.
Природный газ широко используют как недорогое топливо с высокой теплотворной способностью (при сжигании 1 куб.м. выделяется до 54 400 кДж). Это один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд. Самым распространенным способом доставки газа потребителям является транспортировка по трубопроводам.
Однако, перед подачей в магистральные трубопроводы газ необходимо подготовить, дабы он соответствовал ряду требований. Наиболее сложно достижимыми из них являются температура точки росы по воде и углеводородам. Для соответствия этим требованиям существуют следующие основные решения:
1. Низкотемпературная сепарация (НТС)
Данная технология предусматривает:
2. Низкотемпературная конденсация (НТК)
Технология предусматривает:
3. Абсорбционная подготовка газа
Технология предусматривает:
4. Адсорбционная подготовка газа
Технология предусматривает:
Специфика добычи природного газа заключается в высоких давлениях внутри пласта на первых этапах разработки месторождения. Газ выходит из скважины со значительным давлением, порядка
Описание типичной схемы установки НТС
Сырой газ со скважин поступает во входной сепаратор, где отделяется жидкая фаза (пластовая вода с растворенными ингибиторами и сконденсировавшийся углеводородный конденсат). Отсепарированный газ направляется в рекуперативные теплообменники 1 для рекуперации холода с дросселированного потока газа. Для предупреждения гидратообразования в поток газа перед теплообменником впрыскивают ингибитор гидратообразования (гликоль или метанол). Охлажденный газ из теплообменников поступает на дроссель или детандер, где за счет дросселирования (или детандирования) падает температура потока. После охлаждения в газ поступает в низкотемпературный сепаратор, где из потока газа отделяются сконденсировавшиеся жидкие углеводороды и водный раствор ингибитора гидратообразования. Сухой газ из низкотемпературного сепаратора проходит через рекуперативный теплообменник 1, где нагревается и далее поступает в рекуперативный теплообменник 2, где нагревает отходящую жидкую фазу из НТС и только потом подается в магистральный газопровод. Жидкая фаза из низкотемпературного сепаратора нагревается в рекуперативном теплообменнике 2 и далее поступает в трехфазный сепаратор, откуда газ выветривания отправляется либо на факел, либо используется на собственные нужды. Водный раствор ингибитора, выводимый снизу трехфазного сепаратора, направляется на регенерацию, а конденсат — на дальнейшую стабилизацию на установку стабилизации конденсата (УСК).
Минусы установки НТС
При всех плюсах этого метода, стоит отметить один фатальный минус. Примерно через
Также, стабилизация конденсата методом выветривания предполагает большие потери, связанные с уносом «ценных» компонентов. Подготовка конденсата в колонне-стабилизаторе позволяет в разы сократить расход газа, сжигаемого на факеле, и увеличить количество конденсата. Выделим основные минусы НТС:
Компания Газсерф предлагает более эффективные решения подготовки газа, направленные на стабильное получение основного продукта (СОГ) необходимого качества, а также максимально возможное извлечение всех субпродуктов из поступающего газа, что позволяет получать не только дополнительные прибыли для эксплуатирующей организации, но и уменьшать сбросы в атмосферу, тем самым избежав/уменьшив штрафы от надзорных органов.
В данной статье мы хотели бы обратить внимание на технологию, которая по своей сути близка к низкотемпературной сепарации, но более продвинута в исполнении, что позволяет избежать всех недостатков, присущих НТС и при этом увеличить эффективность установки в целом: и по получаемым продуктам и по экономическим показателям. Имеется ввиду низкотемпературная конденсация (далее НТК) газа при помощи установки внешнего холода с дальнейшей стабилизацией конденсата, а также возможностью получения таких продуктов как ШФЛУ, СПБТ и конденсат газовый стабильный.
Низкотемпературная конденсация (далее НТК) — процесс изобарного охлаждения природного и попутного нефтяного газа, сопровождающийся последовательной конденсацией отдельных компонентов газового конденсата или их фракций при определенном давлении. Осуществляется при температурах от 0 до минус 40°C.
