Способ переработки попутных нефтяных газов

Способ может быть использован при подготовке нефти и утилизации попутных нефтяных газов при добыче, сборе и транспорте продукции нефтяных скважин на месторождениях. При переработке попутных нефтяных газов проводят термический пиролиз нефтяного сырья, включающий генерацию высокотемпературного теплоносителя путем частичного окисления углеводородного газа кислородом, и одновременную подачу потоков высокотемпературного теплоносителя и нефтяного сырья в пиролизную камеру с последующей закалкой и разделением продуктов реакции на фракции. Углеводородные газы C1-C4 сжимают вместе с нефтью до растворения в ней фракций С24, нерастворенный газ C1 (метан) направляют на генерацию высокотемпературного теплоносителя с температурой 1000-1500°С, а нефть с растворенными газами С24 распыляют в пиролизной камере между потоком теплоносителя и стенками камеры до охлаждения реакционной смеси до температуры 500-800°С. Технический результат заключается в увеличении степени конверсии нефтяных газов в жидкие углеводородные фракции. 1 ил.

 

Изобретение относится к области добычи, сбора и транспорта продукции нефтяных скважин на месторождениях и может быть использовано при подготовке нефти и утилизации попутных нефтяных газов, выделяемых из продукции скважин на промысловых объектах подготовки нефти, в частности на дожимных насосных станциях (ДНС).

Известен способ переработки природного газа в синтетические дизельные и реактивные топлива на малогабаритных установках низкого давления (Каган Д.Н., Лапидус А.Л., Крылова А.Ю. Разработка малостадийной технологии переработки природного газа в синтетические дизельные и реактивные топлива на малогабаритных установках низкого давления. Газохимия в XXI веке. Проблемы и перспективы; Труды московского семинара по газохимии 2000-2002 гг. М, 2003, с.131-170).

Способ включает в себя две основные последовательные стадии: получение синтез-газа конверсией метана и синтез Фишера-Тропша, позволяющий получать высокие выходы фракций С720.

Известен способ получения моторных топлив, при котором получают синтез-газ некаталитической газофазной окислительной конверсией природного газа кислородом воздуха при температуре 800-1500°С и давлении 1-10 МПа. Затем проводят каталитическую конверсию синтез-газа в реакторе синтеза диметилового эфира с последующим охлаждением полученной газовой смеси и разделением ее на жидкую и газовую фазу. При этом из жидкой фазы выделяют диметиловый эфир, который направляют в каталитический реактор синтеза бензина, а газовую фазу, содержащую непревращенные компоненты синтез-газа, направляют на повторную каталитическую конверсию в дополнительный реактор синтеза диметилового эфира без смешения с исходным синтез-газом (Патент РФ №2226524, опубл. 10.04.2004 г.).

Недостатком известных способов является их большая энергоемкость, особенно на стадии получения синтез-газа, а также сложность синтеза жидких углеводородов методом Фишера-Тропша.

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки углеводородного сырья термическим некаталитическим пиролизом углеводородного, в частности нефтяного, сырья, включающий генерацию высокотемпературного теплоносителя путем частичного окисления углеводородного газа кислородом воздуха и одновременную подачу потоков высокотемпературного теплоносителя и нефтяного сырья в пиролизную камеру с последующей закалкой и разделением продуктов реакции на фракции (Патент РФ №2188846, опубл. 10.09.2002 г.).

При таком способе переработки углеводородного сырья активированные при высокой температуре ионы газов C1-C4 вступают в химическое взаимодействие с продуктами крекинга нефтяного сырья (нефти), за счет чего достигается высокий выход фракций С720. При этом способе переработки значительно снижается энергоемкость процесса, потому что синтез фракций С720 осуществляется не из элементарных ионов C1, а из более тяжелых углеводородных радикалов, образующихся в пиролизной камере и не разрушающихся до элементарного состояния вследствие быстрого охлаждения продуктов реакции в процессе закалки.

