Установка для подготовки попутного нефтяного газа

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована на небольших узлах промысловой подготовки нефти для подготовки (осушки) попутного нефтяного газа (ПНГ) низкого давления, преимущественно 0,02-0,2 МПа к использованию. Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении эффективности работы установки для подготовки ПНГ (осушки) низкого давления. Сущность заявленной установки заключается в том, что для подготовки (осушки) ПНГ низкого давления 0,02-0,2 МПа к использованию предложена технологическая схема, в которой в качестве генератора холода используется холодильная установка для осуществления конденсационной очистки (осушки) ПНГ с утилизацией холода потока газа, отходящего из холодильной установки. Для обеспечения эффективной работы организованы мероприятия по утилизации холода, сероочистке и предотвращению гидратообразования. Это осуществляется следующим образом: ПНГ, поступающий в установку подвергается предварительной очистке от конденсата в сепараторе предварительной очистки, затем ПНГ очищается от серосодержащих соединений в блоке абсорбционной сероочистки и для предотвращения образования при охлаждении ПНГ газогидратов подается ингибитор гидратообразования. Далее ПНГ подвергается охлаждению отходящим из холодильной установки холодным потоком газа в теплообменниках-конденсаторах, при охлаждении ПНГ происходит конденсация тяжелых фракций углеводородов, выделение их из потока ПНГ производится в нижних камерах теплообменников-конденсаторов. Затем ПНГ охлаждается в выносном газо-жидкостном теплообменнике-конденсаторе холодильной установки и проходит окончательную очистку от конденсата в сепараторе. Охлажденный и очищенный от конденсата ПНГ подается в межтрубное пространство теплообменников-конденсаторов для охлаждения поступившего в установку ПНГ и конденсации из него тяжелых фракций углеводородов. Конденсат, выделенный из ПНГ в сепараторах, в теплообменниках-конденсаторах, отводится в приемную емкость. Использование предложенной установки для подготовки попутного нефтяного газа низкого давления, преимущественно 0,02-0,2 МПа, вследствие организации утилизации холода холодного потока обеспечивает более эффективное удаление тяжелых фракций углеводородов из ПНГ. Подготовленный таким образом ПНГ может подаваться для использования: в установки мембранного разделения, в поршневые энергетические установки для выработки электроэнергии, для сжигания в технологических установках и котельных.

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована на небольших узлах промысловой подготовки нефти для подготовки (осушки) попутного нефтяного газа (ПНГ) низкого давления, преимущественно 0,02÷0,2 МПа, к использованию.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели, принятой за прототип, является установка для утилизации легких фракций нефтепродуктов, содержащая сепаратор, конденсатор, холодильную установку и емкость приема конденсата, с которой соединен выход из сепаратора, при этом конденсатор соединен с холодильной установкой [см. Авторское свидетельство СССР 1773810, МПК В65D 90/30,1990 г.].

Известная установка предназначена для очистки газа, несклонного к гидратообразованию и обеспечивает эффективную очистку. Однако при использовании ее для очистки ПНГ на узлах промысловой подготовки нефти, происходит гидратообразование и обмерзание конденсатора, что ведет к нарушению технологического процесса и аварии. Установка характеризуется высокими энергозатратами за счет потерь холода с очищенным потоком газа, направляемым потребителям после конденсатора.

Наличие в ПНГ серосодержащих соединений вызывает коррозию трубопроводов, проточной части компрессора, конденсатора и трубопроводной арматуры. При охлаждении ПНГ в конденсаторе происходит образование гидратов, приводящих к забиванию конденсатора и арматуры.

Применение известной установки на узлах промысловой подготовки нефти для подготовки (осушки) ПНГ, характеризующегося наличием серосодержащих соединений, склонностью к гидратообразованию не представляется целесообразным.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении эффективности работы установки для подготовки (осушки) ПНГ низкого давления, включая и ПНГ с серосодержащими соединениями.

Эта задача решается тем, что в известно установке для подготовки попутного нефтяного газа низкого давления, преимущественно 0,02-0,2 МПа, содержащей сепаратор, конденсатор, холодильную установку и емкость приема конденсата, с которой соединены выход конденсата из сепаратора и конденсатора, при этом конденсатор соединен с холодильной установкой, согласно полезной модели она снабжена сепаратором предварительной очистки газа, узлом ввода ингибитора предупреждения образования газогидратов, двумя теплообменниками-конденсаторами, при этом на выходе сепаратора предварительной очистки установлен узел ввода ингибитора гидратообразования, выход из которого соединен со входом в трубное пространство первого теплообменника-конденсатора, выход из которого соединен со входом в трубное пространство второго теплообменника-конденсатора, а выход из него соединен со входом в конденсатор, выход которого соединен с сепаратором, выход газа из которого соединен с нижней частью межтрубного пространства второго теплообменника-конденсатора, а выход из верхней его части соединен с нижней частью межтрубного пространства первого теплообменника-конденсатора, а выход из верхней его части соединен с трубопроводом подачи очищенного газа потребителю, при этом выходы конденсата из сепаратора предварительной очистки и обоих теплообменников-конденсаторов соединены через коллектор с емкостью приема конденсата.

