способ подготовки углеводородного газа к транспорту

Формула изобретения

1. Способ подготовки углеводородного газа к транспорту, включающий ступенчатую сепарацию, охлаждение газового потока между ступенями сепарации, введение ингибитора гидратообразования, выведение из сепараторов жидкой фазы, разделение ее на углеводородную и водную фазы и направление водной фазы последней ступени сепарации в поток газа, отличающийся тем, что водную фазу последней ступени сепарации, в которую вводят свежий ингибитор гидратообразования, до подачи на отдувку первой ступени сепарации фракционируют на контактных ступенях газовым потоком в количестве, обеспечивающем массовое соотношение жидкости к газу 0,0007 - 0,007.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовый поток разделяют перед каждой ступенью контакта на два потока, одним из которых осуществляют фракционирование водной фазы, а после каждой ступени контакта потоки объединяют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам подготовки к транспорту углеводородного газа, например природного или попутного нефтяного, и может быть использовано в газовой и нефтяной промышленности.

Известен "Способ подготовки углеводородного газа к транспорту" [1], который включает ступенчатую сепарацию, охлаждение углеводородного газа ступенями сепарации, введение в поток газа метанола, выведение из сепараторов жидкости и разделение ее на углеводородную и водометановую фазу. Водная фаза с последней ступени сепарации разделяется на две части, одна из которых в количестве 1/4 - 2/3 направляется в поток газа, перед последней ступенью сепарации, а оставшаяся часть направляется в поток газа перед одной из предыдущих ступеней сепарации.

Недостатком этого способа является большой расход свежего метанола подаваемого перед ступенью охлаждения газа и отсутствие регенерации.

Наиболее близким к предполагаемому способу является "Способ подготовки углеводородного газа к транспорту" [2], являющийся прототипом, который включает ступенчатую сепарацию, охлаждение углеводородного газа между ступенями сепарации, введение в поток углеводородного газа водорастворимого летучего ингибитора гидратообразования, выведение из сепараторов жидкости и разделение ее на углеводородную и водную фазы. Водная фаза, представляющая собой водный раствор ингибитора гидратообразования, подается в поток углеводородного газа, направляемого на одну из предыдущих ступеней сепарации.

К недостаткам этого способа следует отнести необходимости применения относительно большого количества высококонцентрированного свежего ингибитора, несмотря на наличие ступени отдувки (регенерации) метанола.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за сет снижения расхода и концентрации подаваемого свежего летучего ингибитора гидратообразования и снижение количества используемого при реализации данного способа оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в способе подготовки углеводородного газа к транспорту, включающем ступенчатую сепарацию, охлаждение газового потока между ступенями сепарации, введение ингибитора гидратообразования, выведение из сепараторов жидкой фазы, разделение ее на углеводородную и водную фазы и направление водной фазы последней ступени сепарации в поток газа, водную фазу последней ступени сепарации, в которую вводят свежий ингибитор гидратообразования, до подачи на отдувку первой ступени сепарации фракционируют на контактных ступенях газовым потоком, в количестве, обеспечивающем массовое соотношение жидкости к газу L/G = 0,0007 - 0,007, при этом газовый поток разделяют перед каждой ступенью контакта на два потока, одним из которых осуществляют фракционирование водной фазы, а после каждой ступени контакта потоки объединяют.

Введение свежего ингибитора гидратообразования в водную фазу, подаваемую на первую ступень сепарации для контакта с газовым потоком в количестве, обеспечивающем массовое соотношение жидкости к газу L/G = 0,0007 - 0,007, разделение газового потока перед каждой ступенью контакта на два потока, одним из которых осуществляется фракционирование водной фазы, и объединение двух потоков газа после каждой ступени контакта позволили снизить расход свежего ингибитора гидрообразования и его концентрацию, а также уменьшить количество используемого в данном технологическом процессе оборудования.

Заявителю не известно из существующего уровня техники способа подготовки углеводородного газа к транспорту, в котором снижение количества и концентрации используемого ингибитора гидратообразования достигалось бы подобным образом.

На чертеже представлена схема установки, реализующая предлагаемый способ.

В таблице приведены основные параметры (давление, температура и т.д.) потоков обозначенных на схеме.

В качестве ингибитора гидратообразования используют летучее водорастворимое органическое вещество, например метанол, этанол, ацетон, эфироальдегидная фракция и др.

Организация процесса предусматривает:

фракционирование водного раствора ингибитора гидратообразования на контактных ступенях первой ступени сепарации с газовым потоком в количестве, обеспечивающем массовое соотношение жидкости к газу L/G = 0,0007 - 0,007. В качестве водного раствора ингибитора используется водная фаза, выделенная на второй (низкотемпературной) ступени сепарации, в которую добавляется свежий ингибитор;

разделение газового потока перед каждой ступенью контакта на два потока, одним из которых осуществляется фракционирование водного раствора, и объединение двух потоков после каждой ступени контакта.

Предложенный процесс позволяет снизить расход и концентрацию свежего ингибитора и осуществить непосредственную подачу газа с необходимым содержанием в нем ингибитора гидратообразования на низкотемпературную сепарацию.

Способ осуществляется следующим образом.

Углеводородный газ (поток 1) с температурой 15 - 45^oC и давлением 9-13 МПа подают на первую ступень сепарации, где отделяют от газовой фазы воду и конденсат. Затем на контактных ступенях на первой ступени сепарации производят отдувку и насыщение газа ингибитором гидратообразования. Водный раствор (поток 2) до подачи на отдувку фракционируют на контактных ступенях первой ступени сепарации газовым потоком (1), в количестве, обеспечивающем массовое соотношение жидкости к газу L/G = 0,0007 - 0,007, при этом газовый поток (1) разделяют перед каждой ступенью контакта на два потока, одним из которых осуществляют фракционирование водного раствора (поток 2), после каждой ступени контакта потоки газа объединяют.

Водный раствор (поток 2) представляет собой - 51,3 мас.%-ный раствор ингибитора.

На первой ступени сепарации производят отделение газовой фазы (поток 5) от водной (поток 6). Концентрация ингибитора в низкоконцентрированном водном растворе (поток 6), отделяемом на первой ступени сепарации, составляет 0,025 мас. %, что отвечает требованиям экологии для подачи водного раствора в систему промстоков.

После последней ступени контакта производят объединение газовой фазы (поток 3), концентрация ингибитора в котором 79,7 мас.%, с байспасированным потоком газа (поток 4), тем самым обеспечивается концентрация ингибитора в газовом потоке (поток 5) - 68,5 мас.%.

Такая концентрация позволяет исключить гидратообразование, которое может иметь место после охлаждения газового потока при существующих термодинамических параметрах установки. Для предупреждения гидратообразования на этом участке концентрация ингибитора должна быть не менее 55 мас.%. Охлажденный поток газа (7) направляют на вторую ступень - низкотемпературную сепарацию.

Термодинамические условия в низкотемпературном сепараторе: температура -15 - -25^oC, давление 7-9 МПа. Отсепарированный и охлажденный сухой газовый поток (8), полученный после низкотемпературной сепарации, используют для охлаждения газового потока (поток 5) и направляют в газопровод. Водную фазу (поток 9), концентрация ингибитора в котором 28,2 мас.%, со второй ступени сепарации обогащают свежим ингибитором гидратообразования (поток 10) до концентрации 51,3 мас. %, и полученный водный раствор направляют на контакт с газом на первую ступень сепарации (поток 2), а углеводородную жидкость со второй ступени сепарации (поток 11) в конденсатопровод.

Способ предлагает многократное (циклическое) использование водной фазы второй ступени сепарации, содержащей ингибитор гидратообразования. Необходимая концентрация ингибитора гидратообразования в водной фазе, направляемой на первую ступень сепарации, опеспечивается добавлением свежего ингибитора гидратообразования. Необходимость в добавлении свежего ингибитора связана с компенсацией уноса его с газом и конденсатом.

Пример. Природный газ, состав которого приведен в таблице (поток 1), проходит промысловую подготовку по предлагаемому способу.

Параметры установки подготовки газа следующие. В сепараторе первой ступени P = 12 МПа, t = 40^oC; в низкотемпературном сепараторе P = 8 МПа, t = -20^oC.

При термодинамических параметрах установки гидратообразование может иметь место только на участке после теплообменника, в котором охлаждают поток (5) перед подачей его на вторую (низкотемпературную) ступень сепарации.

С учетом состава и температуры газа концентрация метанола в водном растворе для предупреждения гидратообразования на этом участке должна быть не менее 55 мас. %. Для обеспечения надежного безгидратного режима, в газ на первой ступени сепарации вводят метанол, осуществляя его контакт с водным раствором (поток 2), концентрация метанола в котором составляет 51,3 мас.%. Такую концентрацию обеспечивают добавлением в водную фазу (поток 9), отделенную в низкотемпературном сепараторе, концентрация метанола в которой составляет 28,2 мас.%, свежего метанола (поток 10) с концентрацией 60 мас.%.

Концентрацию метанола в газе (поток 5) равную 68,5 мас.% обеспечивают при контакте газа и жидкости в соотношении L/G = 0,0007 - 0,007 на контактных устройствах первой ступени сепарации. Контакт газа с водным раствором ингибитора осуществляется на четырех ступенях. На нижнюю ступень контакта газ подается полностью, а на остальных байпасируется в следующем соотношении:

на третьей ступени L/G = 0,0007,

на второй ступени L/G = 0,0009,

на первой ступени L/G = 0,0019.

Концентрация метанола в водном растворе, выделенном на первой ступени сепарации (после смешения с выделившейся водой), составляет 0,03 мас.%.

Предлагаемый способ имеет следующие преимущества:

расход свежего метанола в предлагаемом способе уменьшается на 0,41 кг/1000 м³. В известном способе расход свежего метанола составляет 0,7 кг/1000 м³, в предлагаемом способе - 0,29 кг/1000 м³;

концентрация подаваемого свежего метанола снижается с 96 до 60 мас.%;

уменьшается количество используемого оборудования в установке, реализующей предлагаемый способ.