Переработка углеводородных газов.

Переработка углеводородных газов.

Переработка попутных нефтяных газов на газоперерабатывающих заводах сводится к выделению из них стабильного газового бензина, получению сжиженных газов, и технически чистых индивидуальных углеводородов. Природные газы в своем составе в основном содержат метан и практически не содержат тяжелых углеводородов и, поэтому, такой переработке не подвергаются.

Отбензинивание попутных нефтяных газов.

Процессы отбензинивания попутных углеводородных газов и получение сжиженных газов проводятся как две последовательные операции. Это получение нестабильного газового бензина и его стабилизация с одновременным выделением компонентов сжиженных газов или индивидуальных углеводородов.

В настоящее время промышленное применение получили четыре способа отбензинивания газа:

1) компрессионный

2) абсорбционный

3) адсорбционный

4) с использованием низкотемпературных процессов (низкотемпературная конденсация – НТК; и низкотемпературная ректификация – НТР)

Компрессионный метод.

Компрессионный метод основан на сжатии газа компрессорами и охлаждении его в холодильнике. При сжатии газа парциальное давление его компонентов доводится до давления насыщенных паров этих компонентов. При этом они переходят из паровой фазы в жидкую, которая и представляет собой нестабильный газовый бензин. Как правило, с повышением давления и понижением температуры, количество жидкой фазы возрастает. При этом сконденсированные углеводороды облегчают переход других, более легких компонентов в жидкое состояние, так как последние углеводороды растворяются в жидких компонентах.

Оптимальное давление определяется многими факторами, в том числе составом исходного газа, заданного степенью извлечения целевых компонентов, энергозатратами на процессы сжатия и охлаждения. Для большинства попутных газов с учетом принятых степеней извлечения, оптимальное давление находится в пределах от 2 до 4 МПа газ сжимают с помощью двух или трехступенчатого компрессора.

Большое влияние на режим работы компрессоров оказывает межступенчатое охлаждение газов в промежуточных холодильниках и надлежащее охлаждение стенок цилиндров. Межступенчатое охлаждение с максимальным отделением образовавшегося конденсата обуславливает снижение расхода энергии на сжатие. Поскольку работа сжатия пропорциональна абсолютному значению температуры поступающего в компрессора газа.

Ниже, на рисунке 1 показана принципиальная схема компрессорной установки.

Аппараты:

1) пылеуловитель

2) трехступенчатый компрессор

3) холодильники

4) газосепараторы

Потоки:

I) нефтяной газ на отбензинивание

II) газовый конденсат различного состава

III) углеводородный газ на фракционирование

Описание схемы:

Исходный газ через пылеуловитель и защитную сетку подается в первую ступень компрессора. Сжатый газ охлаждается в холодильнике и поступает в газосепаратор. Оттуда направляется на вторую ступень компрессии и так далее. Таким образом, газ трижды сжимается, охлаждается, отделяется от конденсата (газового бензина) и направляется в систему газоразделения. Газовый конденсат из трех сепараторов подвергается стабилизации с получением стабильного газового бензина, сжиженных газов и технически индивидуальных углеводородов.

Одним из недостатков компрессионного способа является нечеткое отделение легких углеводородов от тяжелых (в сепараторах), что приводит к попаданию части легких углеводородов в газовый бензин и потере части тяжелых углеводородов с газовой фазой. В результате газовый бензин получается нестабильный и снижается его отбор от потенциала.

Компрессионный метод применяют для отбензинивания жирных газов, содержащих более 150г/м³ тяжелых углеводородов. При меньшем их содержании этот метод неэкономичен.

Абсорбционный метод.

Абсорбционный метод отбензинивания является наиболее распространенным. Процесс основан на избирательном поглощении жидкостью отдельных компонентов газовой смеси. В качестве абсорбента применяют либо бензин, либо керосин, либо тяжелые дистилляты. Чем тяжелее углеводороды, тем больше их растворяется в абсорбенте. Абсорбцию проводят при сравнительно низкой температуре (30-40°С) и высоком давлении (от 2 до 5 МПа).

Нефтяной газ, пройдя очистные сооружения поступает на прием компрессоров, где сжимается в одну или две ступени и направляется в нижнюю часть абсорбера, сверху подается абсорбент. Отбензиненный газ, выходящий сверху абсорбера, пропускается через систему очистки от компрессорного масла и отправляется к потребителю. Абсорбент в основном поглощает углеводороды, начиная от пропана и выше и небольшую часть метана и этана. Насыщенный абсорбент выходит снизу абсорбера и поступает в выветриватель, где за счет снижения давления выделяется метан и этан. После выветривателя насыщенный абсорбент находит теплообменник, паровой подогреватель и направляется в десорбер, где выделяются поглощенные углеводороды.

Десорбцию проводят при повышенных температурах (160-200°С) и пониженном давлении (0,3-0,5МПа). Применение абсорбционного метода позволяет извлечь из исходного сырья 70-90% пропана, 97-98% бутана, весь пентан и более тяжелые компоненты.

Адсорбционный способ.

Этот способ применяется для выделения газового бензина из тощих газов, содержащих углеводородов не более 50 г/м³. Сущность метода заключается в способности пористых твердых тел, таких как силикагель, цеолиты и другие адсорбировать на своей поверхности различные углеводороды.

Количество адсорбированных углеводородов зависит от природы адсорбента и адсорбируемого вещества, состава газа (т.е. адсорбируемости других компонентов), так же температуры и давления процесса. Так, например, силикагель адсорбирует в первую очередь ароматические и непредельные углеводороды, затем нафтеновые и в последнюю очередь парафиновые.

