Технологические процессы, осуществляемые при переработке ПНГ на ГПЗ

Поступившие на газоперерабатывающий завод нефтяной газ, а также головка стабилизации нефти (нестабильный бензин) или ШФЛУ подвергаются первичной переработке, заключающаяся в проведении следующих технологических процессов: сепарации, очистки, компримирования осушки, отбензинивания, фракционирования, производства серы и гелия.

Большинство из этих процессов - физические, основанные на различных свойствах компонентов, из которых состоит нефтяной газ или ШФЛУ: температура кипения, растворимость, плотность и т.д.

Только очистка газа и производство серы основаны на химических процессах с превращением одних веществ и другие.

Сепарация газа.Поступивший на завод газ проходит сепарацию, где отделяется от выпавшей влаги, углеводородного конденсата и механических примесей. Вода вместе с механическими примесями - песком, продуктами коррозии из сепарационной установки дренируется в канализацию. Выпавший конденсат направляется в емкость или на установку очистки, или на установку отбензинивания, или на установку фракционирования.

Если отсепарированный газ не содержит кислых компонентов, то он подвергается компримированию [28-43].

В том случае, если в газе содержится и диоксид углерода, он непосредственно после сепарации подвергается под небольшим избыточным давлением процессу очистки от кислых компонентов, а затем компримированию.

Очистка газов от кислых компонентов на ГПЗ производится в основном абсорбционным способом.

Абсорбент - раствор монодиэтаноламина, контактируя с газом в тарельчатой колонне, растворяет все кислые компоненты, вступает с ними в обратимые химические реакции и затем при нагревании насыщенного раствора реакции идут в обратном направлении: кислые компоненты восстанавливаются, выпариваются из адсорбента. Отделившийся кислый газ поступает на установку производства элементарной серы.

Компримирование газа. Очищенный газ или нефтяной газ, не содержащий сероводорода, поступает на компрессорные станции (установки) завода, где сжимаются до заданного давления, необходимого для процесса отбензинивания и дальнейшего транспорта товарного газа по трубопроводу.

Компримирование производят в несколько степеней (до трех). После каждой ступени газ подвергается охлаждению в водяных или воздушных холодильниках. Выделившийся при сепарации газа углеводородный конденсат отводится на фракционирование.

Осушка газа. В последние годы отбензивание газа (процесс извлечения из газа фракции С₃ и выше) и выработка этана производится на установках низкотемпературной абсорбции или низкотемпературной конденсации. Для предупреждения гидратообразования при низких температурах и высоких давлениях газ должен быть осушен до точки росы от -30 до -100 °С.

Осушка газа производится абсорбционным или адсорбционным способом.

Адсорбентами по извлечению влаги из газа являются моно-, ди- и триэтиленгликоли [28-43].

Извлечение влаги при десорбции в виде водяного пара выбрасывается в атмосферу или в жидком виде дренируются в канализацию.

В качестве твердого поглотителя влаги в адсорбционных процессах используют силикагель, активированный оксид алюминия или цеолиты -молекулярные сита.

При адсорбционном процессе с применением цеолитов происходит достижение более глубокой осушки газа (до -80; -100 °С).

Способы отбензинивания газа. На заводах газопереработки с полным (законченным) технологическим циклом существуют 5 основных технологических процессов:

прием, замер и подготовка нефтяного газа к переработке, т.е. сепарация, очистка, осушка;

компримирование газа до давления, которое необходимо для переработки и транспортирования по магистральным газопроводам к потребителям;

отбензинивание газа, т. е. извлечение из него нестабильного газового бензина;

разделение нестабильного бензина, который вырабатывается на заводе и поступающий извне, например, с промысловых нефтестабилизационных установок либо с других ГПЗ, на газовый бензин и индивидуальные технически чистые углеводороды пропан, бутан, изобутан (а в некоторых случаях, кроме того, этан, изопентан, н-пентан и м-гексан);

прием, хранение и отгрузка жидкой продукции завода железнодорожным транспортом или по трубопроводам.

Вместе с этим, некоторые заводы по переработке нефтяного газа в составе своем имеют установки по извлечению гелия и выработке элементарной серы из сероводорода, который содержится в газе. [4]

Основной технологический процесс газоперерабатывающего завода - процесс отбензинивания.

В зависимости от объемов перерабатываемого нефтяного газа, содержания в этом газе целевых компонентов, заданной глубины извлечения целевых компонентов и от местных промысловых условий и других факторов применяют четыре способа отбензинивания:

- компрессионный;

- низкотемпературные конденсация и ректификация;

- абсорбционный;

- адсорбционный.

