Способ сепарации смеси углеводородных газов

 

Использование: в газовой, химической и нефтехимической отраслях промышленности. Сущность изобретения: исходную газовую смесь направляют на первичную сепарацию, газовую фазу дросселируют и отводят на вторичную сепарацию, часть жидкой фазы после первичной сепарации смешивают с газовой фазой после ее дросселирования в массовом соотношении 1 : 70 - 1 : 100. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к сепарации углеводородных газов и может быть использовано в газовой, химической и нефтехимической отраслях промышленности.

Известен способ сепарации смеси углеводородных газов путем двухступенчатого расширения с разделением на газовую фазу и конденсат на каждой ступени, охлаждением газовой фазы и дросселированием ее [1] Однако при подаче на вход смеси углеводородов, содержащей парафины до 4,5 об. и тяжелые углеводороды С_5+в более 400 г/м³, значительно снижается степень сепарации газа, причем производительность установки падает на 25-30% по сравнению с проектной.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ сепарации смеси углеводородных газов путем первичной сепарации исходной смеси с отводом жидкой фазы и газовой фазы после предварительного дросселирования последней на вторичную сепарацию первой ступени, после чего газовая фаза поступает на вторую ступень сепарации [2] Недостатком этого способа сепарации смеси углеводородных газов является сравнительно невысокая степень сепарации на первой ступени, что приводит к повышению температуры сепарации второй ступени и в конечном счете к повышению количества тяжелых углеводородов С_5+в в парафиновой фазе газа сепарации второй ступени.

Целью изобретения является повышение степени сепарации.

Способ сепарации смеси углеводородных газов включает первичную сепарацию исходной смеси с отведением жидкой фазы и подачей газовой фазы на вторичную сепарацию после предварительного ее дросселирования и смешение части жидкой фазы с газовой фазой после ее дросселирования в массовом соотношении 1:70-1: 100.

Новым в способе сепарации смеси углеводородных газов является подача части жидкой фазы на смешение с газовой фазой после дросселирования последней в массовом соотношении 1:70-1:100.

Сочетание дросселирования газовой фазы после первого сепаратора с подачей конденсата этого сепаратора в линию газовой фазы этого же сепаратора после дросселирования дает повышение степени сепарации первой ступени с 89,67 до 98,12% практически без дополнительных затрат, так как конденсат поступает в линию газовой фазы за счет разности давлений.

Способ реализуется на установке сепарации, схема которой представлена на чертеже.

Установка состоит из трубопровода 1 подачи пластовой смеси углеводородных газов, первого сепаратора 2 первой ступени, трубопровода 3 отвода газовой фазы от первого сепаратора первой ступени, перфорированной дроссельной шайбы 4, второго сепаратора 5 первой ступени, трубопровода 6 подачи конденсата первого сепаратора первой ступени в трубопровод 3, трубопровода 7 отвода газовой фазы от второго сепаратора первой ступени и сепаратор второй ступени, трубопроводов 8 и 9 отвода жидкой фазы (конденсата) от сепараторов первой ступени, дегазатора 10.

Установка работает следующим образом (первая ступень).

Смесь углеводородных газов поступает в первый сепаратор 2 первой ступени, где разделяется на газовую и жидкую фазы. Газовая фаза отводится по трубопроводу 3, на котором установлена перфорированная дроссельная шайба 4, и поступает во второй сепаратор 5 первой ступени, куда подается и часть газового конденсата из первого сепаратора первой ступени по трубопроводу 6. Газовая фаза из сепаратора 5 подается по трубопроводу 7 в сепаратор второй ступени, а конденсат из сепараторов 2и 5 отводят по трубопроводам 8 и 9 в дегазатор 10. Далее идет процесс сепарации на второй ступени.

П р и м е р. Испытания по определению эффективности отделения жидких парафиновых углеводородов из газоконденсатной смеси проводились на установке низкотемпературной сепарации УКПГ-16 "Казахгазпром".

Расход газоконденсатной смеси поддерживали 210 тыс˙м³/ч.

Исследовали сепарацию газоконденсатной смеси следующего состава, мол. доли% CH₄ 71,95 i C₅H₁₂ 0,76 C₂H₆ 6,06 n C₅H₁₂ 0,83 C₃H₈ 2,91 C₆H₁₄ 1,3 ΣC_5+в 7,63 iC₄H₁₀ 0,57 C₇H₁₆ 1,28 (520,3 г/м³) nC₄H₁₀ 1,29 C₈H_18+в 3,46 H₂S 3,76 CО₂ 5,13
N₂ 0,59
RSH 0,11
Конденсатный фактор, т.е. ΣС_5+в равен 520,3 г/м³
Содержание твердых парафинов в углеводородах Σ С_5+в составляет 4,5 мол.

Давлением в первом сепараторе первой ступени (СОIФ) 12,5 МПа, температура 34^оС.

Исследовали работу установки без подачи конденсата первого сепаратора первой ступени на смешение с его газовой фазой и с подачей его на смешение в линию газовой фазы первого сепаратора первой ступени перед подачей ее на второй сепаратор первой ступени.

Подачу конденсата в газ сепарации первого сепаратора первой ступени производили в массовом соотношении, равном 1:60-1:100 соответственно, через форсунку диаметром 15 мм в трубопровод на расстоянии 1,5 м от второго сепаратора (после дросселирования).

Результаты исследований сведены в таблицу.

Определение количества жидких углеводородов в исходной смеси углеводородных газов и после сепарации производили известным хроматографическим способом по ГОСТ 23781-83.

Количество капельной жидкости, уносимой газом из первого и второго сепараторов первой ступени определяли с помощью устройства замера концентраций, изготовленного Центральным конструкторским бюро нефтеаппаратуры по методике, изложенной в техническом описании на данное устройство (Устройство замера концентрации. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ГПР 251.00.000.ТО, 1981, Подольск).

Исследования показали, что впрыск конденсата первого сепаратора первой ступени в его газовую фазу при подаче последней на второй сепаратор в массовом соотношении, равном 1:70-1:100 соответственно, обеспечивает осаждение почти всей массы жидких углеводородов уже на первой ступени сепарации (до 98,12% ) и практически дает возможность получить после первой ступени сепарации продукт, показатели которого по качеству превышают показатели газа после второй ступени сепарации в известном решении (см.табл. пп.2-5).

При увеличении соотношения до 1:110 количество С_5+в в газовой фазе после первой ступени сепарации увеличивается и степень сепарации практически остается на уровне прототипа (см.табл. пп.1 и 2).

При уменьшении соотношения до 1:60 дальнейшего улучшения процесса сепарации не наблюдается и подавать большее количество конденсата в газовую линию нецелесообразно (см.табл. пп.5 и 6).

Сепаратор второй ступени позволяет получить глубокую очистку газа от тяжелых углеводородов (до 99,45%), что улучшает процесс транспортировки и дальнейшей переработки природного газа.

Формула изобретения

СПОСОБ СЕПАРАЦИИ СМЕСИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ путем первичной сепарации исходной смеси с отводом жидкой и газообразной фазы на вторичную сепарацию и предварительного дросселирования последней, отличающийся тем, что, с целью повышения степени сепарации, часть жидкой фазы подают на смешение с газовой фазой после ее дросселирования в массовом соотношении 1 70 ^oC 1 100.

РИСУНКИ

Рисунок 1