Недостатком прототипа является низкая степень конверсии при переработке попутных нефтяных газов состава C1-C4, связанная с тем, что воздействию высоких температур подвергаются все компоненты нефтяного газа от С1 до С4. Действительно, при нагреве газа до температур менее 800°С не происходит активации молекул метана (C1H4) и последний практически не подвергается переработке при контактировании с нефтяным сырьем. Если же смесь газов C1-C4 нагревают до температур выше 800°С, то происходит глубокая термодеструкция молекул газов C2-C4 и выход фракций С720 существенно снижается, а выход газообразных углеводородов напротив повышается.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение степени конверсии нефтяных газов в жидкие углеводородных фракции за счет синтеза углеводородных радикалов C1-C4 между собой и продуктами крекинга нефти.

Поставленная задача в заявляемом изобретении достигается за счет того, что в способе переработки попутных нефтяных газов термическим пиролизом углеводородного, в частности нефтяного, сырья, включающем генерацию высокотемпературного теплоносителя путем частичного окисления углеводородного газа кислородом и одновременную подачу потоков высокотемпературного теплоносителя и нефтяного сырья в пиролизную камеру с последующей закалкой и разделением продуктов реакции на фракции, отличительной особенностью является то, что углеводородные газы C1-C4 сжимают вместе с нефтью до растворения в ней фракций С24, нерастворенный газ C1 направляют на генерацию высокотемпературного теплоносителя с температурой 1000-1500°С, а нефть с растворенными газами С24 распыляют в пиролизной камере между потоком теплоносителя и стенками камеры до охлаждения реакционной смеси до температуры 500-800°С.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

При температуре теплоносителя 1000-1500°С молекулы нерастворенного газа C1 (преимущественно метана) активируются до алкил-ионов CH3+, которые не разлагаются далее на С и Н, и при смешении с нефтью и растворенными в ней газами С24 активно взаимодействуют с радикалами, образующимися в зоне реакции при нагревании газов С24, и парами углеводородов, получаемых в результате крекинга нефти. При температуре реакционной смеси в газовой фазе 500-800°С происходит интенсивный крекинг нефти, но при этом не происходит расщепления радикалов углеводородов С2 и выше до элементарных ионов C1, и, как следствие, максимальное количество активных радикалов газовых молекул синтезируется между собой и с продуктами крекинга нефти в тяжелые углеводородные фракции состава C5 и выше (преимущественно С720) при минимальных энергетических затратах.

Заявляемый способ поясняется схемой установки переработки попутных нефтяных газов.

Установка размещена на дожимной насосной станции (ДНС) нефтяного месторождения. ДНС предназначена для дегазации продукции нефтяных скважин (газоводонефтяной смеси) в сепараторе 1, обезвоживании дегазированной нефти в отстойнике 2 и перекачки дегазированной и обезвоженной нефти дожимным насосом 3 от ДНС до центрального товарного парка (ЦТП), на котором производится сбор, подготовка и учет всей нефти, добываемой на месторождении. Выделенная в отстойнике 3 вода отводится на компрессорную насосную станцию (КНС), а выделенный из продукции скважин попутный нефтяной газ поступает из сепаратора 1 на переработку по предлагаемому способу.

Способ осуществляют следующим образом.

Попутный нефтяной газ состава C1-C4 из сепаратора 1 поступает через газожидкостный струйный компрессор 4 в сепаратор высокого давления 5. Рабочей средой в струйном компрессоре 4 является часть потока нефти, забираемая с выхода из дожимного насоса 3 с давлением 3-10 МПа. В сепараторе высокого давления 5 попутный газ и нефть сжимают до растворения в нефти газовых фракций С24 (этан-пропан-бутановых фракций). Нерастворенный в нефти газ, содержащий в своем составе С1 (метан), поступает в печь 6 и нагревается до температуры примерно 700°С. При этом в качестве топлива для печи 6 используется часть этого же газа, поступающего в зону горения через регулятор 7. Нагретый в печи 6 газ поступает в камеру окисления 8, где происходит генерация высокотемпературного теплоносителя за счет частичного окисления (сжигания) углеводородной составляющей газа подаваемым в камеру 8 кислородом воздуха. Температура теплоносителя регулируется изменением соотношения количества O2:C1H4 в камере 8, которое составляет примерно 0,5-0,6. Поток теплоносителя с температурой 1000-1500°С из камеры окисления 8 поступает в пиролизную камеру 9, где распыляют поступающую из сепаратора высокого давления 5 нефть с растворенными газами С24. В пиролизной камере происходит резкое испарение легких фракций, реакция синтеза и охлаждение (закалка) смеси газов высокотемпературного теплоносителя и паров углеводородов до температуры 500-800°С. При этом тяжелые высококипящие компоненты нефти подвергаются термическому крекингу и частично переходят в газовую фазу, а не успевшие прореагировать и испариться (за счет того, что нефть распыляется между потоком теплоносителя и стенками камеры) жидкие компоненты нефти стекают по стенкам на дно пиролизной камеры 9. Прореагировавшие газы и пары углеводородов из камеры 9 направляют в ректификационную колонну 10, где происходит их дальнейшее охлаждение и разделение на фракции, различающиеся температурой кипения. При этом верх колонны 10 охлаждается до температуры ниже 100°С теплообменной секцией 11, через которую проходит поток нефти и воды из сепаратора 1. Отдельные нефтяные фракции с температурой кипения выше 150°С, выводящиеся из колонны 10, охлаждаются внешними теплообменниками 12 и направляются для использования в технологических целях или как товар либо смешиваются с добываемой нефтью. Углеводородные газы состава C1-C4 с примесями других газов отводятся из верха ректификационной колонны 10, смешиваются с попутными нефтяными газами и рециркулируют через струйный компрессор 4 в сепаратор высокого давления 5 на контактирование с нефтью и дальнейшую переработку.

Предлагаемый способ обеспечивает переработку всего количества газообразных углеводородов C1-C4, содержащихся в продукции нефтяных и/или газовых скважин, технологическом оборудовании, трубопроводах, резервуарах, хранилищах и т.п., в жидкие углеводородные фракции С5 и выше. Получаемые из газа жидкие углеводороды смешиваются с нефтью и легко транспортируются по нефтесборным коллекторам, что позволяет упростить процессы сбора и транспорта нефти и газа на месторождениях, при этом уменьшаются потери газа на собственные нужды и полностью исключается сжигание попутного нефтяного газа на факелах.

Способ переработки попутных нефтяных газов термическим пиролизом углеводородного, в частности нефтяного, сырья, включающий генерацию высокотемпературного теплоносителя путем частичного окисления углеводородного газа кислородом и одновременную подачу потоков высокотемпературного теплоносителя и нефтяного сырья в пиролизную камеру с последующей закалкой и разделением продуктов реакции на фракции, отличающийся тем, что углеводородные газы C1-C4 сжимают вместе с нефтью до растворения в ней фракций С24, нерастворенный газ C1 направляют на генерацию высокотемпературного теплоносителя с температурой 1000-1500°С, а нефть с растворенными газами C2-C4 распыляют в пиролизной камере между потоком теплоносителя и стенками камеры до охлаждения реакционной смеси до температуры 500-800°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу переработки углеводородного сырья, в том числе в виде тяжелых нефтяных остатков, содержащих фракции, кипящие при температуре выше 350°С, включающему генерацию высокотемпературного теплоносителя путем сжигания горючего в кислороде, предварительный нагрев углеводородного сырья выше точки плавления, но ниже температуры коксо- или смолообразования, и одновременную подачу высокотемпературного теплоносителя и предварительно нагретого углеводородного сырья в зону реакции пиролизной камеры, нагрев углеводородного сырья со скоростью, равной (4-5)·10 5 град/с до температур 700-2500°С, с последующей закалкой продуктов реакции, и характеризующемуся тем, что высокотемпературный теплоноситель содержит водород в интервале концентраций от 30-35% объемных, а после достижения в зоне реакции температуры 700-2500°С в реакционный поток в две стадии вводят закалочные компоненты и охлаждают реакционную смесь со скоростью охлаждения 1·10 5-5·105 град/с до уровня температуры 600-1300°С на первой стадии и со скоростью охлаждения 2·10 4-4·104 град/с до температуры 300-1000°С на второй стадии для прекращения вторичных процессов.

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам проведения пиролиза углеводородов в трубчатых печах. .

Изобретение относится к осуществлению газофазных эндотермических реакций и может быть использовано в химической промышленности, в частности, при пиролизе углеводородов.

Изобретение относится к термическому некаталитическому пиролизу углеводородного, в частности, нефтяного сырья и предназначено для деструктивного высокотемпературного превращения тяжелых углеводородов (сырой нефти, мазута, тяжелых нефтяных остатков, гудрона и др.) и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к термическому пиролизу углеводородного, в частности нефтяного, сырья и предназначено для деструктивного превращения при высоких температурах тяжелых углеводородов, преимущественно сырой нефти, газойлей, мазута.

Изобретение относится к органической химии, в частности к реакторам термоокислительного пиролиза метана. .

Изобретение относится к термическому пиролизу углеводородного сырья и может быть использовано в нефтехимической промышленности. Изобретение касается способа пиролиза углеводородного сырья, включающего генерацию высокотемпературного потока теплоносителя путем сжигания в камере сгорания стехиометрической топливокислородной смеси, разбавленной перегретым водяным паром, смешение потока теплоносителя и углеводородного сырья в смесителе, пиролиз сырья в реакторе и последующую закалку продуктов реакции. Газообразное или жидкое углеводородное сырье, предварительно смешанное с водяным паром, инжектируют в зону смешения струями так, что струи сталкиваются между собой на оси смесителя, при этом время смешения струй с дозвуковым потоком теплоносителя составляет 0,05-0,2 мс, затем сырье подвергают пиролизу при параметрах процесса, обеспечивающих максимальный выход целевых продуктов: давление 0,1-1 МПа, температура 1200-1500K, время пребывания сырья в зоне пиролиза 5-100 мс. Технический результат - повышение выхода целевых продуктов пиролиза. 5 ил., 5 табл., 2 пр.

Изобретение относится к устройству для осуществления термодеструктивных процессов переработки тяжелых нефтяных остатков, которое может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой отраслях промышленности. Устройство, представляющее собой реакционно-ректификационный аппарат, включает корпус, камеру сгорания, штуцера для подвода сырья, топлива, окисляющего газа, вывода продуктов реакции и газов сгорания. При этом камера сгорания расположена в нижней части аппарата и соединена с корпусом аппарата штуцером герметично; в нижней части камеры сгорания размещен штуцер для подачи воды, а штуцер ввода сырья размещен выше штуцера ввода продуктов сгорания и между ними расположена секция смешения; выше ввода сырья расположены по крайней мере еще две секции: разделения и конденсации паров. Техническим результатом является снижение энергопотребления, металлоемкости и габаритов оборудования, повышение эксплуатационной надежности и безопасности за счет того, что исключается возможность закоксовывания и прогара труб. 5 ил.

Изобретение раскрывает установку подготовки попутного нефтяного газа, включающую нагреватель и конвертор, оснащенный линией вывода конвертированного газа с рекуперационным устройством, при этом установка оборудована конвертором селективного метанирования попутного нефтяного газа с линией ввода парогазовой смеси и оснащена блоком подготовки воды, соединенным линией подачи подготовленной воды с линией подачи попутного нефтяного газа и оснащенным линиями вывода солевого концентрата, ввода воды и подачи дегазированного водного конденсата из дефлегматора, который установлен на линии ввода парогазовой смеси. Технический результат - повышение качества подготовленного газа, снижение энергопотребления и металлоемкости установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх