Участок комплексной подготовки газа

Обновлено: 05.10.2024

УКПГ модульная установка комплексной подготовки природного и попутного нефтяного газа

Назначение

Модульная установка комплексной подготовки газа предназначена для очистки в промысловых условиях природного или попутного нефтяного газасреднего и высокого давления от воды, сероводорода, меркаптанов и тяжелых углеводородов, с получением обессеренного сухого отбензиненного газа с заданными температурами точки росы по воде и углеводородам, а также серы.

Характеристики

Очистка газа последовательно предусматривает адсорбционную очистку от тяжелых углеводородов и меркаптанов, аминовую очистку от сероводорода и адсорбционную осушку. Кислый газ, получаемый при аминовой очистке, подвергают прямому окислению с получением серы, отходящий газ рециркулируют. Из десорбатов, получаемых при регенерации абсорбентов, выделяют углеводородный конденсат и воду.

В состав установки входят:

- узел очистки газа от капельной жидкости,

- узел адсорбционной очистки от меркаптанов и тяжелых углеводородов,

- узел аминовой очистки,

- узел адсорбционной осушки,

- узел выделения углеводородного конденсата и воды,

- узел каталитического окисления сероводорода с получением серы,

а также система нагрева и охлаждения технологического оборудования, трубная обвязка с комплектом запорной, регулирующей и предохранительной арматуры и средствами КИПиА.

По заданию установка комплектуется оборудованием для гранулирования и затаривания серы, узлом каталитического дожига отходящего газа (при нежелательности разбавления очищенного газа азотом). При размещении установки в составе УПН узел выделения углеводородного конденсата и воды может быть заменен узлом абсорбции газового конденсата нефтью, что снижает ее потери при подготовке на 1-1,5% в расчете на нефть. Кроме того в качестве опции предлагается узел очистки конденсата (и/или нефти) от легких меркаптанов гомогенным каталитическим окислением.

Компоновка

Установка размещается на четырех технологических и двух вспомогательных транспортируемых блок-модулях размером 3х3х9 м и занимает в плане площадь 9х9 м без учета вспомогательного оборудования, противопожарных разрывов и проездов.

Установка поставляется в полной заводской готовности, подключается к коммуникациям гибкими металлорукавами, требует минимальных сроков и объемов монтажных работ для запуска в эксплуатацию.

Технические данные

Сырьевой газ (А)в смеси с рецикловым газом подают для очистки от капельной влаги в газовый сепаратор С-1, далее направляют в адсорбер тяжелых углеводородов и меркаптанов А-1/1, заполненный синтетическим углеродным адсорбентом, отбензиненный газ направляют на аминовую очистку. Адсорберы оснащены встроенными теплообменными элементами спирально-радиального типа для косвенного подогрева/охлаждения адсорбента. После проскока тяжелых углеводородов или меркаптанов поток сырьевого газа переключают на адсорберА-1/3, находившийся на стадии ожидания.

В трехсекционном абсорбере/десорбере АД-1 сероводород содержащий газ очищают водным раствором метилдиэтаноламина (Б), промывают водным конденсатом (В) и направляют в адсорбер паров воды А-2/1, заполненный композитным адсорбентом, подготовленный газ (Г) выводят с установки. Адсорберы А-2/1-3 также оснащены устройствами для косвенного подогрева/охлаждения адсорбента. После проскока влаги поток газа переключают на адсорберА-2/3, находившийся на стадии ожидания.

Принципиальная технологическая схема установки комплексной подготовки природного и попутного нефтяного газа

Кислый газ (Д) смешивают с воздухом (Е), подаваемым в количестве, меньшем, чем стехиометрическое, окисляют сероводород в реакторе Р-1 с неподвижным слоем катализатора до серы, отходящий газ (Ж) направляют на рециркуляцию в ХК-1. Серу конденсируют и выводят (З) с установки для последующего охлаждения с получением комовой серы или на гранулирование.

Регенерацию адсорбентов проводят при 130-150°С (температура десорбции) подавая во внутреннее пространство встроенных теплообменных элементов адсорберовА-1/2 и А-2/2нагретый воздух, получаемый в каталитическом подогревателе воздуха НВК-1, а также небольшой поток подготовленного газа (до 3%к расходу сырьевого газа) в качестве вытеснителя. Десорбат охлаждают атмосферным воздухом в холодильнике-конденсаторе ХК-1, сконденсированные углеводородный (И) и водный конденсат (В)выводят с установки. Водный конденсат частично используют для промывки газа в АД-1. Охлажденный газ газодувкой ГД-1 рециркулируют в поток сырьевого газа.

