Установка очистки малосернистого газа от сероводорода

Заявляемая полезная модель относится к технике промысловой обработки малосернистых природных газов на установках низкотемпературной сепарации (НТС) и может использоваться для очистки газа от сероводорода при давлениях и температурах, достаточных для образования гидратов углеводородных газов. Установка, в состав которой входят противоточный абсорбер, насос для подачи абсорбента и емкость для свежего абсорбента, дополнительно содержит сепаратор, который устанавливается перед абсорбером, емкость для реагента, насос для перекачки реагента и обратный клапан на трубопроводе от емкости со свежим абсорбентом к насосу, подающему абсорбент в абсорбер. Реагент подается насосом во всасывающий трубопровод насоса, подающего абсорбент в абсорбер. В качестве абсорбента на установке используется смесь предельных углеводородов, а реагентом является щелочной раствор. Очищенный от сероводорода газ направляется из абсорбера на установку НТС, отработанный абсорбент вместе с жидкостью из сепаратора отводится на узел стабилизации конденсата установки НТС.

Заявляемая полезная модель относится к технике промысловой обработки малосернистых природных газов на установках низкотемпературной сепарации (НТС) и может использоваться для очистки газа от сероводорода при давлениях и температурах, достаточных для образования гидратов углеводородных газов.

В технике известны установки для очистки малосернистых природных газов от сероводорода, в которых процесс проводится с помощью физических растворителей в противоточных абсорберах.

Известна установка абсорбционной очистки газа от сероводорода метанолом (А.И.Гриценко, И.А.Галанин, Л.М.Зиновьева, В.И.Мурин Очистка газов от сернистых соединений при эксплуатации газовых месторождений, «НЕДРА», 1985, с.146), которая включает двухступенчатый абсорбер, десорбер после первой ступени абсорбции, десорбер после второй ступени абсорбции, насосы для подачи метанола в абсорбер, холодильную установку, рекуперативные теплообменники и емкости для свежего и отработанного абсорбента. Метанол является хорошим ингибитором гидратообразования, что позволяет применять его при условиях (давление и температура) достаточных для образования гидратов углеводородных газов.

Основными недостатками установки является:

- необходимость проводить процесс очистки газа от сероводорода при отрицательных температурах (минус 40-60°С) для уменьшения потерь метанола;

- сложность технологической схемы;

- большие потери метанола с очищенным газом;

высокая растворимость углеводородов в метаноле, особенно при низких температурах, усложняет процессы регенерации и ведет к потерям метанола и углеводородов.

Серьезным недостатком является то, что метанол является сильнодействующим ядом, что усложняет его применение в условиях промысла.

Перечисленные причины не позволяют применять эти установки в условиях промысла.

Известна абсорбционная установка очистки газа от сероводорода с использованием процесса «ФЛЮОР» (А.И.Гриценко, И.А.Галанин, Л.М.Зиновьева, В,И.Мурин Очистка газов от сернистых соединений при эксплуатации газовых месторождений, «НЕДРА», 1985, с.148)), в состав которой входят: эжектор, абсорбционная колонна, сепараторы среднего и низкого давлений, насос, регенератор.

Для очистки применяют, в основном, пропилен-карбонат, но можно использовать и другие растворители - триацетат глицерина, бутоксидиэтилен и др.

Недостатком установки является о, что ее экономично применять только при высоких концентрациях сероводорода в обрабатываемом газе, при парциальном давлении 2-4 кгс/см²,

Существенным недостатком являются потери очищенного газа при проведении регенераций абсорбента, и недостаточная степень извлечения сероводорода при одноступенчатой абсорбции. Многоступенчатая абсорбция, усложняет и удорожает установку и делает ее не рентабельной в условиях промысла.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является установка «Пуризол» (А.Л.Коуль, Ф.С.Ризенфельд Очистка газа, «НЕДРА», М., 1968, стр.386).

Установка включает абсорбер, регенератор, теплообменник, паровой подогреватель, два компрессора и циркуляционные насосы.

В качестве абсорбента на установке используется N-метилпирролидон.

Абсорбция сероводорода проводится при температуре газа 20-35°С и, давлении 50-70 кгс/см².

Однако, установка имеет ряд существенных недостатков, которые не позволяют использовать ее в условиях промысла при обработке газа на НТС.

Основными недостатками являются следующие:

- установка включает большое количество специального технологического оборудования (компрессоры, теплообменники, нагреватели, котельная и др.), что требует значительных энергетических затрат и удорожает процесс;

- большое количество взаимосвязанного технологического оборудования усложняет регулирование процессов особенно в условиях промысла при переменной нагрузке установки по обрабатываемому газу. (изменяется дебит скважин по газу, число работающих скважин, концентрация сероводорода в обрабатываемом газе и др.);

- исключается возможность использования на установке очистки газа от сероводорода технологического оборудования НТС;

- установку нельзя применять для очистки газа при условиях, достаточных для образования гидратов углеводородных газов (при давлениях 50-70 кгс/см² и температурах 20-35°С газовые гидраты не образуются);

- эксплуатация установки связана с большими потерями абсорбента как при абсорбции сероводорода, так и на стадии тепловой регенерации его.

Сущность заявляемой полезной модели выражаются в совокупности существенных признаков, которые позволяют решить ряд задач, возникающих при добыче малосернистых газов, и основными из которых являются следующие.

- Установка для очистки малосернистого газа от сероводорода используется только на промыслах, где для обработки газа применяется низко-температурная сепарация. Это позволяет исключить из состава установки специальное технологическое оборудование (дегазатор, теплообменники, котельную и др.) необходимое для регенерации абсорбента и использовать для этих целей технологическое оборудование НТС, что упрощает и удешевляет установку.

- Использование в качестве абсорбента смеси жидких предельных углеводородов позволяет проводить процесс очистки газа от сероводорода при условиях (давление и температура), при которых могут образовываться гидраты углеводородных газов. Этот эффект достигается за счет установки перед абсорбером сепаратора, в котором от газа отделяются вода, углеводородный конденсат, насыщенный газом, и другие жидкие и твердые примеси. Это приводит к тому, что при абсорбции сероводорода смесью предельных углеводородов в абсорбере гидраты углеводородных газов не образуются.

- Для повышения степени очистки газа от сероводорода к жидким углеводородам добавляется щелочной реагент, который насосом закачивается из специальной емкости во всасывающую линию насоса, подающего углеводородный абсорбент в абсорбер. Это вызывает интенсивное перемешивание реагента с жидкими углеводородами, что повышает степень очистки газа от сероводорода.

- Патрубок выхода жидкости из абсорбера соединяется с трубопроводом выхода жидкости из сепаратора, что позволяет проводить обработку получаемых жидкостей одним потоком на установке НТС

Такое соединение абсорбера с аппаратами НТС позволяет полностью использовать технологическое оборудование установки НТС для целей регенерации абсорбента, что упрощает и удешевляет установку.

- Поскольку в качестве абсорбента на установке используется смесь предельных углеводородов, насос для подачи жидкости устанавливается ниже уровня жидкости в емкости со свежим абсорбентом для исключения образования газожидкостной смеси во всасывающем патрубке насоса.

- Насос для перекачки реагента также устанавливается ниже емкости с реагентом для обеспечения подпора жидкости на всасывающей линии насоса.

- Для исключения попадания реагента в емкость со свежим абсорбентом на трубопроводе между этой емкостью и насосом устанавливается обратный клапан.

Заявляемая полезная модель позволяет решить ряд проблем, которые возникают при промысловой обработке малосернистого газа в условиях (давление, температура) возможного образования гидратов углеводородных газов. Этими проблемами являются следующие:

- установка должна обеспечивать не только необходимую степень очистки газа от сероводорода, но и не требовать сложного и энергоемкого оборудования;

- Для обеспечения нормальной работы НТС установка очистки газа от сероводорода должна располагаться перед НТС, т.е. работать при максимально-возможном давлении газа;

- Поскольку установка должна располагаться непосредственно на газовом промысле, ее производительность по обрабатываемому газу определяется дебитом и числом газовых скважин, работающих на данный промысел. Решение этой задачи требует, чтобы работа установки очистки газа от сероводорода при переменной производительности (периодическое отключение или включение скважин), обеспечивалась минимальным количеством необходимых технологических процессов, которые требуют одновременной регулировки по различным параметрам.

Технический результат от реализации заявляемой полезной модели определяется возможностью разработки газо-конденсатных месторождений, с использованием установки очистки газа от сероводорода, которая располагается непосредственно на газовом промысле и отличается от известных установок низкой металлоемкостью и энергоемкостью технологического оборудования.

На фигуре приводится принципиальная схема заявляемой установки очистки малосернистого газа от сероводорода.

Установка включает сепаратор 1, абсорбер 2, насос 3, емкость для свежего абсорбента 4, емкость для реагента 5, насос для перекачки реагента 6 и обратный клапан 7.

Технологические аппараты соединяются трубопроводами следующим образом.

Газовая скважина трубопроводом соединяется с патрубком входа газа в сепаратор 1, а патрубок выхода газа из сепаратора 1 соединяется с нижней частью абсорбера 2, при этом патрубок выхода газа из абсорбера 2 соединяется со входом газа на установку НТС. Нижний патрубок емкости для свежего абсорбента 4 соединяется через обратный клапан 7 со всасывающим патрубком насоса 3, нагнетательный патрубок которого соединяется с патрубком поступления абсорбента в верхней части абсорбера 2. Нижний патрубок емкости 5 для реагента соединяется со всасывающим патрубком насоса 6, нагнетательный патрубок которого соединяется с всасывающим патрубком насоса 3. Патрубки вывода жидкости из сепаратора 1 и отработанного абсорбента из абсорбера 2 соединяются между собой трубопроводом и соединяются с узлом переработки жидкости на установке НТС.

Установка работает следующим образом.

Со скважины газ, содержащий сероводород, поступает по трубопроводу в сепаратор 1, где от него отделяются жидкие и твердые примеси, из сепаратора 1 газ поступает в нижнюю часть насадочного абсорбера 2, в верхнюю часть которого насосом 3 подается абсорбент, который состоит из смеси жидких предельных углеводородов, поступающих через обратный клапан 7 из емкости 4 на всас насоса 3 куда одновременно насосом 6 из емкости 5 подается реагент. Очищенный от сероводорода газ из абсорбера 2 отводится на установку НТС сепарации, куда, для дальнейшей обработки, по общему трубопроводу отводится жидкость из сепаратора и отработанный абсорбент из абсорбера 2.

На Добринском газоконденсатном месторождении добывается газ в количестве 3500 м³/час, содержащий до 400 мг/м³ сероводорода (малосернистый газ) и до 300 г/м³ углеводородного конденсата. Газ на промысле обрабатывается на установке НТС без очистки от сероводорода, что позволяет получать товарный углеводородный конденсат, а газ в настоящее время, сжигается на факеле, что причиняет предприятию большой ущерб.

Реализация заявляемой установки очистки газа от сероводорода с использованием в качестве абсорбента смеси жидких предельных углеводородов, которые получаются на установке НТС промысла, и реагента позволяет очищать газ от сероводорода и реализовывать его как товарную продукцию.

Установка работает следующим образом.

Газ со скважин поступает при давлении 120 кгс/см² и температуре 15 С в сепаратор 1, от него отделяются жидкие и твердые примеси. Очищенный от примесей газ из сепаратора 1 поступает в нижнюю часть абсорбера 2 где при давлении 100 кгс/см² и температуре 11 С контактирует со смесью жидких предельных углеводородов и реагента, которые подаются в верхнюю часть абсорбера насосом 3 в количестве 3,1 м³/час. Жидкий реагент в количестве 15 л/час насосом 6 из емкости 5 подается на всас насоса 3, где смешивается с жидкой смесью предельных углеводородов. Очищенный от сероводорода газ с верхней части абсорбера подается на установку НТС, где из него извлекаются пары воды и тяжелых углеводородов. Отработанный абсорбент из абсорбера 2 смешивается с жидкостью, которая выводится из сепаратора 1 и направляется на установку НТС, где подвергается стабилизации. Часть получаемого товарного углеводородного конденсата, который состоит из смеси предельных углеводородов, отводится в емкость для свежего абсорбента 4. Таким образом, на установке используется в качестве абсорбента сероводорода продукция промысла, которая получается на установке НТС. Это исключает необходимость приобретения абсорбента со стороны.

Экономический эффект от реализации заявляемой полезной модели составит более 50 млн.руб. в год.

Установка очистки малосернистого газа от сероводорода при давлениях и температурах, достаточных для образования гидратов углеводородных газов, в составе промысловой установки низкотемпературной сепарации газа, содержащая противоточный абсорбер, насос и емкость для свежего абсорбента, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сепаратор, который установлен перед абсорбером, емкость для щелочного реагента, насос для перекачки щелочного реагента и обратный клапан, при этом емкости для свежего абсорбента, представляющего собой смесь жидких предельных углеводородов, и щелочного реагента установлены выше насосов, а нижний патрубок емкости для щелочного реагента соединен со всасывающим патрубком насоса, который перекачивает щелочной реагент, нагнетательный патрубок которого соединен с всасывающим патрубком насоса, подающего абсорбент в верхнюю часть абсорбера, а нижний патрубок емкости для свежего абсорбента через обратный клапан соединен с всасывающим патрубком этого насоса, при этом патрубок входа газа в сепаратор соединен с трубопроводом очищаемого газа, патрубок выхода газа из сепаратора соединен с нижней частью абсорбера, патрубок выхода газа которого соединен с установкой низкотемпературной сепарации газа, а патрубки вывода жидкости из сепаратора и отработанного абсорбента из абсорбера соединены между собой трубопроводом и соединены с узлом переработки жидкости на установке низкотемпературной сепарации газа.