Кроме того, в нее введен блок абсорбционной сероочистки, вход в который соединен с выходом сепаратора предварительной очистки, а выход - соединен со входом в узел ввода ингибитора гидратообразования.

Сущность полезной модели заключается в следующем: предлагаемая установка позволяет при прохождении газа по технологической цепи провести предварительную очистку входящего ПНГ от капель углеводородного и водяного конденсата в сепараторе первичной очистки, предотвратить образование газогидратов путем ввода ингибиторов гидратообразования, провести охлаждение входящего ПНГ, конденсацию и сепарацию основного количества углеводородного конденсата в теплообменниках-конденсаторах холодным потоком от холодильной установки, более глубокое охлаждение ПНГ в конденсаторе холодильной установки, качественную очистку ПНГ от капель конденсата в сепараторе углеводородного конденсата и подачу холодного потока на охлаждение ПНГ в теплообменниках-конденсаторах.

Содержание тяжелых углеводородов в потоке ПНГ на выходе из установки будет определяться равновесной концентрацией.

На чертеже представлена схема установки для подготовки попутного нефтяного газа низкого давления 0,02÷0,2 МПа.

Установка для подготовки попутного нефтяного газа низкого давления содержит сепаратор предварительной очистки 1 центробежного типа, соединенный входным патрубком с трубопроводом подачи ПНГ. Патрубок слива конденсата из предварительного сепаратора 1 соединен с емкостью приема конденсата 9, а выходной патрубок из предварительного сепаратора 1 соединен со входом узла ввода ингибитора гидратообразования 3, выход из которого соединен с патрубком верхней камеры теплообменника-конденсатора 4, соединенной с его трубным пространством. Нижняя камера теплообменника-конденсатора 4 является корпусом сепаратора конденсата, патрубок слива конденсата из которого соединен с емкостью приема конденсата 9, при этом выходной патрубок из нижней камеры теплообменника-конденсатора 4 соединен с патрубком верхней камеры теплообменника-конденсатора 5. При этом верхняя камера теплообменника-конденсатора 5 сообщена с трубным пространством теплообменника-конденсатора 5, а нижняя камера теплообменника-конденсатора 5 является корпусом сепаратора конденсата, причем патрубок слива конденсата из сепаратора соединен с емкостью приема конденсата 9. Выходной патрубок нижней камеры теплообменника-конденсатора 5 соединен с входным патрубком конденсатора 7 холодильной установки 8. Выходной патрубок конденсатора 7 соединен с входным патрубком сепаратора 6 центробежного типа, причем патрубок слива конденсата из сепаратора 6 соединен с емкостью приема конденсата 9. Выходной патрубок сепаратора 6 соединен с нижним патрубком межтрубного пространства теплообменника-конденсатора 5, а его верхний патрубок межтрубного пространства соединен с нижним патрубком межтрубного пространства теплообменника-конденсатора 4, при этом верхний патрубок межтрубного пространства теплообменника-конденсатора 4 является патрубком выдачи очищенного потока ПНГ из установки потребителю. Для очистки ПНГ с серосодержащими соединениями установка может быть снабжена блоком абсорбционной сероочистки 2, вход в который соединен с выходом сепаратора предварительной очистки 1, а выход - соединен со входом в узел ввода ингибитора гидратообразования 3.

Установка для подготовки попутного нефтяного газа низкого давления работает следующим образом.

