Спосіб оптимізації процесу вилучення цільових вуглеводнів з природного газу

1. Спосіб оптимізації процесу вилучення цільових вуглеводнів з природного газу, що включає послідовну подачу природного газу на сепарацію, охолодження, абсорбцію, подачу газу зворотним потоком на рекуперацію і його відведення споживачеві, який відрізняється тим, що процес абсорбції здійснюють при температурах газу від мінус 50°С і нижче та тиску від 2,5МПа до 4,5МПа, а температура вуглеводневого абсорбенту, який подається на зрошення до абсорбера становить від мінус 20°С і нижче. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що гази дегазації з буферних ємностей, розділювачів та гази деетанізації подають на рециркуляцію на вхід компресорної станції (КС) або між ступенями стиснення КС. 3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що абсорбент отримують в колоні дебутанізації при температурі куба колони від 176 до 199°С та тиску 0,11-0,16МПа. 4. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що для охолодження абсорбенту використовують рекуперацію холодних потоків. Винахід відноситься до нафтогазовидобувної та газопереробної промисловості, зокрема, до способів підготовки та переробки природного газу. Відомий спосіб підготовки газу методом низькотемпературної конденсації (НТК) (М.А. Берлин, В.Г. Гореченков, Н.П. Волков "Переработка нефтяных и природных газов" М., "Химия", 1981г. с.191-193), який включає подачу газу на сепарацію, виділення крапельної води та рідких вуглеводнів, осушення газу в адсорбері, поступове охолодження газу до температур мінус 85 92°С (в залежності від тиску процесу НТК, який становить від 1,8 до 2,6МПа), його сепарацію, подачу газу зворотним потоком на рекуперацію та його відведення споживачеві. Сконденсовані вуглеводні подаються в деетанізатор і далі на переробку. Недоліками способу є наднизькі температури процесу, які потребують застосування обладнання зі спеціальних вартісних матеріалів в блоці НТК та адсорбційну осушку газу. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення є спосіб вилучення вуглеводнів з природного газу методом низькотемпературної абсорбції (М.А.Берлин, В.Г.Гореченков, Н.П.Волков "Переработка нефтяных и природных газов" М., "Химия", 1981г. с.239-241), який включає послідовну подачу природного газу на сепарацію, охолодження, абсорбцію, подачу газу зворотним потоком на рекуперацію і його відведення (19) UA (11) 92660 (21) a200902053 (22) 10.03.2009 (24) 25.11.2010 (46) 25.11.2010, Бюл.№ 22, 2010 р. (72) ФЕСЕНКО ЮРІЙ ЛЕОНІДОВИЧ, ФЕЩЕНКО МИКОЛА ІВАНОВИЧ, КИСЕЛЬОВА СВІТЛАНА ОЛЕКСІЇВНА, ЄВСЄЄВ ОЛЕКСІЙ ВАДИМОВИЧ, СВІТЛИЦЬКИЙ ВІКТОР МИХАЙЛОВИЧ (73) ФЕСЕНКО ЮРІЙ ЛЕОНІДОВИЧ, ФЕЩЕНКО МИКОЛА ІВАНОВИЧ, КИСЕЛЬОВА СВІТЛАНА ОЛЕКСІЇВНА, ЄВСЄЄВ ОЛЕКСІЙ ВАДИМОВИЧ, СВІТЛИЦЬКИЙ ВІКТОР МИХАЙЛОВИЧ (56) UA 85623 C2; 10.02.2009 UA 46371 A; 15.05.2002 SU 1130716 A; 23.12.1984 SU 939896 A; 30.06.1982 US 3210949 A; 12.10.1965 US 3633371 A; 11.01.1972 SU 685319 A; 18.09.1979 SU 423831 A; 05.02.1975 Берлин М. А., ГореченковВ. Г., ВолковН. П., Переработка нефтяных и природных газов - М.: Химия, 1981. - С. 239-241. C2 2 (13) 1 3 споживачеві. З охолодженого газу шляхом низькотемпературної абсорбції (НТА) при температурі процесу мінус 37°С та тиску 5,9МПа вилучають пропан-бутанову фракцію та більш важки вуглеводні легким абсорбентом, після чого важким абсорбентом вилучають фракції легкого абсорбенту, які уносяться з газом. Ефективність вилучення С3 складає 84%. Недоліками способу є недостатня його ефективність: багатоступеневий процес абсорбції, який призводить до значних питомих витрат абсорбентів для здійснення процесу вилучення цільових вуглеводнів з газу і, як наслідок, значних енергетичних витрат на їх регенерацію та циркуляцію, а також використання додаткового обладнання для регенерації важкого абсорбенту. Задачею винаходу, що пропонується, є оптимізація процесу низькотемпературної абсорбції з метою зниження металоємності та питомих енергетичних витрат на процес вилучення цільових вуглеводнів з природного газу. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що процес НТА ведеться при температурах газу від мінус 50°С та тиску від 2,5МПа, а температура вуглеводневого абсорбенту, який подається на зрошення до абсорбера становить від мінус 20°С. При таких параметрах процесу абсорбції питома витрата абсорбенту для досягнення однакового ступеня вилучення вуглеводнів С3+ зменшується більш ніж у 4-ри рази. Також суттєво спрощується апаратурно-технологічне оформлення всієї установки вилучення цільових вуглеводнів, наприклад, через відсутність додаткової колони для регенерації абсорбенту та окремої установки його підготовки для первинного завантаження і підживлення, оскільки для здійснення процесу не потрібно застосування "важкого" вуглеводневого абсорбенту для запобігання термодинамічного уносу останнього. Сутність запропонованого способу полягає в тому, що оптимізація процесу вилучення цільових вуглеводнів з сирого газу здійснюється шляхом НТА при заданих параметрах процесу. Процес абсорбції при температурах нижче мінус 50°С та тиску від 2,5МПа дозволяє використовувати абсорбент з молекулярною масою 8599 та температурою кипіння в межах 35-110°С. При таких характеристиках абсорбенту відпадає потреба в обладнанні для підготовки абсорбенту та його регенерації, оскільки в цьому випадку такими характеристиками володіє стабільний вуглеводневий конденсат - нижній продукт колони дебутанізатора. Крім цього, гази дегазації з буферних ємкостей, розділювачів та гази деетанізації можливо подавати на рециркуляцію на вхід компресорної станції (КС), або між ступенями стиснення КС для запобігання втрат важких вуглеводнів з цими газами. 92660 4 З метою повноти випарювання цільових вуглеводнів та покращення якісних характеристик абсорбенту, дебутанізація здійснюється при температурі куба колони від 176 до 199°С та тиску 0,11-0,16МПа. Охолодження регенерованого абсорбенту здійснюється за рахунок рекуперації холоду нестабільного вуглеводневого конденсату та насиченого абсорбенту, що дає змогу виключити використання додаткового охолоджуваючого обладнання. Технічним результатом способу є зменшення енерговитрат на одиницю товарної продукції, а також спрощення апаратурно-технологічного оформлення установки. Спосіб здійснюється таким чином. Сирий газ попередньо охолоджується, сепарується від сконденсованої рідкої фази і далі після охолодження, наприклад у турбодетандері, поступає на низькотемпературну сепарацію (або безпосередньо на абсорбцію). Після низькотемпературної сепарації частково відбензинений газ подається на абсорбцію для вилучення цільових вуглеводнів "легким" абсорбентом. Далі сухий газ після рекуперації холоду подається споживачу, а вуглеводнева суміш (насичений абсорбент та вуглеводневий конденсат) подається на деетанізацію і далі на дебутанізацію, після чого вуглеводнева суміш охолоджується і подається на абсорбцію, а балансова кількість на склад готової продукції. Для порівняльної оцінки найближчого аналога і процесу, що пропонується були проведені дослідження. Склад сировини (природного газу) наведений в таблиці 1. Порівняльний аналіз процесів за найближчим аналогом та способом, що пропонується наведений у таблиці 2. Таблиця 1 Характеристика сировинного газу Компоненти Азот Метан Діоксид вуглецю Етан Пропан ізо-Бутан н-Бутан нео-Пентан ізо-Пентан н-Пентан н-Гексан н-Гептан н-Октан н-Нонан Вода моль/моль 0,0155044 0,9280792 0,0025208 0,0373284 0,0085359 0,0012479 0,0017621 0,0000300 0.0005990 0,0004992 0,0010483 0,0007088 0,0003394 0,0001498 0,0016468 5 92660 6 Таблиця 2 Порівняльний аналіз роботи установок Тиск процесу, МПа Температура процесу,°С Об'єм сировиного газу, млн.м3/добу Вилучення С3,% мас. легкий важкий Питомі енергетичні витрати, Вт/м3 Питома металоємність, кг/м3 НТА НТА 5,9 4,5 -37°С -50°С 10 10 84 85 Розхід абсорбенту (питомий), г/м3 100 50 100 28,3 13,7 1,85 1,10 З таблиці 2 видно, що при однаковій ступені вилучення вуглеводнів С3 з сирого газу питомі витрати на м3 сировиного газу є найнижчими. Таким чином, результати досліджень показують, що температура процесу НТА нижче мінус Комп’ютерна верстка Т. Чепелева НТА 3,5 -60°С 10 85 НТА 2,5 -70°С 10 85 50 13,6 1,05 50 13,4 1,01 50°С, дозволяє значно підвищити технікоекономічнІ показники установки за рахунок зниження металоємністі та енергетичних витрат порівняно з аналогами. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601