По окончании регенерации адсорберы А-1/2 и А-2/2 охлаждают продувкой атмосферным воздухом и переводят в режим ожидания. Периодически, по мере сокращения продолжительности адсорбционного цикла из-за накопления в адсорберах остаточных тяжелых углеводородов, проводят углубленную регенерацию адсорбентов путем нагрева до 200-250 °С.

Часть обессеренного газа используют в качестве топлива в НВК-1, где его смешивают с 4-5-ти кратным избытком воздуха, подогретого до 300-350°С. Углеводороды топлива окисляются в беспламенном режиме на катализаторе блочно-сотового типа до углекислого газа и воды. Суммарное содержание окислов азота и СО при этом не превышает 10 мг/м 3 . Подогретый воздух с температурой 750-800°С охлаждают до 400-450°С, подогревая воздух, подаваемый в НВК-1,и направляют на нагрев адсорберов А-1/2 и А-2/2, находящихся на стадии регенерации, а также на подогрев регенерационной секции АД-1, и далее газодувкой ГД-2 выводят в дымовую трубу ТД-1.

Степень отбензинивания газа регулируют по заданию изменением режимных параметров. Глубина осушки постоянна и составляет минус 60°С. Температуру в аппаратах поддерживают на оптимальном уровне, обеспечивающем заданную глубину очистки с помощью системы нагрева и охлаждения (на схеме показана условно). Используемые адсорбенты, абсорбенты и катализаторы допущены к применению в нефтегазовой промышленности и производятся российскими предприятиями.

- комплексная подготовка ПГ и ПНГ любого состава с очисткой от паров воды, тяжелых углеводородов и меркаптанов,

- компактность и малая металлоемкость за счет использования адсорберов современной конструкции и современных легко регенерируемых адсорбентов высокой емкости,

- блочно-модульная комплектация, поставка в полной заводской готовности, минимальные сроки и объемы строительно-монтажных работ,

- для очистки в промысловых условиях природного или попутного нефтяного газа от воды, меркаптанов и тяжелых углеводородов.

Установка комплексной подготовки газа (УКПГ) – это инженерная система, включающая технологическое оборудование и вспомогательные элементы, предназначенная для сбора и обработки природного газа и газового конденсата.

Оборудование может использоваться с такими веществами:

Сухой газ с месторождений.
Сухой газ с месторождений обензиненный.
Конденсат газа.

Для веществ, предназначенных для УКПГ, существует целый перечень норм и требований ОСТ и ГОСТ по таким параметрам:

Точка росы во влаге и углеводородам. Для зон с холодным климатом точка росы во влаге должна быть менее -20°С, а по углеводородам – не более -10 °С.
Теплота сгорания.
Допустимое количество сернистых соединений.
Интенсивность запаха.
Расчетное октановое число.

Производимый на УКПГ газовый конденсат может быть стабильным или нестабильным. Для каждого из вариантов установлены свои технологические требования.

Технологический процесс

Этапы промышленной обработки газа на УКПГ:

абсорбционная сушка;
сепарация при низких температурах;
масляная абсорбция.

В местах газовых месторождений газ подготавливают при помощи осушки, с использованием абсорбции или адсорбции. На газоконденсатных месторождениях подготовку выполняют с использованием сепарации или абсорбции, в том числе масляной, при низких температурах.

Состав УКПГ

Оборудование представлено такими элементами:

Блок предварительной очистки, в котором газ отделяется от капельной влаги, механических примесей и углеводородов жидкого типа. Блок комплектуется сепараторами и сепараторными фильтрами.
Установки для очистки, осушки и охлаждения.
Дожимные компрессорные станции. В них осуществляется промысловая обработка газа, с приведением параметров давления, необходимого для подачи в магистральную сеть.
Аппараты воздушного охлаждения. Используются для снижения температуры газа.
Вспомогательные системы.

Низкотемпературная сепарация

Оборудование состоит из:

Блока входного сепаратора.
Теплообменников.
Низкотемпературного сепаратора.
Разделителя.
Блока регенерации.
Блога подачи реагента.
Трубной обвязки.
Комплекта арматуры.

Процесс низкотемпературной сепарации происходит по такому алгоритму:

Сырой газ поступает в сепаратор под давлением.
В нем он отделяется от капельной жидкости, конденсата и механических частиц.
После газ поступает в дренажную емкость, из которой подается в теплообменник с предварительным введением ингибитора.
Далее газ дросселируется и охлаждается.
Охлажденный газ поступает в газовый сепаратор, а после направляется в разделитель.
Осушенный состав подогревается в теплообменнике и направляется в коммерческий узел учета.

