Способ подготовки попутных нефтяных газов селективной паровой конверсией

Авторы патента:

Потемкин Дмитрий Игоревич (RU)

Снытников Павел Валерьевич (RU)

Ахтямов Азат Камильевич (RU)

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Собянин Владимир Александрович (RU)

Усков Сергей Игоревич (RU)

C10L3/10 - обработка природного или синтетического природного газа

Владельцы патента RU 2644890:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) (RU)
Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" (АИТ НГ "ИнТех") (RU)

Изобретение относится к способам подготовки углеводородных газов паровой конверсией и может быть применено, например, для подготовки попутного нефтяного газа к использованию или трубопроводному транспорту в нефтяной и газовой промышленности. Способ подготовки попутных нефтяных газов селективной паровой конверсией включает каталитическую конверсию нагретой парогазовой смеси, охлаждение и сепарацию конвертированного газа с получением подготовленного газа, при этом попутные нефтяные газы смешивают с водой, нагревают сначала конвертированным газом в дефлегматоре и рекуперативном теплообменнике, а затем в нагревателе, полученную парогазовую смесь подвергают селективной конверсии с неполным превращением углеводородов С₂₊, при этом степень конверсии и качество подготовленного газа регулируют изменением объемной скорости подачи парогазовой смеси в пределах 1000-30000 ч^-1 и температуры конверсии в интервале 250-450°С. Технический результат - повышение и регулирование качества подготовленного газа, снижение расхода энергии и уменьшение металлоемкости оборудования. 1 ил., 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к способам подготовки попутных нефтяных газов паровой конверсией и может быть применено, например, для подготовки попутного нефтяного газа в нефтяной и газовой промышленности.

Известен способ подготовки природного газа к транспорту методом низкотемпературной конденсации [Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. с. 308], согласно которому газ сепарируют от капельной жидкости, компримируют, охлаждают в холодильнике и рекуперативном теплообменнике, редуцируют и сепарируют, а газ сепарации нагревают в рекуперативном теплообменнике.

Недостатками известного способа являются высокие энергозатраты, а также использование дорогостоящего компрессорного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ работы устройства для переработки попутных нефтяных газов [RU №2442819, C10L 3/10, F17D 1/02, 20.02.2012], согласно которому газ (тяжелый углеводородный газ) последовательно нагревают в нагревателе и рекуперативном теплообменнике, смешивают с кислородсодержащим соединением, например с нагретым водяным паром, парогазовую смесь подвергают неселективной каталитической конверсии при температуре не выше 450°C, давлении выше атмосферного и объемной скорости подачи 500-1000 ч^-1 с полным превращением углеводородов С₂₊ в метан, углекислый газ и водород, конвертированный газ охлаждают, при необходимости сепарируют, подготовленный газ направляют потребителю.

Недостатками данного способа являются:

- низкое качество подготовленного газа из-за высокого содержания углекислого газа вследствие полной конверсии углеводородов С₂₊ при низкой объемной скорости подачи парогазовой смеси,

- повышенный расход энергии на полное превращение углеводородов С₂₊ при подготовке газа,

- высокая металлоемкость оборудования из-за большого объема загрузки катализатора, требующегося для обеспечения низкой объемной скорости подачи парогазовой смеси,

- невозможность регулирования качества подготовленного газа из-за полного превращения углеводородов С₂₊.

Задача изобретения - разработка эффективного способа подготовки углеводородных газов паровой конверсией.

Техническим результатом является повышение качества, а также регулирование качества подготовленного газа, снижение расхода энергии и уменьшение металлоемкости оборудования за счет осуществления селективной конверсии с неполным превращением углеводородов С₂₊ путем контролируемого поддержания высокой объемной скорости подачи парогазовой смеси и выбора оптимального температурного режима конверсии, а также за счет смешения попутного нефтяного газа с водой и последующего нагрева смеси конвертированным газом и теплоносителем.

