поддержка
проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку!И мы
разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на
e-mail
Статистика
Основы переработки газа и газового конденсата
В природном гаЗе многих месторождений содержатся такие ценные
компоненты, как этан, пропан, бутан, сера, гелий, конденсат. Содержание
этана в природном газе ряда месторождений достигает более 3 %, пропана -
до 21 %. Основные запасы конденсата сосредоточены в газоконденсатных
месторождениях Тюменской и Оренбургской областей. В газе многих
месторождений (более 150) содержится сероводород, являющийся исходным
сырьем для получения серы. В настоящее время как в нашей стране, так и в
других странах наблюдается тенденция к более полному комплексному
использованию всех флюидов, добываемых из недр, в том числе к
комплексной переработке и использованию природного газа и конденсата на
специально сооружаемых в местах добычи газа газохимических комплексах (ГХК).
Переработку конденсата можно вести по химическому и топливному
направлениям. При переработке по химическому направлению из конденсата
можно получать этан, пропилен, ацетилен, бензол и другие продукты для
нефтехимической промышленности. При переработке по топливному
направлению из конденсата можно получать автобензин, керосин и дизельное
топливо.
При подготовке газа к трубопроводному транспорту и при его перекачке
широко применяются процессы абсорбции, адсорбции, ректификации и
низкотемпературной обработки.
Абсорбция - это процесс поглощения газа жидкостью. Он широко применяется
для извлечения из газовой смеси отдельных компонентов. Такое
избирательное поглощение из газа его отдельных компонентов обусловлено
различной их летучестью и скоростью диффузии.
Десорбция - процесс извлечения из жидких смесей легколетучих компонентов
их диффузией в поток газа, т.е. этот процесс десорбции по физической
сущности противоположен процессу абсорбции.
Ректификация - процесс разделения жидких или газовых смесей на
компоненты (или группы компонентов).
Требуемую степень разделения газовых и жидких смесей в указанных
процессах получают при контакте газа и жидкости в тарельчатой колонне
последовательно в несколько ступеней на контактных устройствах-тарелках.
Адсорбция - осаждение (концентрирование) компонентов жидкости или газа в
микропорах и на поверхности твердого вещества. Адсорбционные методы
широко применяют для осушки природного газа твердыми адсорбентами.
Низкотемпературную обработку применяют для разделения газовой смеси,
состоящей из компонентов с различной температурой конденсации.
Поступающий из скважины природный газ может содержать кроме метана
небольшое количество этана, гелия, некоторое количество таких примесей,
как сероводород и углекислый газ, воду в виде жидкости или в виде
водяного пара. На газоконденсатных месторождениях газ поступает из
скважины вместе с конденсатом. Значительное количество тяжелых
углеводородов и примесей содержится и в попутном (нефтяном) газе
некоторых нефтяных месторождений.
Первой стадией переработки природного газа, поступающего из скважины,
является выделение из него всех ценных компонентов (этан, бутан, пропан,
конденсат и т.п.), очистка его от нежелательных примесей (углекислый газ
и сероводород) с последующим рациональным использованием этих примесей
(например, получение серы, твердой углекислоты). В этом случае будет
обеспечено полное использование всех флюидов, добываемых из недр. То же
самое относится и к попутному газу, выделяемому из нефти перед ее
транспортом потребителю.
Попутные нефтяные газы перерабатываются на газобензиновых заводах с
получением из них в основном сжиженных бутано-пропа-новых фракций.
Рассмотрим процессы переработки газа на газохимическом комплексе.
Отделение конденсата и воды от газа производится в сепараторах на
установках комплексной подготовки газа.
Сероводород и углекислый газ являются балластными примесями в природном
газе, а сероводород, кроме того, является сильным коррозионным
соединением. Очистка газа от сероводорода и углекислого газа может
производиться жидкими химическими поглотителями (абсорбционные способы)
и твердыми поглотителями (адсорбционные способы). В качестве химического
поглотителя при абсорбционном способе очистки природного газа широко
применяются водные растворы этаноламина.
Этаноламины связывают сероводород и углекислый газ при контакте с
природным газом в специальной вертикальной колонне-реакто-ре с
ректификационными тарелками. При этом в нижнюю часть колонны подается
сырой газ, а сверху - водный раствор этаноламина. Поднимаясь вверх и
контактируя на тарелках с этаноламином, газ очищается от сероводорода и
углекислого газа. Кроме этаноламинов для очистки газа от сероводорода и
углекислого газа могут применяться в качестве абсорбентов растворы
карбонатов щелочных металлов, а в качестве твердых адсорбентов - сухая
гидрагированная окись железа. Для извлечения отдельных углеводородов из
природного газа на ГХК успешно применяется низкотемпературная обработка.