Преимущества использования технологии НТС:

Низкие капитальные и эксплуатационные затраты на выполнение технологических процессов.
Эффективное обеспечение параметров, предусмотренных отраслевыми стандартами.
Простота эксплуатации и технического обслуживания оборудования.
Удобство регулировки и автоматизации процесса.
Возможность дополнения и развития технологии.

Есть у такой технологии и некоторые недостатки:

Несовершенство термодинамических процессов, с учетом состава исходной газовой смеси.
Невысокая степень извлечения целевых компонентов.
Термодинамическое несовершенство применяемого в процессе дроссельного расширения.

Адсорбционная осушка

сепараторы.
адсорберы.
печь.
компрессор.
аппарат воздушного охлаждения.
трубная обвязка.
комплект арматуры и средств КИПиА.

На начальном этапе до поступления в адсорберы газ отделяется от механических частиц и капельной жидкости в сепараторе. После прохождения через адсорберы он подается в коллектор сухого газа. После второго адсорбера газ регенерации отбирается из осушенного потока и при помощи компрессора подается в печь. После производится охлаждение в воздушном холодильнике с последующей подачей газа в выходной сепаратор. Технологический процесс проводится дважды.

Установка комплексной подготовки газа (УКПГ) – это комплекс технологического оборудования и различных вспомогательных устройств, который обеспечивает сбор и соответствующую обработку природного газа и конденсата в соответствии с требованиями российских отраслевых и международных стандартов.

Показатели качества газа

Требования к характеристикам газа различаются в зависимости от того, как его собираются использовать в дальнейшем.
Для газа, подаваемого в магистральные газопроводы, главным показателем качества является точка росы (по влаге и углеводородам). Для холодной климатической зоны точка росы по влаге не должна превышать -20°С, по углеводородам – -10°С. Требования к газу, идущему на ожижение, еще более жесткие: точка росы по влаге и углеводородам не должна превышать -70°С, а содержание диоксида углерода должно быть не более 50 ррм.
При использовании газа в качестве газомоторного топлива для автомобильного транспорта главным показателем качества является расчётное метановое число.
Также отраслевые стандарты ОСТ регламентирует такие потребительские свойства газа, как теплота сгорания и допустимое содержание сернистых соединений.

Этапы промысловой обработки газа на УКПГ

Промысловая обработка газа на УКПГ состоит из следующих этапов:

– Очитка от механических примесей и капельной жидкости;
– Осушка газа, абсорбционная или адсорбционная;
– Низкотемпературная сепарация или абсорбция;
– масляная абсорбция.

На газовых месторождениях подготовка газа в основном заключается в его осушке, поэтому там используются процессы абсорбции или адсорбции (способ осушки зависит от производительности месторождения).
На газоконденсатных месторождениях осушка и выделение легкоконденсирующихся углеводородов осуществляются низкотемпературной сепарации, низкотемпературной абсорбции или низкотемпературной масляной абсорбции.

Состав УКПГ

В состав УКПГ входят следующие компоненты:

- блок предварительной очистки (сепарации) – обеспечивает отделение от газа капельной влаги, жидких углеводородов и механических примесей. В состав блока входит оборудование, обеспечивающее рабочие параметры технологии промысловой обработки газа:

– сепараторы и фильтр-сепараторы;
– технологические установки очистки, осушки, низкотемпературной абсорбции и охлаждения газа;
– дожимные компрессорные станции;
– аппараты воздушного охлаждения;
– аппараты стабилизации конденсата с технологическим подогревателем, колонным и насосным оборудованием;
– узлы замера конденсата и расхода газа;
– вспомогательные системы производственного назначения (операторная, электро-, тепло- и водоснабжения, электрохимической защиты, средства связи, система пожаротушения, резервуарный парк хранения конденсата, диэтиленгликоля или триэтиленгликоля, станция подготовки воздуха КИПиА, азотная станция, факельная система и т.д.).

Осушка газа.

Осушка природного газа – это процесс удаления воды, находящейся в природном газе в парообразном состоянии. Общепризнано, что осушка газа является необходимым условием для обеспечения бесперебойной работы магистральных газопроводов. Она предотвращает образование гидратов и уменьшает коррозию. При транспорте влажного газа в определенных условиях влага может конденсироваться и накапливаться в пониженных местах газопровода, вследствие чего уменьшается пропускная способность магистрали.

Существует несколько методов осушки:

а) Адсорбция.
б) Абсорбция.
в) Прямое охлаждение.
г) Сжатие с последующим охлаждением.
д) Химическая осушка.