Указанный технический результат достигается способом, включающим каталитическую конверсию нагретой парогазовой смеси, охлаждение и сепарацию конвертированного газа с получением подготовленного газа, особенностью которого является то, что попутные нефтяные газы смешивают с водой, нагревают сначала конвертированным газом в дефлегматоре и рекуперативном теплообменнике, а затем в нагревателе, полученную парогазовую смесь подвергают селективной конверсии с неполным превращением углеводородов С₂₊, при этом степень конверсии и качество подготовленного газа регулирует изменением объемной скорости подачи парогазовой смеси в пределах 1000-30000 ч^-1 и температуры конверсии в интервале 250-450°C.

При использовании воды, содержащей растворенные минеральные соли, нагрев смеси тяжелого углеводородного газа и воды целесообразно проводить в две стадии: сначала осуществлять неполное испарение воды и вывод неиспарившейся ее части, содержащей концентрат минеральных солей, в качестве продувочной воды, а затем нагревать полученную парогазовую смесь до температуры конверсии.

Предварительное смешение попутного нефтяного газа с водой позволяет полностью рекуперировать тепло конвертированного газа, за счет чего уменьшить энергозатраты. Селективная конверсия парогазовой смеси при объемной скорости выше 1000 ч^-1 позволяет осуществлять неполное превращение углеводородов С₂₊ при использовании уменьшенного объема загрузки катализатора, что позволяет снизить энергозатраты, уменьшить металлоемкость оборудования, а также обеспечить высокое качество подготовленного газа, соответствующее требованиям норм.

Контроль степени конверсии и качества подготовленного газа путем изменения объемной скорости и температуры конверсии позволяет по заданию подготавливать газ либо для трубопроводного транспорта, либо для использования в качестве топливного газа для коммунальных нужд, для газотурбинных или газопоршневых энергоагрегатов.

При осуществлении предлагаемого способа (согласно прилагаемой фигуре) попутный нефтяной газ 1 смешивают с деионизированной водой 2, полученную смесь 3 нагревают до температуры конверсии сначала конвертированным газом 4 в дефлегматоре 5 и в рекуперативном теплообменнике 6, затем, например, отходящими газами газопоршневого привода 7 в нагревателе 8 и подают в каталитический реактор 9, где подвергают селективной конверсии, превращая тяжелые углеводороды в метан в той степени, в которой это необходимо для целей подготовки газа, путем контроля объемной скорости подачи газопаровой смеси и температуры в реакторе 9. Конвертированный газ 4 охлаждают в рекуперативном теплообменнике 6 и в дефлегматоре 5, из которого подготовленный газ 10 направляют потребителю, а конденсат 11 - в блок подготовки воды 12, в который подают для подпитки воду 13 и из которого выводят солевой концентрат 14. Температуру в реакторе при необходимости контролируют, подавая хладоагент или теплоноситель 15 в теплообменные элементы реактора 9 (показано пунктиром). Вариант с промежуточным выводом продувочной воды на схеме не показан.

Сущность изобретения иллюстрируется примерами, данные которых сведены в таблицу.

Пример 1

При подготовке для использования в качестве топливного газа 1000 нм³/час попутного нефтяного газа смешивают с 1081 кг/час деионизированной воды, последовательно нагревают в дефлегматоре, рекуперативном теплообменнике, нагревателе и подвергают каталитической конверсии при температуре 320°C и объемной скорости подачи парогазовой смеси 5400 ч^-1, конвертированный газ охлаждают до 30°C в рекуперативном теплообменнике и дефлегматоре, из которого выводят 845 кг/час конденсата и 1373 нм³/ч подготовленного газа, соответствующего требованиям ГОСТ 5542-87.

При подготовке попутного нефтяного газа состава, аналогичного примеру 1, согласно прототипу низшая теплота сгорания газа составила 25,4-29,8 МДж/м³, а число Воббе - 37,2-41,6 МДж/м³, что не соответствует требованиям ГОСТ 5542-87 (не менее 31,8 МДж/м³ и 41,2÷54,5 МДж/м³ соответственно).