В пределах одного и того же класса углеводородов количество вещества, адсорбируемого поглотителем возрастает с повышением молекулярной массы. Повышение температуры и понижение давления отрицательно влияет на процесс адсорбции. Обычно, адсорбционное отбензинивание проводят при температуре окружающего воздуха и давлении от 2 до 3 МПа.

Регенерацию адсорбента осуществляют продувкой газом или водяным паром при повышенных температурах и пониженном давлении. Технологические схемы аналогичны традиционным адсорбционным процессам.

Низкотемпературное отбензинивание.

Из процессов низкотемпературного отбензинивания промышленное применение получили раздельные или комбинированные процессы низкотемпературной конденсации и низкотемпературной ректификации (НТК и НТР).

НТК. По методу НТК осушенный адсорбентами сырой газ охлаждается до температуры -30 – -45°С и поступает в газосепаратор. Сверху его уходит газ, а снизу конденсат. Жидкая фаза направляется ректификационную колонну на деэтанизацию, то есть освобождение от метана и этана. Деэтанизированный остаток поступает либо в емкость газового бензина, либо на газофракционирующую установку (ГФУ) для разделения на индивидуальные углеводороды.

При низкотемпературной конденсации, так же как и при компрессионном методе, происходит однократная конденсация, но только при низких температурах.

НТР. По методу НТР исходный газ охлаждается в теплообменнике и поступает в ректификационную колонну. Сверху колонны выходят легкие углеводороды, которые охлаждаются и частично конденсируются в пропановом холодильнике. Конденсат возвращается колонну в качестве орошения. Снизу колонны выходит нестабильный бензин.

Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Достоинством НТК, по сравнению с НТР заключается в следующем:

1) Не весь газ, а только его сконденсированная часть проходит ректификационную колонну, что позволяет уменьшить её диаметр.

2) Содержание метана и этана в конденсате невелико, поэтому температура вверху колонны может быть более высокой.

3) Сравнительно невысокие капиталовложения.

Преимущества НТР:

1) Высокое извлечение целевых компонентов из жирных газов.

2) Гибкость процесса. Изменяя температуру вверху колонны можно в широких пределах изменять глубину извлечения пропана.

Применение НТР рекомендуется при глубоком извлечении пропана и этана и выделении редких газов. При переработке жирных газов, можно применять низкотемпературную конденсацию, что экономически целесообразно. При этом требуется меньше тепла в испарителях и холода, меньше колонн, компрессионного оборудования и теплообменной аппаратуры.

Стабилизация газового бензина и выделение индивидуальных углеводородов.

Полученный тем или иным способом газовый бензин содержит значительные количества этана, пропана и бутана, имеет высокое давление насыщенных паров, легко испаряется, теряя легкие углеводороды и меняет свой состав при хранении. Чтобы нестабильный газовый бензин превратить в годный для использования продукт, его необходимо подвергнуть стабилизации, то есть удалить из него метан, этан, пропан и частично бутан.

Различают два вида стабилизационных установок:

1) Получение стабильного бензина и сжиженных газов (пропанобутановой фракции)

2) Получение стабильного бензина и технически индивидуальных углеводородов.

Схема первого варианта стабилизации показана ниже на рисунке.

Аппараты:

1. Колонна стабилизации

2. Водяной холодильник

3. Емкость орошения

4. Насосы

5. Рекуперативный теплообменник

Потоки:

I. Нестабильный газовый бензин

II. Легкий углеводородный газ

III. Пропанобутановая фракция

IV. Стабильный газовый бензин

Описание схемы:

Сырье (нестабильный газовый бензин) нагревается в теплообменнике до температуры в 40-45°С и подается в среднюю часть стабилизационной колонны. Колонна работает под давлением в 10-15 атмосфер. Температура вверху колонны 40°С. Сверху колонны отводится пропанобутановая фракция, которая проходит водяной холодильник и частично возвращается на орошение. Стабильный бензин выходит с низа колонны, проходит через теплообменник, где отдает свое тепло сырьевому потоку и выводится с установки в емкость готового продукта.

По второму варианту стабилизации получают индивидуальные углеводороды. Схема приведена ниже:

Аппараты:

1. Этановая колонна

2. Пропановая колонна

3. Бутановая колонна

4. Изобутановая колонна

5. Теплообменник

6. Конденсаторы холодильники

7. Теплообменник

Описание схемы:

Сырье (нестабильный газовый бензин) нагревается в холодильнике и поступает в среднюю часть этановой колонны, работающей под давлением до 4 МПа. Сверху этой колонны отбирают сухой газ метан и этан. Остаток её снизу отводится в пропановую колонну. Давление в ней поддерживают около 1,5 МПа. Сверху неё уходит пропан с примесью метана и этана и через конденсатор-холодильник частично возвращается в колонну в качестве орошения, а остальное количество поступает в емкость на хранение. Сверху емкость орошения отводятся несконденсировавшиеся метан и этан. Остаток из пропановой колонны направляют в бутановую колонну. В этой колонне давление 0,4-0,6 МПа. Сверху этой колонны получают бутаны. Бутановая фракция в следующей изобутановой колонне разделяется на изобутан и нормальный бутан. Нижним продуктом бутановой колонны является стабильный газовый бензин. Во всей ректификационной колонне сверху подается острое орошение, в качестве которого используют жидкий продукт верхней части колонны. В нижнюю часть всех ректификационных колонн подводится тепло для улучшения разделения компонентов газового бензина. На некоторых установка из газового бензина выделяют нормальный пентан и изопентан.

Стабильный бензин содержит следы и от 10 до 30% бутанов.

Дата добавления: 2015-09-30