Разделение углеводородных газов методом НТК осуществляется путем охлаждения внешним холодом до заданной температуры при постоянном давлении, сопровождающегося конденсацией извлекаемых из газов компонентов, с последующим разделением в сепараторах газовой и жидкой фаз.
Высокой четкости разделения углеводородных газов путем однократной конденсации и последующей сепарации добиться практически невозможно, поэтому современные схемы НТК включают ректификационные колонны деметанизации/деэтанизации/дебутанизации.
Газовая фаза при этом выводится с установки с последней ступени сепарации, а жидкая фаза после теплообмена с потоком сырьевого газа поступает на питание в колонну деметанизации или деэтанизации для дальнейшей подготовки конденсата.
Использование данного метода за счет искусственного внешнего холода позволяет поддерживать стабильную точку росы вне зависимости от времени года и перепада давлений (в отличие от НТС), и добиваться более глубокого извлечения тяжелых углеводородов. Точка росы по углеводородам при расчете НТС не ниже минус 10 С, а на установках НТК доходит до минус 40 С, что значительно повышает количество жидкого продукта в виде ШФЛУ, СПБТ и конденсата газового стабильного. Кроме того, стабилизация конденсата в колоннах значительно сокращает сбросы газа на факел и увеличивает количество жидких продуктов.
Плюсы установки низкотемпературной конденсации (НТК)
Таблица 1. Сравнение дегазации в емкостях и стабилизации конденсата в зависимости от температуры охлаждения в НТС или НТК
Температура сепарации, 0С |
Массовый расход жидкости из сепараторов |
Конденсат давления насыщенных |
Конденсат давления насыщенных |
||
---|---|---|---|---|---|
Дегазация в емкостях |
Стабилизация |
Дегазация в емкостях |
Стабилизация |
||
Конденсат, кг |
Конденсат, кг |
Конденсат, кг |
Конденсат, кг |
||
-30,00 |
9 661,51 |
4 651,74 |
6 113,38 |
3 408,26 |
5 278,36 |
-25,00 |
8 269,48 |
4 569,69 |
5 747,80 |
3 506,03 |
4 968,68 |
-20,00 |
6 923,93 |
4 287,60 |
5 223,55 |
3 446,30 |
4 532,88 |
-15,00 |
5 581,62 |
3 831,82 |
4 489,55 |
3 170,18 |
3 940,14 |
-10,00 |
4 192,62 |
3 100,03 |
3 521,15 |
2 643,33 |
3 159,57 |
-5,00 |
2 701,45 |
2 113,00 |
2 344,03 |
1 866,51 |
2 152,43 |
0,00 |
1 048,48 |
861,52 |
934,12 |
750,19 |
875,41 |
Пример реализации НТК в качестве реконструкции НТС при падении давления на входе
Задача: На месторождении заказчика давление газа на скважине упало со 100 до 25 атм. и НТС перестала удовлетворять требованиям «СТО Газпром
Таблица 2. Исходные данные
Наименование |
Единицы |
Значение |
---|---|---|
Параметры сырьевого газа |
||
Производительность по |
нм3/час |
250 000 |
Давление |
МПа (изб) |
2 |
Температура |
°С |
25 |
Состав входного потока |
||
Метан |
% мол. |
около 91 |
Этан |
% мол. |
около 3 |
С3+ |
% мол. |
около 5 |
CO2 |
% мол. |
около 0,5 |
N2 |
% мол. |
около 0,5 |
H2S |
% мол. |
нет |
H2O |
% мол. |
влагонасыщенный |
Таблица 3. Получаемые продукты
Сухой отбензиненый газ (СОГ) высокого давления, |
248 800 нм3/час |
Сухой отбензиненый газ (СОГ) низкого давления, |
272 нм3/час |
Стабильный газовый конденсат |
2807 кг/час |
Установка комплексной подготовки газа производительностью по входящему газу 2,19 млрд. нм3/год была разработана Газсерф как универсальный проект, основанный на обширном опыте инженеров нашей компании. В данном проекте мы постарались реализовать все достоинства уже «запущенных» нами УКПГ. Кроме этого, типичность и универсальность данной установки позволяет легко «подстраиваться» под потребности заказчика, как по расходу и составу входного газа, так и по получаемым продуктам.
