В статье рассмотрены эффективные методы стабилизации нефти и газового конденсата: ступенчатое выветривание (сепарация), ректификация в колоннах стабилизации и комбинирование ранее указанных методов.
Ключевые слова: стабилизация, нефть, нестабильный газовый конденсат, дегазация, сепарация, ректификация, энергозатраты.
Уже не первое столетие нефть и газ играют важнейшую роль в снабжении человечества энергией, а также являются главным сырьем для нефтехимического синтеза и изготовления продуктов разного назначения. Россия на сегодняшний день это одна из основных нефтегазодобывающих стран, которая имеет большие запасы углеводородного сырья.
Сам процесс стабилизации углеводородного конденсата и нефти имеет достаточно высокий экономический эффект, особенно при стабилизации тяжелой нефти и низкотемпературной сепарации газа.
На промысловых установках при добыче газа и нефти на газоконденсатных или нефтяных месторождениях используют сепарацию, в результате чего образуется нестабильный газовый конденсат. Нестабильный газовый конденсат характеризуется насыщенностью легкими углеводородными фракциями, а в некоторых месторождениях и сероводородными соединениями или углекислотой. Транспортировка такого продукта не рекомендована, так как при снижении давления выделяется газовая фаза, которая ограничивает движение жидкости. Углеводородные конденсаты нужно подвергать стабилизации перед дальнейшей переработкой, а при переработке сернистого конденсата — и сероводорода.
Сущность стабилизации нефти заключается в отделении от нее летучих углеводородов (пропан-бутановой фракции), а также растворимых в нефти сопутствующих газов, таких как сероводород, углекислый газ и азот, что сокращает потери нефти от испарения, снижает интенсивность процесса коррозии аппаратуры, оборудования и трубопроводов по пути движения нефти от месторождения до нефтеперерабатывающего завода, а также позволяет получать ценное сырье для нефтехимии. При стабилизации нефти получают широкую фракцию углеводородов от CH4 до C7H16 в зависимости от метода стабилизации [3].
В основном используют три метода для стабилизации газового конденсата и нефти: ступенчатое выветривание (сепарация), ректификация в колоннах стабилизации и комбинирование ранее указанных методов.
Стабилизация нефти и конденсата дегазацией или сепарацией основывается на уменьшении растворимости низкокипящих углеводородов при понижении давления и повышении температуры. Применяются одно-, двух- и трехступенчатые схемы дегазации, основной причиной определяющей количество ступеней в технологической схеме является процентное содержание низкокипящих углеводородов в природном конденсате. Чем больше содержание данных углеводородов, тем большее число ступеней нужно учитывать, потому что при увеличении числа ступеней доля отгона на каждой из них уменьшается, а уменьшение доли отгона влечет за собой и уменьшение уноса в газовую сферу целевых углеводородов конденсата. Однако стоит учитывать, что давление на последующей ступени всегда меньше давления на предыдущей.
Рассмотрим патент на изобретение 2 178 444 [1], где предложен способ стабилизации нефти за счет нагревания нефти и ее сепарации с добавлением углеводородной добавки. Суть способа заключается в следующем отсепарированная нефть проходит под давлением вакуумную обработку, где происходит разгазирование нефти за счет ее вскипания. После этого производят рециркуляцию с использованием интенсификатора. Интенсификатор и специальные добавки необходимы для снижения поверхностного натяжения жидкости. Увеличение глубины разгазирования нефти происходит благодаря данному способу.
|
|
|
Рис. 1. Способ стабилизации нефти: 1 — сепаратор; 2 — устройство для вакуумной обработки; 3 — насос |
Принципиальная технологическая схема установки стабилизации газового конденсата двухступенчатой дегазацией приведена на рис. 2.
|
|
|
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема дегазации газового конденсата: 1 — дроссели; 2,3 — сепараторы первой и второй ступени дегазации; 4 — товарная емкость; I — нестабильный конденсат; II — газы дегазации первой ступени; III — разгазированный конденсат; IV — газы дегазации второй ступени; V — конденсат в товарный парк; VI — вода. |
В патенте на изобретение 2 594 217 [2] описывается технологическая схема, с использованием трехступенчатой сепарации, представленная на рис. 2. Дегазацию нестабильного конденсата на всех ступенях сепарации производят с использованием емкостных или центробежных сепараторов.
|
|
|
Рис. 3. Технологическая схема с использованием трехступенчатой сепарации: 1 — нестабильный конденсат, 2,3,4- сепаратор, 5- товарный конденсат, 6,13 — газ выветривания, 7,8 — газ, 9,10 — компрессор, 11- пропан-бутановая фракция, 12- углеводородный газ. |
Преимуществом и техническим результатом данной схемы является рост выхода и увеличение ассортимента товарной продукции, а также наблюдается понижение энергозатрат и объема газа выветривания. Газы, выделившиеся в процессе дегазации не подаются в сырьевой поток, следовательно, пропан-бутановая фракция не накапливается в цикле благодаря этому достигается технический результат. Однако нечеткое разделение углеводородов является главным недостатком метода сепарации или дегазации, к преимуществам относят простое исполнение метода, малые энергетические затраты.
Метод стабилизации с использованием ректификации чаще всего применяют при значительных объемах стабилизации газоконденсата и с использованием колонных аппаратов. Данный метод имеет ряд преимуществ, во-первых, более четкое разделение сырья. Во-вторых, энергию нестабильного природного конденсата можно рационально использовать при дальнейшей эксплуатации установки. В-третьих, если применяется технологическая схема с двумя или тремя колоннами, то помимо газов стабилизации и стабильного конденсата можно получить пропан или бутан.
Комбинированный метод стабилизации, наиболее часто используемый метод на современных производствах. На рис. 4 изображена технологическая схема с подачей отдувочного газа.
|
|
|
Рис. 4. Схема установки стабилизации конденсата с подачей отдувочного газа: I — сырой конденсат; II — стабильный конденсат; III — газы стабилизации; IV — ШФЛУ; 1 — сепаратор; 2,3 — теплообменники; 4 — абсорбционно-отпарная колонна; 5,8 — печи; 6 — стабилизатор; 7 — конденсатор-холодильник. |
Представленная схема считается более технологически гибкой, так как происходит снижение парциального давления газов от бутана и выше. Следовательно, это приводит к уменьшению необходимого парового числа и количества тепла, подводимого в трубчатой печи, что ведет к сокращению энергозатрат.
Литература:
- Патент на изобретение RU 2 178 444 C2, С10 G 7/100, 7/06. СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ НЕФТИ [Текст] /Виноградов Е. В., Крюков В. А. Патентообладатель: ООО МНПП «РАТОН». — 99120469; заявлено: 28.03.1999, опубликовано: 20.07.2002.
- Патент на изобретение RU 2 594 217 C1, B01D 3/14 (2006.01), C07C7/04 (2006.01). СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА [Текст] / Курочкин Андрей Владиславович (RU). Патентообладатель: Курочкин Андрей Владиславович (RU). — 2015136933; заявлено: 31.08.2015, опубликовано: 10.08.2016 Бюл.№ 22.
- Технология переработки нефти. В 2-х частях. Часть первая. Первичная переработка нефти / под ред. О. Ф. Глаголевой и В. М. Капустина. — М.: Химия, КолосС, 2007. — 400с.
