Газоперерабатывающие заводы

На газоперерабатывающих заводах (ГПЗ) перерабатывают газы чисто газовых месторождений, газоконденсатных месторождений или попутные нефтяные газы.

Современные газоперерабатывающие заводы представляют комплекс крупных технологических установок, предназначенных как для подготовка газа к его дальнейшему транспорту и использованию, так и для получения сжиженных углеводородных газов, а также для переработки конденсате газоконденсатных месторождений. На рис. 5.4 представлена структурна* схема газоперерабатывающего завода (без стадий выделения этана и редки газов).

В соответствии с выполняемыми функциями в состав газоперерабаты­вающих заводов включают следующие основные узлы:

- очистка газа от серосодержащих соединений и утилизация серосо­держащих соединений;

- осушка газа; компримирование газа; выделение фракции сжиженных углеводородных (нефтяных) газов и этана;

- разделение фракции сжиженных нефтяных газов на газофракционирующих установках (ГФУ);

- получение гелия и других инертных газов

 

Рис. 5.4. Структурная схема газоперерабатывающего завода

Газоперерабатывающие заводы, работающие на попутных нефтяных газах, могут быть скооперированы с установками стабилизации нефти. Заво­ды, обслуживающие газоконденсатные месторождения, имеют в своем составе установки по переработке газового конденсата (очистка, стабилизация и разделение на фракции).

Очистка и осушка газа

Очистка газа. Как правило, попутные и природные газы содержат не­углеводородные компоненты: сероводород и другие соединения серы, диок­сид углерода, азот и кислород. По действующим в России нормам к топливу-газу предъявляют жесткие требования по содержанию сероводорода - не бо­лее 0,003 мол. %.

Нефтезаводские газы, продукты стабилизации нефти и легкие фракции газовых конденсатов содержат различные примеси (так называемые кислые газы): диоксид углерода, сероводород, серооксид углерода, сероуглерод, меркаптаны. Все они являются вредными при проведении процессов нефте­химической переработки углеводородного сырья и должны быть удалены.

В составе газоперерабатывающего и нефтеперерабатывающего заводов установки очистки от серы и других примесей могут быть общими, голов­ными для всего потока углеводородного сырья. В большинстве случаев та­кой вариант наиболее рациональный, хотя не всегда экономически оправ­данный и технически выполнимый. В ряде случаев организуют раздельную очистку углеводородов разными для каждой фракции способами.

Для очистки углеводородов от примесей применяют хорошо извест­ные реагенты - гликоли, амины, щелочи и другие абсорбенты. В последние годы для очистки газообразных и жидких углеводородов от низших меркап­танов, сероводорода, серооксида углерода и диоксида углерода успешно применяют адсорбцию на цеолитах, совмещая процесс очистки с осушкой. Адсорбционные процессы используют при низкой начальной концентрации кислых газов.

Основными аппаратами установки абсорбционной очистки газа явля­ются абсорбер и десорбер. Выбор абсорбента существенно влияет на эконо­мические показатели установки очистки, так как размеры оборудования, ка­питальные и эксплуатационные затраты зависят, в первую очередь, от интен­сивности циркуляции поглотительного раствора.

Процессы абсорбции, используемые для очистки углеводородного сы­рья, делятся на физические и химические.

Физические растворители абсорбируют кислые компоненты в количе­ствах, пропорциональных их парциальному давлению. Их целесообразно ис­пользовать при парциальном давлении кислых газов более 0,5 МПа. При этих условиях их абсорбционная емкость часто выше, чем у химических по­глотителей - хемосорбентов. Десорбцию проводят при низком давлении, в ряде случаев с небольшим подводом тепла. К числу физических растворите­лей следует отнести н-метилпирролидон, диметиловый эфир полиэтиленгли-коля, пропилен-карбонат, метанол, ацетон и сульфолан. Последний применяют обычно в смеси с аминами.

Недостатком физических растворителей является удаление вместе с кислыми газами некоторого количества углеводородов Сз и выше.

Абсорбционная емкость химического абсорбента мало зависит от пар­циального давления кислых компонентов в очищаемом газе. Хемосорбенты отличаются высокой теплотой абсорбции, что требует в ряде случаев проме­жуточного охлаждения раствора. При десорбции же необходимы зна­чительные затраты тепла.

К наиболее распространенным хемосорбентам относятся моно-, ди- и триэтаноламины, диизопропиламин, полиамины (диэтилентриамин, тетра-этиленпентамин, этилендиамин, гексаэтилендиамин, смесь полиаминов, дигликольамин, растворы моно- и диэтаноламинов в метаноле, растворы ал-камина в диоксиде тетрагидротиофена или в циклотетраметиленсульфоне), растворы карбоната и гидроксида натрия. Проводят очистку также горячим раствором поташа с добавлением в качестве активатора диэтаноламина, а также очистку мышьяково-поташными растворами. Существенным недос­татком процесса с использованием мышьяка является высокая токсичность последнего.

Для очистки жидких углеводородов от соединений серы используют процессы гидроочистки с последующим улавливанием сероводорода раство­рами аминов.