Пример 2

Для подготовки к трубопроводному транспорту 1000 нм³/час попутного нефтяного газа смешивают с 1045 кг/час деионизированной воды, нагревают в дефлегматоре, рекуперативном теплообменнике, нагревателе и подвергают каталитической конверсии при температуре 280°C и объемной скорости 9000 ч^-1, конвертированный газ охлаждают до 30°C в рекуперативном теплообменнике и дефлегматоре, из которого выводят 998 кг/час конденсата и 1154 нм³/ч подготовленного газа, соответствующего требованиям СТО Газпром 089-2010.

При подготовке попутного нефтяного газа состава, аналогичного примеру 2, согласно прототипу содержание углекислого газа составляет 6,84% об., что не соответствует требованиям СТО Газпром 089-2010 (не более 2,5% об.).

Пример 3

При подготовке для использования в качестве топливного газа 1000 нм³/час попутного нефтяного газа смешивают с 1081 кг/час деионизированной воды, последовательно нагревают в дефлегматоре, рекуперативном теплообменнике, нагревателе и подвергают каталитической конверсии при температуре 350°C и объемной скорости подачи парогазовой смеси 30000 ч^-1, конвертированный газ охлаждают до 30°C в рекуперативном теплообменнике и дефлегматоре, из которого выводят 870 кг/час конденсата и 1340 нм³/ч подготовленного газа, соответствующего требованиям ГОСТ 5542-87.

При подготовке попутного нефтяного газа состава, аналогичного примеру 3, согласно прототипу низшая теплота сгорания газа составляет 25,4-29,8 МДж/м³, а число Воббе - 37,2-41,6 МДж/м³, что не соответствует требованиям ГОСТ 5542-87.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество, а также регулировать качество подготовленного газа, снизить расход энергии, уменьшить металлоемкость оборудования и может быть использован в промышленности.

Способ подготовки попутных нефтяных газов селективной паровой конверсией, включающий каталитическую конверсию нагретой парогазовой смеси, охлаждение и сепарацию конвертированного газа с получением подготовленного газа, отличающийся тем, что попутные нефтяные газы смешивают с водой, нагревают сначала конвертированным газом в дефлегматоре и рекуперативном теплообменнике, а затем в нагревателе, полученную парогазовую смесь подвергают селективной конверсии с неполным превращением углеводородов С₂₊, при этом степень конверсии и качество подготовленного газа регулируют изменением объемной скорости подачи парогазовой смеси в пределах 1000-30000 ч^-1 и температуры конверсии в интервале 250-450°С.

Изобретение относится к установке для получения гидрата метана, содержащая выполненный в виде вертикальной колонки реактор, внутри которого выполнены функциональные камеры и к которому подведены магистральный газопровод метана, водопровод с насосом и компрессором, и холодильная система.

Установка для производства гидрата метана // 2643370

Способ обработки сжиженных газообразных углеводородов с использованием 2-амино-2-(гидроксиметил)пропан-1,3-диоловых соединений // 2643358

Изобретение относится к способу обработки сжиженных углеводородов. Способ обработки сжиженных углеводородов, содержащих кислые газы, для отделения вышеупомянутых кислых газов при одновременном сокращении до минимума потери аминосоединений включает стадию контакта сжиженных углеводородов с абсорбирующим водным раствором первого аминосоединения, где первое аминосоединение имеет структуру в которой либо: a) R1 является водородом и R2 выбран из группы, состоящей из метила, этила, н-пропила, изопропила, н-бутила, втор-бутила, 2-гидроксиэтила или пропан-2,3-диола, а также их смеси; или b) R1 выбран из группы, состоящей из метила, этила, н-пропила, изопропила, н-бутила, втор-бутила, 2-гидроксиэтила или пропан-2,3-диола, а также их смеси; или c) каждый из R1 и R2 индивидуально выбран из группы, состоящей из метила, этила, н-пропила, изопропила, н-бутила, втор-бутила, 2-гидроксиэтила или пропан-2,3-диола, а также их смеси.

