токсичными сернистыми выбросами. Транспортирование попутного газа до объекта переработки при отсутствии системы газопроводов не представляется возможным, и в таких случаях необходимо рассматривать вопрос использования газа в пределах нефтепромысла. При любом варианте использования сернистого ПНГ (как топлива, сырья переработки) необходимо предварительное удаление сероводорода.
Основные процессы очистки ПНГ
Попутный нефтяной газ, поступающий с каждой добытой тонной нефти в
объемах от 10 до 1000 м3, во все времена и для всех нефтяных компаний был и остается большой помехой. Наиболее простым способом избавления от него стало сжигание в факелах. Однако экологические проблемы, возникающие от многочисленных горящих факелов, заставляют нефтедобывающие компании и страны принимать самые эффективные меры по его утилизации без больших затрат.
Основными применяемыми и разрабатываемыми технологиями очистки
природного газа от сероводорода в настоящее время являются:
― хемосорбционные процессы, основанные на химическом взаимодействии
H2S и СО2 с активной частью абсорбента;
― процессы физической абсорбции, в которых извлечение кислых компонентов происходит за счет их растворимости в органических поглотителях;
― комбинированные процессы, использующие одновременно химические и
физические поглотители;
― окислительные процессы, основанные на необратимом превращении поглощенного сероводорода в серу;
― адсорбционные процессы, основанные на извлечении компонентов газа
твердыми поглотителями – адсорбентами.
Выбор процесса очистки природного газа от сернистых соединений зависит от многих факторов, основными из которых являются: состав и параметры сырьевого газа, требуемая степень очистки и область использования товарного газа, наличие и параметры энергоресурсов, отходы производства и др.
Анализ мировой практики, накопленной в области очистки природных га-
зов, показывает, что основными процессами для обработки больших потоков газа являются абсорбционные с использованием химических и физических абсорбентов и их комбинации.
Окислительные и адсорбционные процессы применяют, как правило, для
очистки небольших потоков газа, либо для тонкой очистки газа.
Хемосорбционная очистка газа
Основным преимуществом хемосорбционных процессов является высокая
и надежная степень очистки газа от кислых компонентов при низкой абсорбции углеводородных компонентов сырьевого газа.
В качестве хемосорбентов применяют едкий натрий и калий, карбонаты
щелочных металлов и наиболее широко – алканоламины.
Очистка газа растворами алканоламинов
Аминовые процессы применяют в промышленности, начиная с 1930-го го-
да, когда впервые была разработана и запатентована в США схема аминовой установки с фенилгидразином в качестве абсорбента.
Процесс был усовершенствован применением в качестве поглотителя водных растворов алканоламинов. Алканоламины, являясь слабыми основаниями, вступают в реакцию с кислыми газами H2S и СО2, за счет чего происходит очистка газа. Образующиеся соли при нагревании насыщенного раствора легко разлагаются.
Наиболее известными этаноламинами, используемыми в процессах очист-
ки газа от H2S и СО2 являются: моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), триэтаноламин (ТЭА), дигликольамин (ДГА), диизопропаноламин (ДИПА), метилдиэтаноламин (МДЭА).
До настоящего времени в промышленности на установках по очистке килых газов в качестве абсорбента, в основном, применяется моноэтаноламин (МЭА), а также диэтаноламин (ДЭА). Однако в последние годы наблюдается тенденция по замене МЭА на более эффективный абсорбент – метилдиэтаноламин (МДЭА).
На рис. 1 показана основная однопоточная схема абсорбционной очистки
газа растворами этаноламинов. Поступающий на очистку газ проходит восходящим потоком через абсорбер навстречу потоку раствора. Насыщенный кислыми газами раствор с низа абсорбера подогревается в теплообменнике регенерированным раствором из десорбера и подается на верх десорбера.
Рис.1. Схема абсорбционной очистки газа растворами этаноламинов.
После частичного охлаждения в теплообменнике регенерированный раствор дополнительно охлаждается водой или воздухом и подается на верх абсорбера. Кислый газ из десорбера охлаждается для конденсации водяных паров.
Конденсат в виде флегмы непрерывно возвращается обратно в систему для поддержания заданной концентрации раствора амина.
Для улучшения технико-экономических показателей процесса за счёт, главным образом, сокращения эксплуатационных затрат служит модификация ДЭА-способа с использованием водного раствора смеси метилдиэтаноламина и ДЭА. Это позволяет в 1,5 - 2 раза снизить удельное орошение по сравнению с чистым раствором ДЭА.