Выбор установок и процесса очистки зависит от следующих факторов:

- начальной концентрации кислых газов и давления газа;

- требований к исходному сырью для нефтехимической переработки по содержанию примесей;

- необходимости очистки от сероводорода и диоксида углерода или только от одного из этих компонентов;

- наличия примесей, таких как NH₃, HCN, Oa, COS, CS₂, SO₂, SO₃ меркаптаны, сульфиды и дисульфиды;

- коррозионной активности абсорбента в конкретных условиях данного процесса и состава очищаемых компонентов;

- наличия и доступности реагентов, используемого оборудования и материалов;

- возможности использования вторичных источников тепла;

- экономических показателей процесса.

Имеющиеся в литературе сведения об экономической эффективности процессов очистки газов от сероводорода, диоксида углерода и других при­месей противоречивы, поскольку, как правило, сравнение проводят для уста­новок, находящихся в неодинаковых условиях.

При переработке газов с большим содержанием сероводорода органи­зация производства серы из извлеченного сероводорода улучшает экономи­ческие показатели процесса очистки.

Для тонкой очистки газа от примесей на ГПЗ, ГФУ или на установках, потребляющих углеводородное сырье, применяют адсорберы. По аппара­турному оформлению адсорбционная очистка не отличается от осушки газа.

Осушка газа. Вода является нежелательной примесью углеводо­родного сырья. В условиях снижения температуры вода образует с углеводо­родами кристаллогидраты. Повышение давления способствует образованию кристаллогидратов, однако, выше определенной - критической - температу­ры образование кристаллогидратов уже не наблюдается. Разрушение кри­сталлогидратов при неизменном давлении происходит при температурах не­сколько более высоких, чем их образование.

Наличие воды в сырье нежелательно также и из-за отстоя и скопления ее в низких частях оборудования и трубопроводов. Это ухудшает условия транспорта сырья особенно по магистральным трубопроводам. Следы воды при наличии сероводорода и диоксида углерода усиливают коррозию метал­лов. Таким образом, установка осушки углеводородного сырья является обя­зательной составной частью газоперерабатывающего завода.

При процессах низкотемпературной абсорбции и низкотемпературной конденсации узел осушки газа размещается в начале завода и после общего узла очистки газа. При децентрализованных схемах очистки углеводородно­го сырья на ГПЗ может быть несколько узлов осушки разными способами. При раздельной осушке перерабатываемых на ГПЗ потоков осушают обычно этановую и пропановую фракции, в которых сосредотачивается основное количество воды.

Для осушки используют следующие способы: охлаждение газа и по­следующий отстой воды, абсорбцию, адсорбцию.

На установках низкотемпературной сепарации газа его температура снижается до минус 25-55°С. Для исключения образования кристаллогидра­тов и нормальной эксплуатации установок осушки необходимо нагреть газ или подать в него ингибитор гидратообразования. Для этого в поток газа с помощью специальных форсунок подается метанол или 70-80% охлажден­ный раствор диэтиленгликоля. После сепаратора смесь углеводородного и водного конденсатов поступает на отстаивание. Водный слой регенерируется в десорбере и 70-80% раствор диэтиленгликоля подается насосом на форсун­ки для впрыскивания его в исходный газ.

На некоторых установках НТС внедрена схема с осушкой газа за счет впрыскивания гликоля высокой концентрации.

Собственно абсорбционная осушка углеводородов в газовой фазе осу­ществляется в результате контакта осушаемого газа с абсорбентом, концен­трация которого достигает 99,0-99,9 мае. %. В качестве абсорбентов исполь­зуют ди- и триэтиленгликоли. Процесс проводят в тарельчатом абсорбере в одну или две ступени. При двухступенчатой осушке в нижней части абсорбе­ра газ контактирует с 99 % абсорбентом, а в верхней - доосушивается аб­сорбентом концентрацией 99,9 мае. %. При этом достигается экономия энер­гетических затрат, так как только часть гликоля подвергается глубокой регенерации.

Схемы регенерации абсорбента на газоперерабатывающих заводах раз­личны. Десорбцию осуществляют при температуре в кубе десорбера, равной 109-204°С, и остаточном давлении «0,01 МПа. При этом концентрация ди- и триэтиленгликоля достигает 99,5 мае. %. Кроме одноступенчатой использу­ют и схемы с двухступенчатой десорбцией гликоля. В первом десорбере кон­центрация гликоля повышается до 99 мае. %, во втором - до 99,9 мае. %.

Регенерацию метанола из его водного раствора при метанольной осуш­ке газа осуществляют ректификацией.

Выбор схемы процесса абсорбционной осушки проводят по резуль­татам сравнения технико-экономических показателей для конкретных на­чальных и конечных параметров осушаемого газа.

Для глубокой осушки газа и жидких углеводородных фракций приме­няют также адсорбционные процессы. В качестве адсорбентов используют силикагель, оксид алюминия и цеолиты. Эти процессы просты в аппаратур­ном оформлении и экономичны при не слишком больших потоках газа. Часто процесс оформляют в две ступени: на первой газ осушают абсорбентами, а на второй - адсорбентами до точки росы (минус 50°С и ниже).

В осушаемых газах, кроме воды, содержатся тяжелые углеводороды, диоксид углерода, сероводород и другие соединения серы. Установки ад­сорбционной очистки газа проектируют при подборе адсорбентов с учетом влияния этих компонентов и примесей на процессы адсорбции и десорбции воды. Адсорбционную осушку газа часто комбинируют с адсорбционной очисткой газа от нежелательных примесей. При этом влагоемкость адсорбен­тов при наличии тяжелых углеводородов в газе значительно ниже.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: