Установка для очистки углеводородной смеси от сероводорода

Полезная модель может найти применение в нефтедобывающей промышленности при промысловой подготовке нефти и газа. Сущность полезной модели: Установка включает входной сепаратор 1, выходной сепаратор 2, скруббер 3 Вентури, насос 4, емкости 5. 6 для поглотительной и отработанной жидкости. Подогретая в устройстве 15 до 50°С исходная смесь на входе в тангенциальный патрубок 8 смешивается в эжекторе с газом отдувки с выделением сероводорода, а затем поступает в сепаратор 1, где она разделяется на нефть и газ с сероводородом. Нефть выводится через щелевой диффузор 11 и патрубок 10, а газ с сероводородом поступает в скруббер 3, куда с помощью насоса 4 подается охлажденная в емкости 5 поглотительная жидкость. Здесь происходит очистка газа от сероводорода путем абсорбции. Из скруббера 3 смесь поглотительной жидкости, насыщенной сероводородом, и газов поступает в сепаратор 2, где происходит их разделение. Жидкость через нижние кромки отверстий 19 в сепараторе 2 стекает в емкость 5, а газы - через верхние части отверстий 19 поступают по трубопроводу на факел.

Полезная модель относится к устройствам для очистки нефти и попутного газа от сероводорода и может применяться в нефтедобывающей промышленности при промысловой подготовке нефти и газа.

Известна установка для очистки углеводородной смеси от сероводорода, содержащая входной сепаратор, абсорбер тарельчатого или насадочного типа, скруббер, теплообменную аппаратуру, десорбер, насосы (см. К.С.Каспарьянц «Промысловая подготовка нефти и газа» из-во «Недра», М. 1973 г. с.251).

Углеводородная смесь разделяется на нефть и газ во входном сепараторе. Затем газ поступает в нижнюю часть адсорбера и, поднимаясь вверх, вступает в контакт с поглотительной жидкостью. Очищенный газ поступает далее в скруббер и теплообменную аппаратуру, а затем направляется в десорбер.

Однако, известная установка обладает низкой производительностью (пропускной способностью по газу), т.к. при увеличении скорости наблюдается большой унос поглотительной жидкости. Установка громоздка: имеет сложное аппаратурное оформление и большой вес.

Из патента РФ на полезную модель №21356, МПК В 01 D 53/02, публ. 20.01.2002 г. известна установка, включающая входной и выходной сепараторы, насос, абсорбер в виде скруббера Вентури, емкости для поглотительной и отработанной жидкости. Форсунка скруббера соединена с нагнетательным патрубком насоса, всасывающий патрубок которого соединен с емкостью для поглотительной жидкости. Штуцер входа газа скруббера соединен с патрубком выхода газа из входного сепаратора, а другой патрубок скруббера-диффузор соединен с выходным сепаратором, нижний штуцер которого соединен с емкостью для отработанной жидкости, а верхний - с трубопроводом подачи газа на факел.

Недостатком известной установки является низкая эффективность разделения и гидравлические потери, особенно во входном сепараторе, в

котором для перекачки нефти необходимо применить дополнительно подкачивающий насос.

Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения эффективности и экономичности установки путем уменьшения гидравлических потерь и исключения необходимости в дополнительном оборудовании.

Для достижения названного технического результата предлагаемая установка для очистки углеводородной смеси от сероводорода, включающая, как и наиболее близкая к ней известная, входной и выходной сепараторы, насос, емкости для поглотительной и отработанной жидкости, абсорбер в виде скруббера Вентури, штуцер входа газа которого соединен с патрубком отвода газа из выходного сепаратора, выходной патрубок-диффузор соединен с выходным сепаратором, сообщенным с емкостью для отработанной жидкости и с трубопроводом подачи газа на факел, а форсунка скруббера соединена с нагнетательным патрубком насоса, всасывающий патрубок которого соединен с емкостью для поглотительной жидкости.

В отличие от известной, в предлагаемой установке в качестве входного сепаратора применен центробежный газожидкостной сепаратор, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком в верхней части, центральным патрубком отвода газа и патрубком вывода нефти, подсоединенным к нижней части корпуса, выполненной в виде щелевого диффузора сужающе-расширяющегося по ходу движения жидкости, при этом входной патрубок выполнен с возможностью подсоединения к линии подвода газа отдувки, а перед ним установлено устройство подогрева подаваемой нефтегазовой смеси.

Применение центробежного сепаратора обеспечивает эффективное разделение углеводородной смеси на нефть и газ и эффективное удаление сероводорода из нефти.

Щелевой диффузор обеспечивает сохранение гидравлических потерь в потоке нефти, которая выходит из сепаратора с большим давлением. Это повышает экономичность установки в целом, т.к. для перекачки нефти не требуется перекачивающий насос.