Водная алканоламиновая абсорбирующая композиция, содержащая пиперазин для улучшенного удаления сероводорода из газовых смесей, и способ ее использования // 2642071

Изобретение относится к водному раствору алканоламина для удаления сероводорода из газовых смесей, содержащих сероводород. Водный раствор алканоламина для удаления кислых газов, включающих в себя сероводород, из газовых смесей, содержащих сероводород, содержит:(i) от 20 до 50 массовых процентов 3-(диметиламин)-1,2-пропандиола или 3-(диэтиламин)-1,2-пропандиола, и (ii) от 2 до 10 массовых процентов пиперазина, при этом массовый процент берется в расчете на общую массу водного раствора алканоламина и при этом упомянутый водный раствор алканоламина не содержит ортофосфорную кислоту, фосфорную кислоту, соляную кислоту, серную кислоту, сернистую кислоту, азотную кислоту, пирофосфорную кислоту, теллуровую кислоту, уксусную кислоту, муравьиную кислоту, адипиновую кислоту, бензойную кислоту, н-бутановую кислоту, монохлоруксусную кислоту, лимонную кислоту, глутаровую кислоту, молочную кислоту, малоновую кислоту, щавелевую кислоту, о-фталевую кислоту, янтарную кислоту, о-толуиловую кислоту.

Способ переработки попутных и природных газов // 2641701

Изобретение относится к способу переработки природных и попутных нефтяных углеводородных газов с повышенным содержанием тяжелых гомологов метана в топливный газ путем смешивания углеводородного газа с кислородом или кислородсодержащим газом в мольном соотношении углерод тяжелых компонентов : кислород 10÷1:1 и проведения прямого парциального окисления тяжелых компонентов при температуре 350-420°С и давлении 10-40 бар с получением паро-газовой смеси, содержащей углеводородные газы, СО, оксигенаты и Н2О, которую затем смешивают с кислородом или кислородсодержащим газом до содержания кислорода 2-5% об.

Энергоцентр (варианты) // 2641283

Изобретение раскрывает энергоцентр, включающий источник топлива, оснащенный линией подачи топлива в блок получения электроэнергии с линией вывода дымового газа, блок получения теплоносителя, при этом в качестве источника топлива используется объект подготовки, транспорта или хранения нефти или газа, на линии подачи топлива размещен блок метанирования с линией подачи воды, соединенный линией подачи прямого теплоносителя/возврата обратного с блоком получения теплоносителя, установленным на линии вывода дымовых газов.

Способ очистки сжиженных углеводородов с применением соединений 3-(пиперазин-1-ил)пропан-1, 2 диола // 2640262

Изобретение относится к способу очистки сжиженных углеводородов, таких как сжиженный нефтяной газ (LPG) или сжиженный природный газ (NGL). Способ обработки сжиженных углеводородов, содержащих кислые газы, для удаления упомянутых кислых газов при сведении к минимуму потери аминосоединений, включает этап контактирования упомянутых сжиженных углеводородов с абсорбирующим водным раствором первого аминосоединения, причем упомянутое первое аминосоединение имеет структуру: ,в которой R1 представляет собой водород, пропан-2,3-диол и их смеси, и R2 представляет собой пропан-2,3-диол.

Способ удаления тяжелых углеводородов при сжижении природного газа и устройство для его осуществления // 2640050

Изобретение описывает способ удаления тяжелых углеводородов при сжижении природного газа, заключающийся в том, что предварительно очищенный и осушенный исходный природный газ охлаждают, разделяют полученную парожидкостную смесь в сепараторе на жидкую и паровую фазы, отводят жидкую фазу с повышенным содержанием тяжелых углеводородов на утилизацию, при этом охлаждение исходного природного газа осуществляют в теплообменнике, паровую фазу из сепаратора направляют на вход пассивного потока эжектора, из установки сжижения природного газа выводят часть холодного потока высокого давления и направляют ее на вход активного потока эжектора, выходящий из эжектора поток направляют в дополнительный сепаратор, в котором поток разделяют на газ и жидкость, газ направляют в теплообменник для рекуперации холода, после рекуперации холода газ направляют в компрессор, газ после компрессора направляют в установку сжижения природного газа.

