Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
подготовку на промысле, с давлением 6,5 МПа. Состав газа, % (мольн.): 0,26 гелия; 0,04 водорода; 1,59 азота; 0,16 диоксида углерода; 91,82 метана; 4,57 этана; 1,05 пропана; 0,4 бутана; 0,12 C5+.
Газ охлаждается до температуры 10—15 0C и подается в адсорберы, заполненные цеолитом. Весь газ осушается до темпе-ратуры точки росы (не выше минус 60 °С) и часть газа (в данном случае 25 %) очищается от CO2.
Основной поток газа охлаждается пропаном в рекуперативных теплообменниках до температуры порядка минус 50°С и подается в сепаратор Cl. Отсепарированный газ расширяется в турбодетандере ТД до давления 2 МПа и подается в абсорбер Kl. На верхнюю тарелку абсорбера подается сжиженный газ, очищенный от CO2 на цеолитах. Выходящий из абсорбера газ подается (для выделения гелия) в прямоточные конденсаторы и отпарные колонны К4 и К5. Из сепаратора С4 выходит газ с содержанием гелия около 60 %.
Деметанизация в колонне К2 производится при давлении 1,8 МПа. Для более эффективного использования холода потоков колонна К2 оснащена двумя прямоточными кипятильниками Т20 и Т10. В первом охлаждается природный газ, во втором конденсируется этан. Снизу колонны отводится фракция C2+, которая насосом подается в деэтанизатор КЗ, работающий при давлении 3 МПа. Такое давление требовалось для организации транспорта этановой фракции, которая отводится сверху колонны КЗ, снизу отводится фракция C3+.
Жидкость из колонны К4 испаряется и нагревается в рекуперативных теплообменниках и дожимается компрессором тур-бодетандерного агрегата до 1,4 МПа. Газ, поступающий из колонны К2, нагревается в рекуперативных теплообменниках и используется для регенерации адсорберов блока осушки и очистки газа, после чего смешивается с указанным выше потоком. Суммарный поток - товарный газ при давлении 1,4 МПа направляется потребителю.
Жидкость из колонны К5 дросселируется до 0,4 МПа и испаряется в конденсаторе Т. Этот поток газа выходит из установки при давлении 0,3 МПа в количестве 3,8 % от сырьевого газа. Он может быть использован для собственных нужд или добавляться к товарному газу после дожатия.
Расчетный коэффициент извлечения этана составляет 90-92 %, пропана - 99 %, гелия - 99 %.
Для предварительного охлаждения газа и конденсации этана в дефлегматоре колонны КЗ используется пропановая холодильная установка с изотермой кипения пропана минус 5 °С.
14* 211
Использованный в данной технологической схеме комбинированный способ очистки газа от CO2 позволил более чем в 2 раза сократить число адсорберов по сравнению с вариантом очистки всего газа адсорбцией на цеолитах.
Были проведены расчетные исследования зависимости степени очистки газа от CO2 в абсорбционной колонне Kl от содержания CO2 в сырьевом газе, орошения (доли газа, очищенного от CO2 на цеолитах) и числа теоретических тарелок. На рис. 3.47 приведены полученные зависимости при пяти теоретических тарелках в абсорбере. Расчеты показали, что если в газе, выходящем из абсорбера, содержание CO2 не будет превышать 0,02 %, то при дальнейшем его разделении (по данной схеме) твердая фаза не образуется. Из рисунка следует, что при переработке газа указанного состава (молярная доля CO2 0,16%) достаточно очистить от CO2 22-25 % сырьевого газа.
Содержание CO2 в газе может быть уменьшено увеличением числа тарелок в абсорбере. Так увеличение их с пяти до восьми снижает содержание CO2 в газе в 2 раза.
0,040
Рис. 3.47. Зависимость степени очистки газа от CO2 в абсорбере от количества орошения (доли очищенного от CO2 газа) при различном содержании CO2 в исходном газе:
1 - 0,1 %; 2 - 0,2 %; 3 - 0,3 %; 4 - 0,5 %; 5 - 1,0 %
212
Подача на орошение очищенной от CO2 жидкости позволяет избежать образования твердой фазы в колонне Kl Наиболее вероятно выпадение твердой фазы CO2 в верхней секции де-метанизатора К2 Были рассмотрены два варианта жидкость из колонны Kl подается на верхнюю тарелку колонны К2, колонна К2 имеет дефлегматор, а жидкость из колонны Kl подается на третью теоретическую тарелку
На рис 3 48 нанесены расчетные значения содержания CO2
а
CO2, % мол.
Рис. 3.48. Кривые изменения концентрации CO2 и температур на тарелках де-метанизатора при различном содержании CO2 в исходном газе:
а ~ деметанизатор без дефтегматора, б - деметанизатор с дефтегматором, / -предетьная растворимость СО, в жидком метане, 2, 3, 4 - содержание CO2 в исходном газе 2 - 0,2 %, 3 ~ 0,3 %, 4 - 0,5 %, 1 т - 4 т - число тарелок
213
б
т,к
200
165 І-1-1-1-1-1-1-1
O 2 4 б щ 8 10 12 14
\» CO2, % мол.
Рис. З 48. Продолжение ^
в жидкости на четырех верхних тарелках деметанизатора К2 при разном содержании CO2 в сырьевом газе Кривая / характеризует содержание CO2 в жидком метане, равновесное с твердым CO2 при данной температуре. Штриховые линии ниже кривой / нанесены условно, по ним можно только судить, какова степень вероятности образования твердого CO2 и в каком случае твердой фазы будет больше или меньше
Из рис 3 48 следует, что при наличии дефлегматора только при молярной доле CO2 до 0,2 % гарантируется работа колонны без выпадения твердой фазы на тарелках Наиболее вероятно образование твердой фазы на первой и второй тарелках
