В статье приведены рекомендации по модернизации установки регенерации метанола УКПГ-1В Ямбургского нефтегазоконденсатного месторождения на основе проведенных исследований.
Ключевые слова: метанол, водометанольный раствор, колонна регенерации, массообмен, ингибиторы гидратообразования.
Исходным сырьем для получения товарного газа и конденсата на газовом промысле ГП-1В Ямбургского нефтегазоконденсатного месторождения служит пластовый газ валанжинских залежей, в состав которых входят углеводороды, капельная влага и мехпримеси. В зимний период возможно содержание метанола в паровой фазе и жидкости (10–30 %).
Одной из важнейших проблем при эксплуатации газопроводов является образование газогидратов. Отлагаясь на внутренних стенках труб, гидраты резко уменьшают их пропускную способность и могут привести к аварийной остановке эксплуатации газопровода. Затраты нефтегазовых компаний на предупреждение и борьбу с газогидратными пробками составляют значительную часть стоимости эксплуатации месторождений и транспорта газа. Поэтому сокращение эксплуатационных затрат на предупреждение и борьбу с гидратообразованием в промысловых системах добычи газа и дальнейшего его транспорта вызывает немалый интерес со стороны многих добывающих и эксплуатирующих компаний нефтегазовой отрасли [1].
Регенерация насыщенного ВМР с концентрацией метанола 5–65 % масс. проводится на установке регенерации метанола, входящей в состав I очереди установки комплексной подготовки газа (далее УКПГ) [2].
В условиях падения добычи наблюдается рост содержания в потоке газа капельной жидкости, что говорит о необходимости увеличения количества используемого на УКПГ метанола. Ввиду значительных капитальных затрат на покупку и доставку метанола на промысел, требуется модернизация существующих установок регенерации метанола, что позволит сохранить часть оборотного метанола путем увеличения его качества на выходе из ректификационной колонны, а также снижения его содержания в кубовой части.
Колонна регенерации метанола К-1 цеха УКПГ-1В работает на сниженных нагрузках ввиду неэффективного массообмена насадочной части и практически полного отсутствия теплообмена в рекуперативном теплообменнике вследствие того, что его трубное пространство забито солями.
Для обеспечения требуемой производительности колонны регенерации К-1, при соответствующем составе исходного метанольного раствора, решения по реконструкции колонны связаны, в основном, с устранением указанных недостатков, а именно предлагается:
– замена насадочных массообменных устройств на более эффективные тарельчатые (ситчатые тарелки с переливом, аналогичные конструкции по ОСТ 26–01–108–85. по типу тарелки 1–1600–500);
– исключение встроенного теплообменника (демонтаж) с установкой в освобожденном объеме колонны дополнительного количества ситчатых тарелок и организацией кубовой части колонны.
Исходя из перечисленных предпосылок, колонна К-1 в модернизированном виде представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 1600/2000 мм, в нижней части которого установлена внутренняя обечайка диаметром 1500 мм. Аппарат оснащен 26-ю ситчатыми тарелками. Кроме того, в колонне предусмотрены штуцера для приборов контроля температуры, давления и уровня.
Расстояние между тарелками 500 мм. В верхней части колонны смонтирован сетчатый отбойник.
Объем кубовой части составляет 6,2 м3, обеспечивающий ~2–4 мин. работы насоса циркуляции кубовой жидкости в случае прекращения поступления питания в колонну.
Количество и состав метанольных вод, поступающих на регенерацию, зависит от сезонно-временных условий эксплуатации газопроводов ЯГКМ.
Было выделено 2 режима работы колонны регенерации. В результате ректификации в любом режиме работы колонны выделяется целевой продукт — метанол с массовой долей основного вещества 94–95 % для повторного использования и прометок — кубовый остаток с массовой долей метанола в рамках показателей рабочей документации, регламентирующей закачку промстоков в пласт, а именно не более 0,4 %.
В соответствии с изложенным, с учетом широкого интервала изменения составов и количества BMP, а также предлагаемой конструктивной модернизации колонны, на основании проведенных расчетов, предложен следующий режим работы реконструируемой колонны:
– для зимних условий, при расходе BMP 28000 кг/ч и массовой доле метанола 33 %: давление верха 0,2 МПа, давление в кубовой части 0,22 МПа, температура верха колонны 84–85° С, температура в кубе 120–210 °С, нагрузка куба 10,19 МВт, нагрузка конденсатора 8,04 МВт, циркуляция кубовой части 216023 кг/ч;
– для летних условий: при расходе 18000–20500 кг/ч и массовой доле метанола 6,9–11,7 % для обеспечения устойчивого режима работы колонны предлагается рецикл части дистиллята, что позволит обеспечить необходимый поток пара в колонну, при этом для оптимальной работы массообменных устройств в режиме «лето» количество рецикла должно составлять 3500 кг/ч.
Выводы: рекомендации по конструкции и режиму работы колонны К-1 установки регенирации метанола позволят повысить эффективность массообмена.
Литература:
1 Бекиров Т. М., Шаталов А. Т.. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. — М.: Недра, 1986. — 261 с.
2 Технологический регламент эксплуатации газового промысла № 1В (УКПГ, ДКС) Ямбургского НГКМ