Тангенциальный входной патрубок центробежного сепаратора может быть выполнен в виде эжектора.

В этом случае обеспечивается подвод не содержащего сероводород газа отдувки к исходной углеводородной смеси.

Новым является также выполнение корпуса центробежного сепаратора с перфорациями и коаксиальное размещение вокруг корпуса кожуха с патрубком для подсоединения к линии подачи газа отдувки.

Это повышает степень дегазации в сепараторе.

Кроме того, выходной сепаратор размещен над емкостью для отработанной жидкости, в корпусе сепаратора на уровне отработанной жидкости выполнены радиальные переливные отверстия, а скруббер Вентури установлен над выходным сепаратором и обращен выходным патрубком-диффузором вниз, причем последний размещен внутри сепаратора и находится под уровнем отработанной жидкости.

Такая конструкция обеспечивает эффективную работу скруббера путем создания достаточного вакуума во всасывающем патрубке.

В емкостях для отработанной и поглотительной жидкости установлены теплообменники.

Это повышает абсорбцию сероводорода в скруббере.

В качестве выходного сепаратора может быть применен сепаратор центробежного типа.

Это ведет к дальнейшему повышению эффективности отделения газа.

На фиг.1 приведена общая схема установки для очистки углеводородной смеси от сероводорода.

На фиг.2 приведен чертеж входного центробежного сепаратора, (разрез).

На фиг.3 приведен разрез А-А на фиг.2.

На фиг.4 приведена схема установки с центробежными входным и выходным сепараторами.

Установка для очистки углеводородной смеси от сероводорода содержит входной центробежный сепаратор 1, выходной газовый сепаратор 2, адсорбер в

виде скруббера 3 Вентури, насос 4, емкость 5 для поглотительной жидкости, емкость 6 для отработанной жидкости.

Сепаратор 1 состоит из цилиндрического корпуса 7 с тангенциальным входным патрубком 8 в верхней части, центральным патрубком 9 отвода газа и патрубком 10 вывода нефти, который подсоединен к нижней части корпуса 7, выполненной в виде щелевого диффузора 11, сужающе-расширяющегося по ходу движения жидкости.

С помощью трубопроводов форсунка 12 скруббера 3 соединена с нагнетательным патрубком насоса 4, всасывающий патрубок насоса 4 - с емкостью 5, штуцер 13 входа газа скруббера 3 - с патрубком 9 отвода газа из сепаратора 1, а другой патрубок 14 - диффузор скруббера - с выходным сепаратором 2, нижний штуцер которого соединен с емкостью 6, а верхний - с трубопроводом подачи газа на факел.

Входной патрубок 8 сепаратора 1 выполнен с возможностью его подсоединения к линии подачи газа отдувки. Перед патрубком 8 установлено устройство 15 подогрева подаваемой углеводородной смеси.

Входной патрубок 8 может быть выполнен в виде эжектора.

Скруббер 3 Вентури установлен над сепаратором 2 вертикально, обращен выходным патрубком 14 - диффузором вниз, с размещением среза диффузора под уровнем отработанной жидкости в сепараторе 2.

На фиг.2, 3 приведен вариант выполнения входного сепаратора 1 с корпусом, который снабжен перфорациями 16. Вокруг корпуса коаксиально размещен кожух 17 с патрубком 18 для подсоединения к линии подачи газа отдувки.

Сепаратор 2 расположен над емкостью 6, а в его корпусе на уровне отработанной жидкости выполнены радиальные переливные отверстия 19.

Емкости 5. 6 снабжены теплообменниками 20, 21.

На фиг.4 приведен вариант выполнения установки с применением в качестве выходного сепаратора 2 центробежного типа.

Устройство для очистки углеводородной смеси от сероводорода работает следующим образом.

Исходная смесь, содержащая сероводород, проходит через теплообменник 15, приобретает температуру не менее 50°С и поступает в тангенциальный патрубок 8 входного центробежного сепаратора 1. При этом на вход поступает еще газ отдувки, не содержащий сероводорода. Газ отдувки и исходная смесь смешиваются перед тангенциальным патрубком 8 в эжекторе и т.о. в тангенциальный патрубок 8 поступает углеводородная смесь с малым парциальным давлением сероводорода в газовой фазе. Поэтому сероводород выделяется из жидкой фазы и поступает в газовую. Таким образом, происходит очистка нефти от сероводорода уже перед входом в тангенциальный патрубок 8.

В цилиндрической камере 7 входного сепаратора 1 под действием центробежных сил происходит сепарация жидкой и газовой фаз. При этом газовая фаза, включая сероводород, выделившийся из нефти, собирается в центральной области сепаратора 1, а жидкая фаза (нефть), очищенная от сероводорода, - на периферии.