Технологическое оборудование установки состоит из следующих основных блоков:
Обеспечивает внешнее охлаждение потока газа до температуры минус 250С. Холодопроизводительность 900 кВт (температурный уровень −25 0С) обеспечивается путем установки трех винтовых холодильных компрессоров. Конденсация хладагента происходит в аппаратах воздушного охлаждения. Также в блок входят емкостные аппараты: аккумулятор хладагента, экономайзер. Холодильный контур предназначен для конденсации и подачи жидкого хладагента в испаритель (пластинчатый, либо кожухотрубный теплообменник) и отбора тепла от газового потока путем фазового перехода хладагента.
Блок низкотемпературной конденсации предназначен для охлаждения потока газа в рекуперативных теплообменниках и испарителе хладагента, а затем разделения на газовые и жидкие фракции охлажденного потока. Газ после сепарации и подогрева в рекуперациионном теплообменнике направляется в магистральный трубопровод, нестабильный конденсат в колонну стабилизатор, а водометанольная смесь в установку регенерации метанола.
Блок фрационирования представляет собой колонну стабилизации конденсата. Стабилизация конденсата осуществляется за счет подогрева конденсата в ребойлере и тепломассообменных процессов на тарелках колонны.
Предназначен для подачи тепла к ребойлеру колонны стабилизатора и нагрева регенератора метанола.
Предназначен для регенерации метанола и подачи регенерированного метанола на впрыск в теплообменники НТК.
Установка имеет возможность дальнейшей модернизации с возможностью получения СПБТ и конденсата газового стабильного.
Реализацию проекта разбили на три этапа:
Этап 1. Строительство установки установка внешнего холода и стабилизация конденсата на существующих емкостях выветривания.
Этап 2. Строительство колонны стабилизации конденсата.
Этап 3. Строительство установка выделения СПБТ.
Таблица 4. Каждый следующий этап дает добавочный продукт, что влечет за собой дополнительную прибыль!
Показатели проекта |
1 этап |
2 этап |
3 этап |
Все этапы |
|
---|---|---|---|---|---|
Строительство |
|||||
Ориентировочный САРЕХ |
млн. руб. |
365 |
185 |
200 |
700 |
Срок реализации проекта |
месяц |
8 |
6 |
6 |
10 |
Увеличение извлечения продукции при реализации этапов строительства |
|||||
СПБТ |
тонн/год |
0 |
0 |
20000 |
- |
Газовый конденсат |
тонн/год |
40000 |
15000 |
- |
- |
Всего (увеличение выручки в год) |
млн. руб. |
700 |
263 |
300 |
1263 |
Срок окупаемости с момента начала строительства без учета стоимости финансирования |
лет |
1,19 |
1,20 |
1,17 |
1,22 |
Как видно из таблицы, каждый этап значительно увеличивает количество извлеченных продуктов, а, следовательно, и получаемую прибыль предприятия. Однако отказавшись от этапности и реализовав весь проект одновременно целиком, мы получаем практически ту же окупаемость, но гораздо большую валовую прибыль. Поэтому, несмотря на большие капитальные вложения инвесторы получат большую прибыль в более сжатые сроки.
Компания Газсерф обладает большим опытом в реализации подобных проектов и решении задач, связанных с очисткой, осушкой и подготовкой природного и попутного нефтяного газа к транспортировке. Наши специалисты готовы помочь вам при решении задач любой сложности.