способ для очистки попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур

Формула изобретения

Способ очистки попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур, включающий в себя охлаждение газа, предварительную очистку, низкотемпературную сепарацию, отличающийся тем, что попутный нефтяной газ пропускают через основную линию газопровода, обвитого участком трубопровода с технической водой, байпасная линия газопровода тем временем перекрыта вентилем, под воздействием низких температур тяжелые углеводороды оседают на стенках участка газопровода и поглощаются сменным цеолитовым фильтром, загрязненную отложениями линию газопровода перекрывают вентилем, удаляя сменный цеолитовый фильтр для термической регенерации, на время перекрытия линии газопровода попутный нефтяной газ пропускают по байпасной линии, а по расположенным до и после охлаждаемого участка манометрам судят о степени загрязнения газопровода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур непосредственно на газопроводе и может найти применение при сжигании в энергетических установках газообразного топлива, содержащего тяжелые углеводороды, в частности нефтяного попутного газа.

Известен способ сжижения природного газа [патент РФ №2141611, МПК 6 F25J 01/02, опубл. 1999.11.20], включающий пропускание природного газа через последовательность теплообменников в противопотоке по отношению к газообразному хладагенту, циркулирующему в цикле рабочего расширения. Цикл рабочего расширения включает сжатие хладагента, разделение и охлаждение хладагента для создания по меньшей мере первого и второго потоков охлажденного хладагента, далее изоэнтропическое расширение первого потока хладагента до максимально низкой температуры и изоэнтропическое расширение второго потока хладагента до промежуточной температуры хладагента, а также подачу хладагента в первом и втором потоках в соответствующий теплообменник для охлаждения природного газа до соответствующих диапазонов температуры. Хладагент первого потока расширяют изоэнтропически до давления, по меньшей мере в 10 раз большего, чем общее падение давления хладагента в первом потоке хладагента в последовательности теплообменников, при этом указанное давление находится в диапазоне 1,2-2,5 МПа. Использование изобретения позволит проводить сжижение природного газа непосредственно при добыче.

Недостатком этого способа сжижения природного газа является то факт, что процесс сжижения не способствует удалению из состава газа составляющих, способствующих образованию гидратных и жидкостных пробок в промысловых и межпромысловых газопроводах, периодическими заливами газогорелочных устройств, которые могут инициировать взрывы оборудования.

Известен способ очистки газа (патент РФ №2042091, МПК6 F25J 5/00, опубл. 1995.08.20), включающий камеру, установленную в емкости с возможностью полного погружения в жидкий хладагент и имеющий в верхней и нижней стенках сквозные отверстия для прохода хладагента и его паров. Конденсатор-испаритель выполнен в виде изогнутой токопроводящей трубки с постоянным сечением и постоянной кривизной изгиба и размещен в камере, а источник питания подключен к патрубкам конденсатора-испарителя. Сквозное отверстие верхней стенки камеры снабжено клапаном, а наружная поверхность изогнутой токопроводящей трубки покрыта пористой теплоизоляцией.

Недостатком данного способа является использование дорогостоящих хладагентов, энегозатратность.

Известен способ подготовки газа к транспортировке [патент РФ №2217586, МПК Е21В 43/34, F25B 43/00, опубл. 2003.11.27], выбранный в качестве прототипа, включающий извлечение газоконденсатной смеси высокого давления из скважины, предварительную очистку, теплообмен и охлаждение газа, низкотемпературную сепарацию, отбор углеводородного конденсата для дальнейшего разделения и транспортировку осушенного газа потребителю. Охлаждение газа осуществляют разделением его вихревой трубой на холодный и горячий потоки газа и углеводородный конденсат. При этом холодный поток газа направляют на низкотемпературную сепарацию. Горячий поток газа направляют на смешивание с основным потоком осушенного газа, транспортируемого потребителю. Углеводородный конденсат отбирают для дальнейшего разделения.

Недостатком данного способа подготовки газа к транспортировке является процесс разделения газа на холодный и горячий потоки - при очистке попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур этого не требуется.

Задачей изобретения является создание способа для очистки попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур с возможностью последующего сжигания в энергетических установках.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур, включающий в себя охлаждение газа, предварительную очистку, низкотемпературную сепарацию, согласно изобретению попутный нефтяной газ пропускают через основную линию газопровода, обвитого участком трубопровода с технической водой, байпасная линия газопровода тем временем перекрыта вентилем, под воздействием низких температур тяжелые углеводороды оседают на стенках участка газопровода и поглощаются сменным цеолитовым фильтром; загрязненную отложениями линию газопровода перекрывают вентилем, удаляя сменный цеолитовый фильтр для термической регенерации; на время перекрытия линии газопровода попутный нефтяной газ пропускают по байпасной линии, а по расположенным до и после охлаждаемого участка манометрам судят о степени загрязнения газопровода.

Предлагаемый способ поясняется фигурой, на которой изображена технологическая схема очистки попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур.

Устройство очистки попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур содержит установленные основную 1 и байпасную 2 линии участка газопровода.

По спирали основной участок 1 и байпасную линию 2 газопровода обвивает трубопровод с технической водой 3. Вентили 4 и 5 и показывающие манометры 6 и 7 расположены на основной и байпасной линии газопровода соответственно. После обвитого по спирали основного участка 1 и байпасной линии 2 газопровода трубопроводом с технической водой установлены сменные цеолитовые фильтры 8 и 9 соответственно.

Устройство для очистки попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур работает следующим образом.

Вентиль байпасной линии газопровода 2 перекрыт вентилем 5. Через участок газопровода 1, обвитый трубопроводом с технической водой 3, пропускают попутный нефтяной газ. За счет воздействия низких температур тяжелые углеводороды оседают на стенки этого участка газопровода. Составляющие газа, подлежащие удалению, поглощаются сменным цеолитовым фильтром 8. О степени заполнения цеолитового фильтра судят по показанию манометров 6 до и после «холодного» участка. При снижении давления до значения, препятствующего поддержанию оптимальных условий горения (значение давления газа зависит от типа горелочного устройства), участок газопровода 1 перекрывают вентилем 4, а вентиль 5 байпасной линии 2 открывают потоку попутного нефтяного газа. Цеолитовый фильтр 8 подлежит термической регенерации, после чего он может быть снова установлен на линии газопровода 1. По необходимости процесс повторяется.

Пример выполнения: способ счистки попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур был опробован перед газопоршневой электроустановкой на 1 МВт с отбором тепловой энергии. В цеолитовом фильтре в качестве адсорбента использовался шабазит (разновидность цеолита), который, являясь молекулярным ситом, способен в своем свободном объеме, равном 0,47 см³/см³, адсорбировать молекулы с диаметром до 4,89±5,58 Å. Набольшие адсорбируемые молекулы - нормальные парафины (C₅ + высшие). Удаление этих фракций из состава газа позволяет поднять метановое число от 43 до 52, содержание сероводорода уменьшилось со значения 0,0008 до 0,0003 г/м³, воды от 1,8 г/нм ³ до 6,00 мг/нм³, тем самым гарантируя устойчивую работу газопоршневого агрегата.

Предложенный способ для очистки попутного нефтяного газа от тяжелых углеводородов при использовании низких температур позволяет к стандартной технологии по подготовке газа к сжиганию в энергетических установках добавить операцию по удалению тяжелых фракций углеводорода во избежание налипания этих фракций на поверхностях установок с образованием пробок и поддержания оптимальных условий горения топлива.

Изобретение делает возможным исключение или существенное снижение поступления тяжелых углеводородов в газогорелочное устройство, что позволяет:

- уменьшить количество нефтепарафиновых отложений на деталях газогорелочного устройства, что обеспечивает нормальный режим его работы;

- уменьшить отложения продуктов неполного сгорания нефтяного попутного газа на теплонагревательных элементах энергетических установок, что обеспечивает нормальные теплообменные процессы в теплообменниках энергетических установок;

- снизить концентрацию вредных веществ в уходящих газах, а следовательно, улучшить состояние окружающей среды.

Уменьшение энергетических и материальных затрат при подготовке газа к сжиганию в энергетических установках достигается за счет использования технической воды из речных или артезианских источников.

Таким образом, изобретение обеспечивает возможность использования нефтяного попутного газа в качестве топлива для местных энергетических установок, повышение эффективности работы газогорелочного устройства, а также улучшает экологическую ситуацию окружающей воздушной среды. Положительными моментами данного способа также являются простота использования и дешевизна в исполнении.