Нефть, очищенная от сероводорода, поступает в щелевой диффузор 11, где она сначала проходит сужающийся участок, на котором происходит уменьшение положительного градиента давления в направлении движения жидкости (что устраняет отрыв потока нефти).

Благодаря эффективной работе щелевого диффузора достигаются два полезных эффекта: во-первых, очищенная от сероводорода и других газов нефть выходит из сепаратора с достаточно большим давлением торможения и поэтому не требуется подкачивающего насоса для ее перекачки; во-вторых, в центральной области центробежного сепаратора устанавливается пониженное давление (вакуум), что способствует более полному выделению сероводорода из нефти.

Подвод газа отдувки к исходной нефтегазовой смеси можно произвести не с помощью эжектора, а через отверстия 16 в цилиндрической стенке центробежного сепаратора 1 (фиг.2). При этом газ отдувки подводится в кольцевое пространство между корпусом 7 и кожухом 17. В этом случае исходная углеводородная смесь поступает непосредственно в тангенциальный

патрубок 8, что уменьшает потери давления торможения на величину потерь в эжекторе.

Данный вариант подвода газа отдувки предпочтителен, если особую важность приобретает уменьшение потерь давления торможения в потоке нефти.

Для поддержания вакуума в центральной области входного центробежного сепаратора 1 необходимо постоянно удалять газ, выделившийся в сепараторе из нефтегазовой смеси. Для этого патрубок 9 выхода газа из сепаратора 1 соединен с отсасывающим штуцером 13 входа газа в абсорбер-скруббер 3 Вентури. Вакуум в этом штуцере создается за счет кинетической энергии потока активной поглотительной жидкости, подводимой к форсунке 12 с помощью нагнетательного насоса 4. Поглотительная жидкость поступает в насос 4 из емкости 5, причем эта жидкость охлаждается в теплообменнике 20. При пониженной температуре жидкость поглощает сероводород из газа в скруббере 3.

В качестве поглотительной жидкости может использоваться вода или органическая жидкость без химических реагентов.

Таким образом, в скруббере Вентури путем абсорбции поглотительной жидкостью происходит очистка от сероводорода газа, поступающего в него из входного сепаратора 1.

Смесь жидкости, насыщенной сероводородом, и газов после выхода из абсорбера-скруббера 3 Вентури заполняет сепаратор 2.

Движение газожидкостной среды в сепараторе происходит с малой скоростью, поэтому под действием сил тяжести происходит разделение жидкости с растворенным в ней сероводородом и газов. Жидкость вытекает через нижнюю кромку отверстий 19, а газы - через верхнюю их часть.

Сепаратор 2 может быть выполнен в виде центробежного сепаратора, в котором сепарация жидкости и газа происходит в поле центробежных сил. При этом выход скруббера Вентури всегда оказывается заполненным жидкостью, что обеспечивает его эффективную работу.

1. Установка для очистки углеводородной смеси от сероводорода, включающая входной и выходной сепараторы, насос, емкости для поглотительной и отработанной жидкости, абсорбер в виде скруббера Вентури, штуцер входа газа которого соединен с патрубком отвода газа из выходного сепаратора, выходной патрубок - диффузор соединен с выходным сепаратором, сообщенным с емкостью отработанной жидкости и трубопроводом подачи газа на факел, а форсунка скруббера соединена с нагнетательным патрубком насоса, всасывающий патрубок которого соединен с емкостью для поглотительной жидкости, отличающаяся тем, что в качестве входного сепаратора применен центробежный газожидкостной сепаратор, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком в верхней части, центральным патрубком отвода газа и патрубком вывода нефти, подсоединенным к нижней части корпуса, выполненной в виде щелевого диффузора, сужающе-расширяющегося по ходу движения жидкости, при этом входной патрубок выполнен с возможностью его подсоединения к линии подвода газа отдувки, а перед патрубком установлено устройство подогрева подаваемой нефтегазовой смеси.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что тангенциальный входной патрубок выполнен в виде эжектора.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что корпус центробежного сепаратора выполнен перфорированным и снабжен коаксиально расположенным кожухом с патрубком подвода газа отдувки.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что выходной сепаратор размещен над емкостью для отработанной жидкости, а в корпусе сепаратора на уровне отработанной жидкости выполнены радиальные переливные отверстия, при этом скруббер Вентури установлен над выходным сепаратором и обращен выходным патрубком-диффузором вниз, последний размещен внутри выходного сепаратора и его срез находится под уровнем отработанной жидкости.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в емкостях для отработанной и поглотительной жидкости установлены теплообменники.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве выходного сепаратора применен сепаратор центробежного типа.