Наша специализация – полное проектирование и конструирование систем осушки газа как адсорбционных, так и абсорбционных

Мы имеем большой опыт работы со следующими элементами:

Контакторы.
Внутренняя конструкция абсорберов.
Регулярные насадки.
Распределители жидкости и газа.
Теплообменники.
Ребойлеры.
Качество гликоля.
Фильтрация.
Гидравлика.
ТЭГ Обезвоживание (газом).
Насосы.

Очистка газа от серосодержащих соединений.

Во многих природных газах содержится сероводород (H2S). Количество его может быть различным и колебаться от едва уловимого количества до 30% мол. и более. Природный газ, предназначенный для поставки потребителям, должен соответствовать обязательным стандартам, которые обусловливают максимальное содержание H2S в количестве 0.23- 0.58г на 100м3.
Столь жесткие требования вполне оправданы, поскольку H2S является ядовитым газом, а при его сгорании образуется двуокись (CO2) или триокись (SO3)серы. Удаление сероводорода из природного газа сопровождается удалением двуокиси углерода (если таковая содержится в газе), поскольку CO2 по своему кислотному характеру сходен с H2S. Удаление из поступающего в трубопровод газа H2S и CO2 значительно снижает его коррозийность, что особенно важно при возможности образования в трубопроводе конденсата воды.

Процесс очистки газа должен обеспечивать:

а) практически полное удаление H2S,
б) обработку больших количеств газа,
в) проведение очистки при высоком давлении.

Имеется много процессов, которые могут удовлетворить этим требованиям. Некоторые из этих процессов с успехом применялись в химической и газоперерабатывающей промышленности и были усовершенствованы в последнее время

Аминовая очистка газа

Аминовая очистка газа проводится с помощью химических растворителей. Наиболее часто используемые для удаления H2S и CO2 химические растворители делятся на первичные, вторичные и третичные в зависимости от гидроксильных групп азота, связанных с амином.
Наиболее известными аминами являются: моно-этанол-амина (MЭA), ди-этанол-амин (ДЭА) и метил-ди-этанол-амина (МДЭА). Кроме простых водных растворов аминов также широко используются и собственные рецептуры амина с различными добавками. Рецептированные растворители обеспечивают дополнительную селективность при удалении H2S в присутствии СО2 и, в некоторых случаях, также укрепление потенциала абсорбции.
Очистка амином представляет собой регенеративный процесс. Поглощение кислых загрязняющих веществ происходит примерно при температуре окружающей среды, а регенерация амина происходит при температуре кипения в отпарной колонне. Принципиальная технологическая схема аминовой очистки в основном состоит из абсорбционной и отпорной колонн, теплообменника слабого и богатого раствора, перегревателя пара, охладителя кислого газа, охладителя слабого раствора и насосов циркуляции раствора.

Сфера применения

Удаление кислых загрязняющих веществ, таких как сероводород (H2S) и диоксид углерода (CO2) из природного газа, газов НПЗ и синтез-газа ведется в целях обеспечения соответствия техническим требованиям трубопроводов, установок СПГ и нефтехимических заводов и (или) экологическим требованиям. Как правило, объём остаточных кислых соединений составляет 4ppm H2S и 2% CO2 в природном газе в трубопроводах и 50-100ppm H2S в газах НПЗ, используемых в качестве топливного газа на технологических установках.

Установки комплексной подготовки газа (УКПГ) представляют собой комплекс технологического и вспомогательного оборудования, предназначенный для сбора и обработки природного газа и газового конденсата. Он включает блоки сепарации, очистки, осушки и охлаждения, а также дожимные компрессорные станции. УКПГ обеспечивают подготовку газового продукта, соответствующего требованиям ГОСТ и отраслевых стандартов для возможности подачи в магистральные газопроводы, использования в промышленности и коммунальном хозяйстве, применения в качестве топлива в автомобильном транспорте.

Существует две основные технологии подготовки газа:

низкотемпературная сепарация. Она обеспечивает одновременную подготовку газа и извлечение жидких углеводородов. Технология предусматривает последовательную дегазацию и выветривание сырья в специальных емкостях. К преимуществам установок низкотемпературной сепарации относится сравнительно невысокие капитальные вложения и эксплуатационные расходы, простота регулирования технологического процесса и возможность его автоматизации, возможность адаптации к снижению пластового давления;
адсорбционная осушка. Технология подразумевает поглощение молекул воды из газового сырья поверхностными порами твердого адсорбента. Установки подготовки, использующие данный метод, позволяют достигать низкой температуры точки росы газа в широких пределах технологических параметров. Также они характеризуются компактностью, устойчивостью к изменению температуры или давления сырья.

В 2021 году РМГ РУС осуществила комплексную поставку БКК для еще одной новой ГИС в Казахстане. В начале декабря 2021 года станции введены в эксплуатацию

Читайте также: