Способ переработки попутных нефтяных газов в жидкие продукты

Способ относится к превращению попутных нефтяных и других углеводородных газов некаталитической термической обработкой в жидкие продукты.

Попутные нефтяные газы образуются при подготовке нефти к транспортировке путем снижения ее давления до 0,2-0,6 МПа. При этом происходит выделение растворенных в ней углеводородных газов. Для транспортировки газов на значительные расстояния требуется их компримирование, что приводит к существенным энергетическим затратам. Поэтому целесообразно использовать попутные газы на месте их выделения.

Известен способ подготовки попутных газов для использования в поршневых двигателях внутреннего сгорания (патент РФ №2385897, 2010 г.). Способ заключается в частичном сжигании исходного газа при температуре 450-1100°С. Недостатком этого способа является потеря значительной части газа.

Известен способ получения жидких углеводородов каталитической переработкой углеводородных газов и установка для его осуществления (патент РФ №2198156, 2003 г.). Способ включает каталитическую конверсию исходных попутных газов в синтез-газ с применением воздуха, дожигание части продуктов, выделение диоксида углерода, восстановление последнего до оксида углерода и каталитическое превращение образовавшего синтез-газа в жидкие углеводороды. Недостатком предлагаемого способа является его сложность, многостадийность и энергоемкость, что требует создания отдельного производства.

Известен способ получения жидких продуктов из газового сырья в неравновесном электрическом разряде (патент РФ №2417250, 2011 г.). Недостатком является низкая конверсия газов в жидкие продукты. Из примера 1 в патенте видно, что из 1200 л метана в час (19,2 кг /ч) было получено 29,5 г/ч жидких продуктов, т.е. конверсия метана составила ~0,05%. Из примера 2 в патенте при использовании пропан-бутановой с расходом 1500 л/ч (~81 кг/ч) было получено 36,5 г жидких продуктов, что соответствует конверсии сырья ~0,05%. Недостатком этого способа является низкая конверсия исходного сырья.

Наиболее близким к предлагаемому способу переработки попутных нефтяных газов в жидкие продукты является способ переработки попутных газов в жидкие продукты (патент РФ №2330058, 2006 г.). Способ заключается в растворении газов С₂-С₄ в нефти с помощью струйного компрессора, сжигании метана с достижением температуры 1000-1500°С, охлаждении этого потока впрыском нефти с растворенными в ней газами, в результате чего получается гудрон, а непрореагировавшие газы возвращаются в рецикл.

Этот способ обладает рядом недостатков:

- для работы струйного компрессора необходимы дополнительные затраты электроэнергии,

- в процессе сжигания метана при указанных температурах часть нефти также будет сгорать,

- поскольку для сжигания метана подается воздух, то в систему постоянно поступает азот и образующиеся окислы углерода, которые должны выводиться из системы, что не предусмотрено. Кроме того, в патенте РФ №2330058 не приводится примеров, которые подтверждали бы работоспособность предложенной установки.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа переработки попутных нефтяных газов в жидкие продукты с высоким выходом при низких энергозатратах и без потерь исходной нефти.

Поставленная задача решается предлагаемым способом переработки попутных нефтяных газов в жидкие продукты путем некаталитической термической обработки. Согласно изобретению термическая обработка производится при температуре 890-970°С и времени реакции 2,0-5,0 с с последующим охлаждением продуктов реакции до 200-350°С впрыском воды, выделением жидких продуктов в абсорбционной колонне, орошаемой жидкими продуктами реакции, часть которых выводится в виде товарного продукта, причем вода для охлаждения реакционного потока генерируется из подтоварной воды, образующейся при добыче нефти, или из подсмольной воды, образующейся в абсорбционной колонне, путем нагрева ее вместе с воздухом с последующим охлаждением паровоздушной смеси.

На фигуре представлена схема получения жидких продуктов из попутных нефтяных газов путем их термической обработки, на которой изображены позиции следующих аппаратов и потоки, проходящие через них:

1 - нагревательно-реакционная печь,

2 - абсорбционная колонна,

3, 5, 7 - сепараторы,

4, 9 - насосы,

6, 8 - холодильники,

I - попутный газ

II - вода на охлаждение реакционного потока

III - товарные жидкие продукты

IV - неиспаренная вода

V - топливный газ для печи

VI - отработанный воздух

VII - исходный воздух

VIII - подсмольная вода.

Попутные газы (I) поступают в нагревательно-реакционную печь (1), где происходит их нагрев до температуры 890-970°С. Время пребывания потока в реакционной части печи составляет 2,0-5,0 с. Выходящий из печи поток охлаждается впрыском воды (II) до температуры 200-350°С. Охлажденный поток поступает в абсорбционную колонну (2), орошаемую жидкими продуктами превращения попутных газов. Жидкость для орошения отбирается из сепаратора (3) и подается насосом (9) через холодильник (8). Избыток орошения выводится в качестве товарного продукта (III). Выходящий сверху абсорбционной колонны (2) газ (V) используется в качестве топлива в нагревательно-реакционной печи (1). Подсмольная вода из сепаратора (3) насосом (4) подается в отдельную секцию печи (1). Туда же подается воздух (VII). В этой секции происходит частичное испарение воды. Нагретый поток поступает сначала в сепаратор (5), где отделяется неиспаренная вода, затем в сепаратор (7), где отделяется воздух (VI) от конденсата, который служит для охлаждения реакционного потока.

Для запуска абсорбционной колонны используется нефть, из которой выделяются попутные газы. По мере работы она замещается жидкими продуктами переработки попутных газов.

Суть изобретения иллюстрируется примерами, приведенными в таблице и полученными на лабораторной установке. Продукты реакции охлаждали и разделяли на газовую и жидкую фазы.

Из таблицы следует, что оптимальными условиями является температура 890-970°С при времени реакции 2,0-5,0 с. С увеличением содержания в исходном газе углеводородов С₄₊ выход жидких продуктов возрастает.

1. Способ переработки попутных нефтяных газов в жидкие продукты путем некаталитической термической обработки, отличающийся тем, что обработку попутных нефтяных газов проводят при температуре 890-970°С с последующим охлаждением продуктов реакции до 200-350°С впрыском воды и выделением жидких продуктов в абсорбционной колонне, орошаемой жидкими продуктами реакции, часть которых выводится в качестве товарного продукта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вода для охлаждения продуктов реакции генерируется из подтоварной воды, образующейся при добыче нефти, или из подсмольной воды, образующейся в абсорбционной колонне, путем нагрева ее вместе с воздухом с последующим охлаждением паровоздушной смеси.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что время реакции при термической обработке попутных газов составляет 2,0-5,0 с.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что абсорбционная колонна орошается смесью нефти и жидких продуктов превращения попутных газов.