Способ переработки природного газа

 

Изобретение относится к процессам подготовки природного газа перед его транспортировкой и может найти применение в газовой и нефтяной промышленности. Способ обработки углеводородного газа, содержащего метанол, включает ступенчатую сепарацию с охлаждением газового потока между ступенями сепарации, введение ингибитора гидратообразования, вывод из сепараторов жидкостной смеси, разделение ее на углеводородную и водометанольную фазу, подачу последней на контактирование с газом на предыдущие ступени сепарации, выведение из сепараторов получаемой после контактирования с газом водометанольной фазы и регенерацию из нее метанола, возврат регенерированного метанола в поток газа, при этом ингибитор гидратообразования вводят в количестве при определяемом по формуле соотношении в углеводородную жидкость, взятую из первой ступени сепарации, полученную смесь охлаждают до минус 10 - 24^oC и подают на противоточное контактирование с отсепарированным газом на последнюю ступень сепарации, затем жидкие фазы с этой ступени объединяют с жидкими фазами из промежуточных ступеней сепарации, объединенный поток нагревают до минус 1 - 7^oC и разделяют на углеводородную фазу, которую отводят потребителю, а также на газовую и водометанольную фазы, которые подают в газовый поток на предыдущие ступени сепарации. Изобретение позволяет снизить негативные экологические последствия применения метанола для предупреждения гидратообразования. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к процессам подготовки природного газа перед его транспортировкой и может найти применение в газовой и нефтяной промышленности.

Известен способ подготовки природного газа к транспорту, включающий введение в поток газа метанола, ступенчатую сепарацию, охлаждение газа между ступенями сепарации, дегазацию и охлаждение нестабильного конденсата, полученного после каждой ступени сепарации, и противоточное контактирование конденсата со всех ступеней сепарации с отсепарированным газом в верхней зоне сепаратора последней ступени, в которой газ, полученный после дегазации нестабильного конденсата, подают в нижнюю зону сепаратора последней ступени сепарации (патент РФ 1245826 А1, кл. F25 J 3/00, 1986).

К недостаткам способа относится необходимость предварительного значительного насыщения поступающего на обработку газа метанолом, что ведет к повышенным потерям ингибитора с водной фазой, конденсатом и обработанным газом.

Известен способ подготовки углеводородного газа к транспортировке, включающий ступенчатую сепарацию, охлаждение газового потока между ступенями сепарации, введение в поток водорастворимого летучего органического ингибитора гидратообразования, выведение из сепараторов жидкости, разделение ее на углеводородную и водную фазы, в котором выделенную водную фазу направляют в поток газа, поступающий на одну из предыдущих ступеней сепарации (патент РФ 1350447 А1, кл F 17 D 1/05, 1993).

Основной недостаток способа - увеличение потерь ингибитора с водной фазой при наличии метанола в поступающем газе, т.е. при возможности гидратообразования в системе сбора продукции скважин до стадии промысловой обработки.

Техническим результатом является обеспечение дозированной подачи ингибитора гидратообразования - метанола при достижении его минимального расхода и сохранении безгидратного режима обработки углеводородного газа.

Вышеуказанный технический результат достигается способом обработки углеводородного газа, содержащего метанол, включающим ступенчатую сепарацию охлаждением газового потока между ступенями сепарации, введение ингибитора гидратообразования метанола, вывод из сепараторов жидкостной смеси, разделение ее на углеводородную и водометанольную фазы, подачу последней на контактирование с газом на предыдущие ступени сепарации, выведение из сепараторов получаемой после контактирования с газом водометанольной фазы и регенерацию из нее метанола, возврат регенерированного метанола в поток газа, причем ингибитор гидратообразования вводят в количестве, определяемом из соотношения где G - расход метанола с концентрацией 93-98 мас.%, кг/т конденсата; Р - давление при условиях разделения углеводородной жидкости и водометанольной фазы, МПа; t - температура при условиях разделения углеводородной жидкости и водометанольной фазы, ^oС; С - концентрация метанола в водометанольной фазе при условиях отделения от углеводородной жидкости, мас.%; при этом его подают в углеводородную жидкость, взятую из первой ступени сепарации, полученную смесь охлаждают до минус 10-24^oС и подают на противоточное контактирование с отсепарированным газом на последнюю ступень сепарации, затем жидкие фазы с этой ступени объединяют с жидкими фазами из промежуточных ступеней сепарации, объединенный поток нагревают до минус 1-7^oС и разделяют на углеводородную фазу, которую отводят потребителю, а также на газовую и водометанольную фазы, которые подают в газовый поток на предыдущие ступени сепарации.

Технический результат изобретения способа состоит в том, что обеспечивается дозированная подача ингибитора гидратообразования - метанола в количестве, предотвращающем образование гидратов и определяемом в зависимости от параметров разделения водометанольной фазы, газа и конденсата-абсорбента перед подачей последнего на противоточное контактирование с газом на последнюю ступень сепарации.

Сущность способа заключается в том, что при введении метанола в охлаждаемый поток жидких углеводородов происходит снижение температуры образования твердой гидратной фазы ниже температуры процесса. При этом метанол выполняет функцию ингибитора гидратообразования, препятствует образованию газовых гидратов и предотвращает забивку ими оборудования и трубопроводов. Кроме того, нормальное ведение процесса обработки газа достигается при минимально необходимом расходе метанола.

Согласно изобретению эмпирически установлена взаимосвязь между расходом концентрированного метанола для предупреждения гидратообразования в конденсате-абсорбенте и количеством и параметрами последнего при условиях его отделения от газовой и водометанольной фазы перед подачей в сепаратор-абсорбер. Присутствие метанола в поступающем на обработку газожидкостном потоке обусловлено необходимостью закачки ингибитора во внутрипромысловые газопроводы при снижении температуры поступающего на обработку газа ниже температуры образования гидратов. Поскольку водная фаза содержит метанол, последний растворяется также и в конденсате-абсорбенте. Благодаря частичному насыщению конденсата-абсорбента метанолом предупреждение гидратообразования в конденсате при его последующем охлаждении обеспечивается при меньшем расходе ингибитора. Степень насыщения метанола конденсатом зависит от нескольких факторов, и найденная эмпирическая зависимость включает следующие параметры: концентрацию метанола в водной фазе, с которой контактирует конденсат-абсорбент при условиях разделения, а также давление и температуру при тех же условиях. Кроме того, зависимость получена исходя из самых неблагоприятных для предупреждения гидратообразования условий в конденсате-абсорбенте в процессе его охлаждении и непосредственно при противоточном контактировании с газом в сепараторе-абсорбере.

Ингибитор гидратообразования метанол вводят в поток конденсата-абсорбента перед его охлаждением в количестве, определяемом из соотношения где G - расход метанола с концентрацией 93-98 мас.%, кг/т конденсата; Р - давление при условиях разделения углеводородной жидкости и водометанольной фазы, МПа;
t - температура при условиях разделения углеводородной жидкости и водометанольной фазы, ^oС;
Проводимое соотношение учитывает присутствие метанола в ингибируемом конденсате-абсорбенте и позволяет строго определить необходимое количество метанола для предупреждения гидратообразования.

На чертеже представлена схема обработки газа.

Способ реализуется следующим образом.

Поступающий газ, содержащий метанол, подают на первичную сепарацию в сепаратор 1, где из него выделяют водометанольный раствор и углеводородный конденсат. Отсепарированный газ проходит дополнительную очистку в сепарационной секции сепаратора первой ступени 2 и поступает в верхнюю зону сепаратора 2 на контактирование с отработанным ингибитором гидратообразования - водометанольным раствором. Оставшуюся после контактирования часть водометанольного раствора из верхней зоны сепаратора 2 направляют в блок регенерации метанола 6, откуда регенерированный метанол направляют в поток газа для повторного использования в качестве ингибитора гидратообразования.

Выделенные при сепарации на первой ступени в сепараторах 1,2 жидкие фазы направляют в емкость 5. В емкости 5 поступающую смесь разделяют на газ, водную фазу и жидкие углеводороды. Водную фазу направляют в промстоки, а газовую - в куб сепаратора-абсорбера 10. Углеводородную жидкость из емкости 5 охлаждают в рекуперативном теплообменнике 11 до температуры минус 10-24^oС и подают на противоточное контактирование с газом в сепаратор-абсорбер 10.

В поток газа из сепаратора 2, содержащий пары метанола, дополнительно закачивают метанол, после чего газ охлаждают в воздушном холодильнике 3, рекуперативном теплообменнике 4 и направляют в сепаратор 7. В сепараторе 7 газ отделяют от сконденсировавшейся жидкости и через эжектор 8 и расширительное устройство 9 подают в сепаратор-абсорбер 10. Охлажденный за счет расширения газ поступает на противоточное контактирование с углеводородной жидкостью из емкости 5. Обработанный в сепараторе-абсорбере 10 газ нагревают в теплообменнике 4 и направляют потребителям, а выделенную жидкость объединяют с жидкостью из сепаратора 7. Образовавшуюся смесь нагревают в рекуперативных теплообменниках 11 до температуры минус 1-7^oС и направляют в емкость 12 для разделения на газовую, водную и жидкую углеводородную фазы. Жидкие углеводороды из емкости 12 подают потребителям, а газы дегазации через эжектор 8 направляют в абсорбер-сепаратор 10. Водную фазу, содержащую метанол, подают на контактирование с газом в сепаратор 1.