При помощи низкотемпературной конденсации из газа выделяются этан,
пропан. В установках низкотемпературной конденсации газ охлаждается
специальной жидкостью. При извлечении пропана газ охлаждается жидким
пропаном с температурой -30° С. При извлечении из газа этана хорошие
результаты дает охлаждение газа с двумя ступенями конденсации. В них на
первой ступени конденсации газ охлаждается жидким пропаном, а на второй
- жидким этаном с температурой до -80° С. В технологическую схему таких
установок входит теплообменник для охлаждения газа, сепаратор и
колонна-деэтанизатор для более полного удаления газа из
сконденсировавшейся в сепараторе жидкости. На установках
низкотемпературной ректификации охлажденный в теплообменнике газ
поступает непосредственно в ректификационную колонну для отделения от
него сконденсировавшейся жидкостной фазы.
Другим примером применения низкотемпературной технологии служит
выделение гелия из природного газа. Гелий обладает высокой
электропроводностью и теплопроводностью, критическая температура гелия
-267,97° С, температура кипения -268,94° С. Он химически инертен и плохо
растворяется в воде. Эти свойства способствовали широкому применению
гелия в криогенной, ядерной и ракетной технике, при водолазных работах,
в металлургии и технике связи. Для получения гелия используют природные
и попутные нефтяные газы с содержанием гелия не менее 0,2-0,3 % (по
объему). Температуры кипения гелия и метана близки и основная сложность
при получении чистого гелия заключается в разделении этих газов.
По одной из технологических схем предварительно очищенный и осушенный
природный газ охлаждается в других теплообменниках до температуры -140°
С, затем полученная газожидкостная смесь проходит дроссель и подается
для разделения в ректификационную колонну. Из верхней части этой колонны
выходит смесь гелия с азотом, а из нижней части-сухой газ, состоящий в
основном из метана. Для охлаждения ректификационной колонны используют
жидкий метан и поддерживают температуру в верхней ее части на уровне
-191° С. Смесь гелия с азотом из ректификационной колонны поступает в
сепаратор и затем в теплообменник, где она охлаждается жидким азотом и
разделяется вхледую-щем сепараторе на гелиевый концентрат, содержащий 85
% гелия, и азот. Затем гелиевый концентрат очищают от водорода, осушают
окисью алюминия и компримируют до 20 МПа. Подготовленный таким образом
гелиевый концентрат охлаждают до -207° С и после сепарации получают
газовую фазу, содержащую 99,5 % гелия. После очистки ее активированным
углем, охлаждаемым жидким азотом, получают гелий с чистотой не менее
99,88 %.
Низкотемпературная технология широко применяется при сжижении природного
газа. Сжижение больших количеств природного газа производят по
трехкаскадному или однокаскадному циклу. В трех-каскадном цикле
природный газ последовательно охлаждается жидкими пропаном, этиленом и
метаном до сжижения. В однокаскадном цикле для охлаждения природного
газа применяют смесь жидких метана с азотом.
Попутные нефтяные газы перерабатываются в основном на газобензиновых
заводах. При этом из попутного газа отделяют пропан, бутан и
нестабильный (газовый) бензин, т.е. фракции углеводородов бензинового
ряда (более тяжелых). При переработке попутного газа применяют следующие
методы. Абсорбционный, основанный на различной растворимости
содержащихся в газе углеводородов в жидких нефтепродуктах. Применяют
абсорбент, в котором пропан, бутан и углеводороды бензинового ряда лучше
растворяются, чем метан. После контакта абсорбента с попутным газом в
колонне абсорбера обогащенный углеводородами абсорбент поступает в
десорбер, где из него выпаривают пропан, бутан и бензин с последующей их
конденсацией. Компрессионный способ отбензинивания основан на сжатии и
последующем охлаждении попутного газа. При этом тяжелые углеводороды
конденсируются и затем отделяются от газа в сепараторах. Для более
полного извлечения из попутного газа углеводородов, начиная с С5 и выше,
применяют низкотемпературную ректификацию. Выделенный из попутного газа
нестабильный бензин поступает на газо-фракционирующую установку, где он
в ректификационной колонне (или в нескольких последовательно работающих
колоннах) разделяется на пропан, бутан и стабильный (газовый) бензин.
Из природного газа при более полном и рациональном использовании всех
его компонентов (этана, пропана, бутана) можно вырабатывать
этилен, пропилен, изобутилен и из
них получать целый ряд пластических масс и продуктов нефтехимии.
Переработка конденсата производится методами ректификации, абсорбции и
экстракции для получения отдельных фракций и индивидуальных
углеводородов как сырья для нефтехимии.
Кроме моторных топлив из конденсата могут быть получены ароматические
углеводороды, растворители, этилен, пропилен и другие продукты.
