Основные технические решения по организации технологического процесса Установки регенерации метанола УКПГ-1В Ямбургского месторождения



В статье приведены рекомендации по модернизации установки регенерации метанола УКПГ-1В Ямбургского нефтегазоконденсатного месторождения на основе проведенных расчетов.

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.

Подача водометанольного раствора (BMP) в колонну К-1 осуществляется на 11-ую снизу тарелку. Температура раствора 50 °С, подогрев BMP происходит в рекуперативном теплообменнике Т-ЗА за счет тепла циркулирующего кубового остатка.

Для циркуляции кубовой жидкости через кипятильник (существующую печь П-1) устанавливаются насосы производительностью 110 м3/ч и напором не менее 65 м ст.ж. в количестве 3 шт., из них 2 рабочих и 1 резервный в режиме «зима» и 1 рабочий, 2 резервных в режиме «лето».

Требование по напору определяется как режимом работы змеевика печи П-1 (давление 0,6 МПа), температура насыщения рабочей среды (вода) 160 °С), так и гидравлическим сопротивлением контура циркуляции.

Возврат воды в колонну К-1 происходит через клапан регулирования давления «до себя» (давление не менее 0,6 МПа) с образованием парожидкостной смеси на входе в колонну.

Отвод кубового остатка с массовой долей метанола 0,4 % предусматривается с нагнетания циркуляционных насосов Н-2/1,2 (после теплообменника Т-ЗА) через клапан регулирования уровня в кубе колонны К-1.

Образующиеся пары метанола из верхней части колонны через отбойник отводятся на конденсацию при давлении 0,2 МПа и температуре 75–76° С в режиме «зима» и давлении 0,12 МПа и температуре 69 °С в режиме «лето».

Конденсация паров метанола предусматривается в аппаратах воздушного охлаждения с использованием как существующего оборудования, так и дополнительно вновь устанавливаемого (в режиме «зима»).

Сбор жидкого метанола после конденсатора происходит в промежуточную емкость вместимостью 10 м3. Давление в емкости на уровне 0,12–0,2 МПа поддерживается регулирующим клапаном, установленным на линии сброса газов дыхания емкости в атмосферу.

Для обеспечения гидродинамического режима работы регенератора в летних условиях предусматривается рецикл части дистиллята в линию подачи BMP на ректификацию.

Жидкий метанол из емкости сбора насосом производительностью 30 м3/ч и напором 25–30 м ст.ж. частично направляется в колонну в качестве флегмы, частично в объеме рецикла в линию исходного BMP, а остальное через клапан регулирования уровня в промежуточной емкости направляется в существующие сети цеха.

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