Используемый для предотвращения гидратообразования на установке метанол с концентрацией 93-98 мас.% закачивают в поток поступающего на обработку газа, а также в поток газа перед воздушным холодильником 3 и в поток конденсата перед рекуперативным теплообменником 11.

Пример 1. Исходный пластовый газ состава, мол.%: N₂ 0,51; CH₄ 89,98; CO₂ 0,21; C₂H₆ 4,44; C₃H₈ 1,91; C₄H₁₀ 1,01; C₅H₁₂ + высш. 1,94 в количестве 400 тыс. Нм³/ч поступает на установку обработки газа.

При обработке газа устанавливают следующие параметры: в сепараторах первой ступени 1,2 давление 10 МПа и температура 21^oС, в сепараторе 9 давление 9,8 МПа и температура минус 13^oС, на входе в сепаратор-абсорбер 12 давление 5,5 МПа и температура минус 30^oС.

В разделительной емкости 5 давление 5,7 МПа и температура 16^oС, в разделительной емкости 13 давление 3 МПа и температура минус 4^oС.

В разделительной емкости 5 выделяют 34 т/ч углеводородного конденсата, который охлаждают в рекуперативном теплообменнике 11 до температуры минус 15^oС и подают на орошение в сепаратор-абсорбер 10.

Во всех аппаратах установки имеют место термобарические условия для образования гидратов.

Метанол для обеспечения безгидратных условий в газовых потоках, включая сепаратор-абсорбер 10, закачивают в поток газа перед воздушным холодильником 3.

Для предотвращения гидратообразования в конденсате-абсорбенте метанол закачивают перед рекуперативным теплообменником 11 с учетом условий разделения в емкости 5. Давление в разделителе 5 Р=5,7 МПа, температура t=16^oC, концентрация метанола в контактирующей с конденсатом водной фазе С=10 мас.%.

Расход метанола при выделении в разделителе 5 конденсата в количестве 34 т/ч и подаче его на орошение в абсорбер-сепаратор 10 определяют из соотношения

и составляет для условий примера G ≥ 31,5 кг/ч.

Общий расход метанола на установке с учетом его ввода перед теплообменником 3 составляет 313,2 кг/ч.

Подача метанола в поток конденсата-абсорбента в количестве, определенном по предложенному соотношению, предотвращает гидратообразование в конденсате-абсорбенте и в сепараторе-абсорбере 10, а также обеспечивает снижение расхода ингибитора.

Данные по примеру осуществления способа приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ обработки углеводородного газа, содержащего метанол, включающего ступенчатую сепарацию с охлаждением газового потока между ступенями сепарации, введение ингибитора гидратообразования - концентрированного метанола, вывод из сепараторов жидкостной смеси, разделение ее на углеводородную и водометанольную фазу, подачу последней на контактирование с газом на предыдущие ступени сепарации, выведение из сепараторов получаемой после контактирования с газом водометанольной фазы и регенерацию из нее метанола, возврат регенерированного метанола в поток газа, отличающийся тем, что ингибитор гидратообразования вводят в количестве, определяемом из соотношения

где G - расход метнола с концентрацией 93 - 98 мас.%, кг/т конденсата;
P - давление при условиях разделения углеводородной жидкости и водно-метанольной фазы, Мпа;
t - температура при условиях разделения углеводородной жидкости и водометанольной фазы, ^oC;
C - концентрация метанола в водометанольной фазе при условиях отделения от углеводородной жидкости, мас.%,
при этом его подают в углеводородную жидкость, взятую из первой ступени сепарации, полученную смесь охлаждают до минус 10 - 24^oC и подают на противоточное контактирование с отсепарированным газом на последнюю ступень сепарации, затем жидкие фазы с этой ступени объединяют с жидкими фазами из промежуточных ступеней сепарации, объединенный поток нагревают до минус 1 - 7^oC и разделяют на углеводородную фазу, которую отводят потребителю, а также на газовую и водометанольную фазы, которые подают в газовый поток на предыдущие ступени сепарации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:
Ананенков Александр Георгиевич

(73) Патентообладатель:
Открытое акционерное общество "Газпром"

Договор № РД0057284 зарегистрирован 24.11.2009

Извещение опубликовано: 10.01.2010        БИ: 01/2010