Если не установлены жесткие требования по содержанию СО2, более целесообразно применять раствор МДЭА, имеющий ряд достоинств:
― возможность селективного извлечения H2S в присутствии СО2, следовательно, увеличение доли Н2S в кислом газе;
― у МДЭА более высокая термическая стабильность и меньшая коррозионная активность раствора по сравнению с ДЭА;
― МДЭА обладает меньшей реакционной способностью по отношению к
CO2 и меньшей теплотой реакции с H2S и CO2, что позволяет снизить количество теплоты на регенерацию абсорбента; ― не образует нерегенерируемых амидов (что является одной из причин вспенивания в абсорбере) при взаимодействии с карбоновыми кислотами, ингибиторами коррозии, следовательно, не происходит потери амина, не образуются твердые осадки на внутренних поверхностях теплообменников;
― МДЭА имеет низкое давление насыщенных паров, что уменьшает потери
амина за счет летучести.
Применение щелочных способов очистки газа также целесообразно в промысловых условиях для очистки небольших количеств сырьевого газа и при небольшом содержании в газе H2S.
Промышленный процесс щелочной очистки природного газа имеет следующие преимущества:
― тонкая очистка газа от основных серосодержащих соединений;
― высокая избирательность к сероводороду в присутствии диоксида угле-
рода;
― высокая реакционноспособность и химическая стойкость поглотителя;
― доступность и дешевизна поглотителя;
― низкие эксплуатационные затраты.
Технологические схемы установок очистки ПНГ
Рис. 1. Схема установки подготовки попутного газа методом низкотемпературной сепарации.
Сырой газ под давлением поступает в газовый сепаратор ВС-1, где происходит отделение капельной жидкости, образовавшегося конденсата и механических примесей, которые направляются в дренажную емкость.
Газ, освобожденный от капельной жидкости, поступает в теплообменник «газ-газ» Т-1 для предварительного охлаждения газом, обратным потоком, поступающим с низкотемпературной сепарации.
Для предупреждения образования гидратов перед теплообменником в газ подается ингибитор гидратообразования (метанол, диэтиленгликоль). Далее газ клапаном РД-1 дросселируется, охлаждаясь при этом за счет эффекта Джоуля-Томсона. Охлажденный газ поступает на вторую ступень сепарации в газовый сепаратор с НС-1, где конденсат с насыщенным водой раствором ингибитора отделяется и направляется в разделитель Р-100. Осушенный газ подогревается в теплообменнике Т-1 сырым газом, поступающим на осушку, до температуры и направляется на коммерческий узел учета.
Смесь нестабильного конденсата с насыщенным водой раствором ингибитора поступает в разделитель Р-1, где конденсат отделяется и направляется на подготовку. Насыщенный водой раствор ингибитора подогревается в кожухотрубчатом теплообменнике Т-2 обратным током регенерированного ингибитора и поступает на установку регенерации БР-1. Установка регенерации состоит из ректификационной колонны, установленной непосредственно на кубе, в котором жидкость подогревается путем сжигания газа в жаровой трубе. Испаряемая вода конденсируется в аппарате воздушного охлаждения, отделяется в сборнике и сбрасывается в дренажную емкость.
Регенерированный ингибитор через теплообменник Т-2, где он охлаждается потоком насыщенного ингибитора, и через аппарат воздушного охлаждения AВO-1 направляется в расходную емкость блока подачи реагента БП-1. Затем насосами дозаторами блока подачи реагента возвращается на установку осушки.
Рис. 2. Технологическая схема установки подготовки попутного газа методом адсорбционной осушки.
Перед поступлением в адсорберы из газа в сепараторе С-1 отделяются механические примеси и капельная жидкость. После сепаратора газ сверху вниз проходит через один из адсорберов. Осушенный газ отводится в коллектор сухого газа. Второй адсорбер в это время находится на стадии регенерации (нагрев, охлаждение или ожидание).
Газ регенерации отбирается из потока осушенного газа и компрессором ДК подается в печь подогрева П-1 и с температурой +180-200 °С подается снизу вверх через адсорбер, в котором производится десорбция воды и тяжелых углеводородов.
Литература
1. Блазнов А.Н. Распределение пузырьков по размерам в жидкостно-газо-
вых струйных аппаратах с удлиненной камерой смешения // Электронный журнал "Исследовано в России", 2002. C. 663-670.
2. Галеев Р.Г. Повышение выработки трудноизвлекаемых запасов углево-
дородного сырья. М.: Недра, 1997. - 362 с.
3. Голдобин В. Попутный газ - добро или зло // Нефть России, N11, 2007.
4. Стренк Ф.Н. Перемешивание и аппараты с мешалками. Л.: Химия, 1975.
-384 c.
5. Хисамутдинов Н.И. Разработка нефтегазовых месторождений в поздней стадии. М.: ВНИИОЭНГ, 2004. - 252 с.__