Установка осушки газа для нефтеперерабатывающего завода
Заказчик: Нефтеперерабатывающее предприятие
Месторасположение: Приволжский федеральный округ
Производительность установки по входному газу: 35 тыс. нм3/год.
Продукты
Газ, осушенный до точки росы минус 40°С.
Объем работ
Концептуальный инжиниринг, проектирование, поставка оборудования, шефнадзор за ПНР.
Период выполнения работ: 2018-2019 г.г.
Описание установки
Блочно-модульная установка влажных отработанных газов регенерации методом гликолевой абсорбции производительностью по газу 35 тыс. нм3/час с точкой росы по воде минус 40 °С при давлении 1,55 МПа. Размещена на территории нефтеперерабатывающего завода.
Задачи проекта
Осушить влажные отработанные газы с двух установок низкотемпературной конденсации и ректификации до точки росы минус 40°С по воде с целью перспективной дополнительной загрузки мощностей газопереработки нефтеперерабатывающего предприятия.
Основные решения
Газ на установку подаётся двумя потоками с разными характеристиками по давлениям, расходам и температуре. Требовалось осушить его до точки росы минус 40°С по воде и раздать по четырём потокам с разными характеристиками по расходам и давлениям. Для выполнения вышеперечисленных технических решений нами была поставлена установка осушки с узлом смешения входящих потоков и разделения выходящего потока по четырём линиям. Особенностью установки осушки является применение азеотропной регенерации, позволяющее получить триэтиленгликоль (ТЭГ) с чистотой 99.9+%, который может осушить газ до точки росы по воде минус 40°С и ниже, в отличии от обычной атмосферной регенерации, позволяющей получить ТЭГ с чистотой 99,5% и точку росы не более -20 С. Азеотропная регенерация представляет собой традиционную атмосферную регенерацию гликоля с добавлением контура циркуляции углеводородов (С6+).
Состав оборудования
- Блок приёма влажного газа и выдачи осушенного.
- Блок подготовки газа.
- Блок колонны-абсорбера.
- Блок регенерации и циркуляции ТЭГ.
- Блок ввода химических реагентов.
- Ёмкости подпитки ТЭГ и сольвента.
- Факельный сепаратор и дренажная ёмкость.
- Комплектная система управления РСУ и ПАЗ.
Блок приема влажного газа и выдачи осушенного
Состоит из клапанов-регуляторов давления потоков влажного газа перед смешением, клапанов-регуляторов давления выходных потоков осушенного газа, расходомеров на каждом потоке и анализатора влажности осушенного газа.
Блок подготовки газа
Смешанный поток проходит фильтр-сепаратор (один рабочий, один резервный) с избирательностью 5 - 10 мкм и охлаждается до температуры +31°С в теплообменнике "газ - вода". Затем газ подается в вертикальный фильтр-коалесцер, где удаляется сконденсированная вода. Жидкость из фильтров отводится автоматически в дренажную линию.
Блок колонны абсорбера
Очищенный от мехпримесей и капельных включений газ поступает в абсорбер, в котором вода абсорбируется потоком триэтиленгликоля из регенератора с массовой концентрацией ТЭГ 99,9+ %. Движущей силой процесса является разница парциальных давлений (упругости пара) воды над поверхностью регенерированного ТЭГа и в природном газе. При контакте "газ-ТЭГ" происходит переход воды из газовой фазы в жидкую снизу-вверх по колонне, вплоть до выравнивания парциального давления воды в газе до парциального давления воды над поверхностью регенерированного ТЭГа. Результатом процесса становятся следующие продукты:
- осушенный до точки росы минус 40°С газ, который направляется в секцию каплеуловителя и далее отводится из абсорбера
- насыщенный водой гликоль, который скапливается в кубовой секции абсорбера и далее отводится на регенерацию.
Абсорбер состоит из 3 секций (снизу-вверх): кубовая секция, секция контактора "газ-ТЭГ" и секция каплеуловителя. Влагонасыщенный газ подаётся в межсекционное пространство между кубовой и контакторной секциями. Далее через нижнюю тарелку контактора газ поступает в контактную секцию абсорбера, где раствор триэтиленгликоля абсорбирует воду из потока природного газа. Данная секция образована структурированной насадкой. Последняя секция абсорбера - секция каплеуловителя, предназначенная для максимально эффективного удаления гликоля из потока осушенного газа. Таким образом снижается уровень потерь абсорбента. После секции каплеуловителя осушенный до точки росы минус 40°С поток газа покидает абсорбер. Насыщенный водой гликоль скапливается в кубовой секции и по сигналу автоматического контроллера уровня отводится из абсорбера в дегазатор V-3010. Также в кубовой секции имеется ручной дренаж.
Блок регенерации и циркуляции ТЭГ
Насыщенный водой гликоль по сигналу автоматического контроллера уровня отводится из кубовой секции абсорбера в дегазатор, где происходит выделение из гликоля газовой фазы, которая подается в качестве топливного газа на горелку регенератора. В дегазаторе поддерживается минимально возможное давление (около 0,1-0,4 бар изб.) с целью удаления максимального количества растворенного кислорода. Гликоль же при помощи насосов (рабочий+резервный) последовательно проходит через предварительный механический фильтр, угольный фильтр, механический фильтр и далее подается в конденсатор, а после - в секцию дефлегматора испарительной колонны, где поток холодного гликоля позволяет снизить общие потери гликоля в регенераторе, обеспечивая флегму колонне-регенератору. Вышедший из дефлегматора поток насыщенного гликоля поступает в кожухотрубный теплообменник, где нагревается за счет потока гликоля, идущего из регенератора. Далее насыщенный гликоль поступает в испарительную колонну. В ней из гликоля выделяется водяной пар. Пар с верха испарительной колонны направляется в теплообменник-конденсатор, конденсируется и подается в трёхфазный сепаратор, где разделяется на пар, воду и углеводородный конденсат. Пар сжигается в горелке регенератора, а вода отводится в дренажную систему предприятия. Углеводородный конденсат используется в качестве азеотропного агента ("сольвента") и подается с помощью насосов (рабочий+резервный) в стриппинг-колонну для регенерации гликоля (см. ниже). Перед подачей в колонну сольвент проходит фильтр-коалесцер, а затем подогревается во встроенном в регенератор гликоля подогревателе. В стриппинг-колонну сольвент поступает в паровой фазе.
Процесс регенерации раствора триэтиленгликоля ведется при температуре 204°С. Тепло подводится за счет сгорания топливного газа в горелке, смонтированной в корпусе сосуда регенератора. Из регенератора гликоль с концентрацией ТЭГ 98,6-99,1 % масс. подаётся в стриппинг-колонну. В колонне снизу-вверх движутся пары сольвента. В результате образования азеотропной смеси сольвента с водой последняя удаляется из гликоля. Паровая фаза (сольвент, насыщенный водой) с верха стриппинг-колонны подается в регенератор. Жидкая фаза снизу колонны, представляющая собой высококонцентрированный (99,9+%) ТЭГ, поступает в буферную ёмкость и далее после прохождения теплообменника с помощью насосов гликоля (рабочий+резервный) подается в колонну-абсорбер. Цикл гликоля замыкается. Для удаления продуктов деградации гликоля предусмотрен блок ионообменных фильтров, на который подается часть потока (до 10%).
Блок ввода химических реагентов
Для поддержания нормального химического состава ТЭГ, установка предусматривает подачу следующих реагентов: антипенной присадки, поглотителя кислорода, регулятора рН, сольвента, чистого ТЭГ.
Ёмкость поглотителя кислорода, ёмкость регулятора рH и насосы поглотителя кислорода/регулятора рH, ёмкость антипенной присадки и насос антипенной присадки расположены в обогреваемом блок-боксе, который является комплектной единицей. Ёмкости поглотителя кислорода и регулятора рH находятся под «азотной подушкой».
Ёмкости подпитки ТЭГ и сольвента
Ёмкость ТЭГ является подземной и находится под «азотной подушкой». ТЭГ подаётся на блок гликолевой осушки с помощью полупогружного насоса.
Ёмкость сольвента является подземной и находится под «азотной подушкой. Сольвент подаётся на блок гликолевой осушки с помощью полупогружного насоса.
Факельный сепаратор и дренажная ёмкость
В систему факельных сбросов направляются продувки, образующиеся при срабатывании предохранительных клапанов и при сбросе давления из оборудования при остановках установки осушки. В состав установки входит обогреваемый факельный сепаратор, который исключает содержания капельной жидкости и твердых частиц в газах и парах, сбрасываемых в общую факельную систему. Для исключения возможности кристаллизации возможной капельной жидкости предусмотрен электрообогрев факельного сепаратора и непрерывный отвод жидкости из него в дренажную емкость.
В состав установки также входит дренажная емкость, предназначенная для дренажей жидких остатков:
- водяного конденсата;
- ТЭГ;
- сольвента.
Для освобождения от конденсата дренажная емкость укомплектована двумя полупогружными насосами (рабочий и резервный).
Комплектная система РСУ и ПАЗ
Все блоки и аппараты блоков оборудованы современными контрольно-измерительными приборами, предохранительной, запорной, отсечной арматурой и снабжены автоматически управляемыми клапанами. Это позволяет вести технологический процесс в автоматическом, а также дистанционном режиме из помещения управления.
Результаты:
- Оборудование введено в эксплуатацию и позволяет гарантированно достигать точку росы по воде минус 40°С.
- Из-за переменного характера подачи отработанных влажных газов установка доказала возможность работы в широких диапазонах регулирования.