Способ отделения кислых газов от содержащего воду потока текучей среды // 2637549

Изобретение относится к способу отделения кислых газов от содержащего воду потока текучей среды. Способ включает приведение в контакт содержащего воду потока текучей среды в зоне абсорбции с абсорбирующим средством, которое содержит амин, с получением потока текучей среды, подвергнутого удалению кислоты, и абсорбирующего средства, насыщенного кислыми газами, приведение в контакт потока текучей среды, подвергнутого удалению кислоты, с водной промывной жидкостью в зоне промывки, через которую промывную жидкость проводят за однократный проход без перекачивания насосом, чтобы перевести совместно унесенный амин в эту промывную жидкость, с получением потока текучей среды, подвергнутого удалению амина и удалению кислоты, и насыщенной амином промывной жидкости, охлаждение потока текучей среды, подвергнутого удалению амина и удалению кислоты, ниже зоны промывки по направлению движения потока, при этом конденсируется конденсат из головной части абсорбционного аппарата, подачу насыщенного абсорбирующего средства в зону десорбции, в которой кислые газы высвобождаются, при этом получают регенерированное абсорбирующее средство и десорбированные кислые газы, подачу регенерированного абсорбирующего средства обратно в зону абсорбции, чтобы организовать замкнутый цикл абсорбирующего средства, введение в замкнутый цикл абсорбирующего средства насыщенной амином промывной жидкости и конденсата из головной части абсорбционного аппарата, проведение десорбированных кислых газов через зону концентрирования и охлаждение кислых газов, выходящих из головной части зоны концентрирования, для конденсирования из них конденсата из головной части десорбционного аппарата, который частично подается обратно в зону концентрирования, а частично выводится из процесса.

Способ комплексной подготовки газа // 2637517

Изобретение описывает способ комплексной подготовки газа, при котором газ входной сепарации подвергают дефлегмации за счет охлаждения газом низкотемпературной сепарации с получением газа дефлегмации и флегмы, которую смешивают с конденсатом входной сепарации, и выветривают с получением выветренного конденсата и газа выветривания, который совместно с редуцированным газом дефлегмации подвергают низкотемпературной сепарации с получением газа и конденсата, а при стабилизации смеси конденсатов получают газ стабилизации и стабильный конденсат, отличающийся тем, что сырой газ перед входной сепарацией редуцируют и смешивают с газом стабилизации с помощью эжектирующего устройства, газ входной сепарации охлаждают редуцированным выветренным конденсатом и предварительно нагретым газом низкотемпературной сепарации, а смесь конденсата входной сепарации и флегмы редуцируют и смешивают с конденсатом низкотемпературной сепарации с помощью эжектирующего устройства перед выветриванием.

Получение гелия из природного газа // 2647296

Изобретение относится к области разделения газовых смесей и может быть использовано в газовой, нефтяной и химической отраслях промышленности. Осуществляют трестадийную обработку гелийсодержащего природного газа. Проникающий газ (5) после первой газоразделительной мембраны (3) сжимают в компрессоре (13) и направляют на вторую газоразделительную мембрану (17). Проникающий газ (19) из второй газоразделительной мембраны (17) извлекают как гелийсодержащий газ. Непроникающий газ (21) из второй газоразделительной мембраны (17) направляют на третью газоразделительную мембрану (23). Непроникающие газы (7 и 25) из первой и третьей газоразделительных мембран (3 и 23) объединяют, получая товарный природный газ (27). Проникающий газ (9) из третьей газоразделительной мембраны (23) объединяют с проникающим газом (5) из первой газоразделительной мембраны (3). Обеспечивается высокий уровень извлечения гелия с концентрацией 99 мол.%, а также минимальная теплоемкость очищенного природного газа при использовании только одного компрессора. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.