Компрессионный способ отбензинивания.Основан на сжатии и дальнейшем охлаждении газа в водяных и воздушных холодильниках; при этом некоторая часть паров воды и тяжелых углеводородов при этом, которые входят в состав газа, конденсируется и отделяется в сепараторах.

Компрессионный способ как самостоятельный применяется крайне редко и только при отбензинивании очень «жирных» газов, содержащих С_вН_в+высшие от 1000 г/м³ и выше. Данным способом не обеспечивается достаточная глубина извлечения целевых компонентов из газа и обычно его сочетают с другими способами отбензинивания [4].

Процесс низкотемпературной конденсации (НТК).При данном процессе сжатый газ охлаждается специальными хладагентами (пропаном, аммиаком) до низких (минусовых) температур, в результате этого происходит конденсация значительной части газа. Углеводородный конденсат, который содержит все углеводороды, отделяется в сепараторе и далее подается в ректификационную колонну деэтанизатор. Сверху колонны отводится метан и этан, а снизу - нестабильный газовый бензин.

Применение способа низкотемпературной конденсации целесообразно, в случае, когда в сырьевом газе содержание С_зН_н+высшие превышает 300 г/м³ и из газа извлекается гелий.

У установок НТК технологическое оформление и эксплуатация более просты, нежели абсорбционные установки.

Отличие низкотемпературной ректификации (HТР) от процесса НТК в том, что процесс НТР происходит при наиболее низкой температуре и поступает в ректификационную колонну двухфазная смесь: охлажденный газ и выпавший из него углеводородный конденсат. Сверху колонны уходит отбензиненный газ, снизу - деметанизированный углеводородный конденсат. Этан из конденсата отделяют во второй колонне - деэтанизаторе.

Абсорбционный способ отбензинивания–основан на разной растворимости компонентов газа в жидких нефтепродуктах компонентов газа, которые применяются как абсорбенты - поглотители.

Процесс отбензинивания проводится в цилиндрической колонне, которая называется абсорбером. Абсорбер разделен по высоте поперечными перегородками - барботажными тарелками, на которых контактируют восходящий снизу вверх поток газа и стекающий сверху вниз абсорбент. По мере подъема от нижней тарелки до верхней газа, тяжелые углеводороды, которые содержатся в газе растворяются постепенно в абсорбенте и сверху абсорбера отводится отбензиненный газ, в котором почти не содержаться тяжелые углеводороды.

Снизу абсорбера отводится насыщенный абсорбент, направляющийся на следующую стадию - десорбцию. На данной стадии при помощи нагрева и снижения давления происходит отпарка из абсорбента углеводородов, поглощенных из газа, которые, покидая десорбер сверху, проходят через конденсаторы - холодильники, где конденсируются и образуют нестабильный газовый бензин.

Регенерированный или «тощий» абсорбент по выходе из нижней части десорбера охлаждается и вновь поступает на абсорбцию, т. е. абсорбент циркулирует по замкнутой системе.

Применение абсорбционного способа наиболее рационально для отбензинивания газов, содержащих от 200 до 300г углеводородов С₃Н₈₊ высшие в 1 м³ [28-43].

Чем ниже температура процесса абсорбции, тем выше поглощающая способность абсорбентов. В последние два десятилетия все большее распространение получает процесс абсорбции нефтяных газов при низких (ниже 0°С) температурах [28-43].

По сравнению с процессом абсорбции при температуре окружающего воздуха применение процессов низкотемпературной абсорбции с одинаково заданными величинами извлечения целевых компонентов. Это приводит к значительному сокращению энергетических расходов, уменьшению конструктивных размеров аппаратов и в целом к снижению эксплуатационных расходов.

При переработке тощих нефтяных газов с содержанием С₃Н₈+высшие от 50 до 100г/м применяется адсорбционный способ отбензинивания. Основан он на свойстве пористых твердых материалов (адсорбентов) поглощать газы и пары. Обычно как адсорбент используется активированный уголь, поглощающий из газа преимущественно тяжелые углеводороды, и он постепенно ими насыщается. Для отгонки поглощенных углеводородов и для восстановления адсорбционной способности насыщенный уголь обрабатывается перегретым водяным паром.

Смесь углеводородных и водных паров, которые отогнаны из адсорбента, охлаждается и конденсируется.

Полученный нестабильный бензин достаточно легко отделяется от воды.

Недостаток адсорбционных процессов, применяемых как для отбензинивания, так и для осушки и очистки, периодичность их работы [28-43].