В сепараторе предварительной очистки 1 центробежного типа ПНГ очищается от капель водяного и углеводородного конденсата и выводится в емкость приема конденсата 9. Очищенный от конденсата ПНГ подается в узел ввода ингибитора гидратообразования 3. В узле ввода ингибитора гидратообразования 3, подаваемый насосом-дозатором, ингибитор гидратообразования (например, диэтиленгликоль) распыляется в потоке ПНГ форсункой, пары ингибитора гидратообразования с водяными парами образуют растворы, переводящие водяные пары в конденсат, а обработанный ПНГ поступает через верхнюю камеру в трубное пространство теплообменника-конденсатора 4. В теплообменнике-конденсаторе 4, поступающий в трубное пространство теплообменника-конденсатора 4 ПНГ охлаждается отходящим из теплообменника-конденсатора 5 холодным потоком ПНГ, в нижней камере теплообменника-конденсатора 4, служащей сепаратором, при повороте газа на 180°, образовавшийся конденсат отделяется от газа и выводится в емкость приема конденсата 9. Очищенный от конденсата газ подается через верхнюю камеру в трубное пространство теплообменника-конденсатора 5. В теплообменнике-конденсаторе 5, поступающий в трубное пространство теплообменника-конденсатора 5 ПНГ охлаждается холодным потоком ПНГ отходящим из сепаратора 6 и конденсатора 7 холодильной установки 8. В нижней камере теплообменника-конденсатора 5, служащей сепаратором, при повороте газа на 180°, образовавшийся конденсат отделяется от газа и выводится в емкость приема конденсата 9. ПНГ, после охлаждения, конденсации и сепарации основного количества углеводородного конденсата в теплообменниках-конденсаторах 4 и 5, подается с целью максимального охлаждения в конденсатор 7 холодильной установки 8, охлаждающей жидкостью для которого является охлажденный до заданной температуры холодильный агент холодильной установки 8 (подача его в конденсатор производится специальным насосом). ПНГ, охлажденный в конденсаторе 7, подается в сепаратор 6 центробежного типа, конденсат из которого выводится в приемную емкость 9. Из сепаратора 6 холодный поток ПНГ поступает в нижний патрубок межтрубного пространства теплообменника 5, омывая трубный пучок холодный газ поднимается вверх, охлаждая при этом ПНГ, поступающий на вход конденсатора 7. Из верхнего патрубка межтрубного пространства теплообменника-конденсатора 5 газ поступает в нижний патрубок межтрубного пространства теплообменника-конденсатора 4. Газ, омывая трубный пучок, поднимается вверх, охлаждая поступивший из узла ввода ингибитора гидратообразования 3 в теплообменник-конденсатор 4 ПНГ, из верхнего патрубка межтрубного пространства теплообменника-конденсатора 4 очищенный газ поступает в линию выдачи газа из установки потребителю. При прохождении теплообменников-конденсаторов 5 и 4 происходит нагрев осушенного потока газа до температур на 5° ниже температуры поступающего в установку ПНГ, при этом произойдет испарение углеводородного конденсата этан-пропан-бутановой фракции, который может быть вынесен из сепаратора 6.

При использовании установки для очистки ПНГ с серосодержащими соединениями, ПНГ после предварительного сепаратора 1 поступает в блок абсорбционной очистки 2, а очищенный от серосодержащих соединений ПНГ поступает на вход узла ввода ингибитора гидратообразования 3 и далее процесс очистки осуществляется по вышеописанной технологии.

Подготовленный таким образом ПНГ может подаваться для использования: в установки мембранного разделения, в поршневые энергетические установки для выработки электроэнергии, для сжигания в технологических установках и котельных.

1. Установка для подготовки попутного нефтяного газа низкого давления, преимущественно 0,02÷0,2 МПа, содержащая сепаратор, конденсатор, холодильную установку и емкость приема конденсата, с которой соединен выход конденсата из сепаратора, при этом конденсатор соединен с холодильной установкой, а выход из конденсатора соединен с сепаратором, отличающаяся тем, что она снабжена сепаратором предварительной очистки газа, узлом ввода ингибитора гидратообразования, двумя теплообменниками-конденсаторами, при этом на выходе сепаратора предварительной очистки установлен узел ввода ингибитора предупреждения образования газогидратов, выход из которого соединен со входом в трубное пространство первого теплообменника-конденсатора, выход из которого соединен со входом в трубное пространство второго теплообменника-конденсатора, а выход из него соединен со входом в конденсатор, выход которого соединен с сепаратором, выход газа из которого соединен с нижней частью межтрубного пространства второго теплообменника-конденсатора, а выход из верхней его части соединен с нижней частью межтрубного пространства первого теплообменника-конденсатора, а выход из верхней его части соединен с трубопроводом подачи очищенного газа потребителю, при этом выходы конденсата из сепаратора предварительной очистки и обоих теплообменников-конденсаторов соединены через коллектор с емкостью приема конденсата.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в нее введен блок абсорбционной сероочистки, вход в который соединен с выходом сепаратора предварительной очистки, а выход соединен со входом в узел ввода ингибитора гидратобразования.