CC BY
2
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЛОННЫ ДЕБУТАНИЗАЦИИ НА УСТАНОВКЕ СТАБИЛИЗАЦИИ КОНДЕНСАТА
«КОКДУМАЛАК»
Абдурахимов Комилжон Анвар угли
мл. науч. сотр. АО «O'ZLITINEFTGAZ», Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: komilion_249_95@mail.ru
Абдурахимов Мухаммад Анварович
д-р философии по техническим наукам (PhD) Заместитель Председателя Правления, АО «O'ZLITINEFTGAZ», Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: m. abdurakhimov@liting. uz
Ли Роберт Чанирович
д-р техн. наук, профессор, главный науч. сотр., АО «O'ZLITINEFTGAZ», Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: optg@,liting. uz
A STUDY TO DETERMINE THE TEMPERATURE REGIME OF OPERATION OF THE DEBUTANIZATION COLUMN AT THE KOKDUMALAK CONDENSATE STABILIZATION UNIT
Komiljon Abdurakhimov
Junior research assistant JSC «O'ZLITINEFTGAZ», Republic of Uzbekistan, Tashkent
Mukhammad Abdurakhimov
Doctor of Philosophy (PhD) Deputy Chairman of the Management Board, JSC «O'ZLITINEFTGAZ», Republic of Uzbekistan, Tashkent
Li Robert
Doctor of Science, professor Chief Scientific Officer JSC «O'ZLITINEFTGAZ», Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Одним из основных факторов в процессе стабилизации конденсата является правильный выбор температурного режима работы колонны дебутанизации. Это позволит обеспечить правильную и бесперебойную работу установки при выработке сжиженного углеводородного газа. В данной статье рассмотрены исследования по определению температурного режима работы эксплуатации колонны дебутанизации на установке стабилизации конденсата промысла «Кокдумалак» с оптимизацией технологических параметров, приминением метода моделирования и созданием цифрового двойника. Методом математического моделирования определены оптимальные параметры режима работы установки стабилизации газового конденсата, с улучшением качества выпускаемой продукции в соответсвии с регламентирующим документом.
Библиографическое описание: Абдурахимов К.А., Абдурахимов М.А., Ли Р.Ч. ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЛОННЫ ДЕБУТАНИЗАЦИИ НА УСТАНОВКЕ СТАБИЛИЗАЦИИ КОНДЕНСАТА «КОКДУМАЛАК» // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 3(120). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/17117
ЛД UNIVERSUM:
№ 3 (120)_ЛД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_март. 2024 г.
ABSTRACT
One of the main factors in the process of condensate stabilization is the correct choice of the temperature mode of operation of the debutanization column. This makes it possible to ensure the correct and uninterrupted operation of the installation during the production of liquefied petroleum gas. The article considers research on determining the temperature regime of operation of the debutanization column at the «Kokdumalak» condensate stabilization unit, with optimization of technological parameters, with the application of the modeling method and the creation of a digital twin. The optimal parameters of the operating mode of the gas condensate stabilization unit have been determined, leading to an improvement in the quality of products in accordance with the regulatory document.
Ключевые слова: газовый конденсат, сжиженные углеводородные газы, установка стабилизации конденсата, колонна, деэтанизатор и теплообменник.
Keywords: gas condensate, liquefied natural gas, condensate stabilization unit, column, deethanizer and heat exchanger.
Одним из основных процессов при подготовке углеводородного сырья является фракционирование. Процесс фракционирования жидких углеводородов в нефтегазовой промышленности осуществляется с помощью ректификационных колонн, оснащенных ребойлером и конденсатором.
Одним из основных факторов в процессе фракционирования углеводородного сырья является правильный выбор температурного режима работы аппаратов и оборудований. Корректный подбор температурного режима работы колонны обеспечивает безопасную и стабильную эксплуатацию всей установки, что в свою очередь гарантирует качество товарной и побочной продукций [1-2].
В данном направлении работают многие исследователи по всему миру, поскольку проблема связана с компонентным составом газоконденсатных место -рождений и индивидуальным подходом к каждой установке [3-4].
Установка стабилизации конденсата (УСК) на нефтегазоконденсатном месторождении Кокдумалак предназначена для отделения растворенных в конденсате углеводородных газов и одновременной утилизации пропан-бутановой фракции (ПБФ).
Исходным сырьем для производства является нестабильный конденсат, поступающий из установки комплексной подготовки газа (УКПГ) малосернистых месторождений Мубарекского нефтегазодобывающего управления (НГДУ) АО «Узбекнефтегаз».
Производственная мощность УСК «Кокдумалак» по нестабильному конденсату составляет до 562,8 103 ^ с получением не менее 40*103 t сжиженного углеводородного газа (СУГ) и 468*103 t стабильного конденсата в год.
Принципиальная блок схема УСК «Кокдумалак» представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Принципиальная блок схема установки стабилизации конденсата «Кокдумалак»
На фоне снижения объема подаваемого сырья и изменения параметров исходного сырья на УСК «Кокдумалак», а также учитывая габаритные размеры установленных оборудований, рассчитанных на подготовку больших объемов газового конденсата, вопрос по корректному подбору температурного режима работы ректификационных колонн на действующей установке является немаловажным фактором при обеспечении качественных и количественных показателей товарной продукции.
Исследование по корректному подбору температурного режима работы ректификационных колонн выполнялись с привлечением множества инженеров и технологов, научных сотрудников, а также инструментальных и лабораторных оборудований и приборов, которые потребовали много времени и человеческих и финансовых ресурсов.
С развитием науки и техники, а также уровня цифровизации, стали доступны проведение инженерных расчетов и моделирование процессов на объектах нефтегазовой отрасли с применением лицензионных программных продуктов (Aspen HYSYS), получивших в современном мире название цифровой двойник
(Digital twin), с помощью которого была создана модель колонны дебутанизации УКС Кокдумалак на базе фактических исходных данных.
В стабилизаторе К-111 из деэтанизированого конденсата методом ректификации отделяется в виде дистиллята - ПБФ, а из куба колонны К-111 выводится стабильный конденсат. Для получения ПБФ, содержащей минимальное количество тяжелых углеводородов, на верхнюю тарелку колонны К-111 подается орошение. В качестве орошения колонны используется ПБФ из рефлюксной емкости Е-111. Принципиальная технологическая схема ректификационной колонны К-111 на УСК Кокдумалак представлена на рисунке 2 [7].
Принимая во внимание, что из верхней части колонны дебутанизатора К-111 необходимо получить сжиженный углеводородный газ, качество которого должно соответствовать ГОСТ 27578-2018 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта. Технические условия», объемная доля жидкого остатка при температуре 20 оС не должна превышать 1,6%.
Рисунок 2. Принципиальная технологическая схема ректификационной колонны К-111 на УСК «Кокдумалак»
Стабильный конденсат, отводимый из куба колонны К-111 должен соответствовать требованиям 0^ Б81 2978:2015 «Газовый конденсат стабильный. Технические условия», где давление насыщенных паров регламентировано не более 66,7 кРа.
Для определения оптимального диапазона температурного режима работы колонны К-111 на основе фактического состава сырья было проведено научное исследование различных сценариев
рабочих температурных режимов. В качестве регламентирующих параметров при выполнении расчетов использовались объемная доля жидкого остатка в составе СУГ и давления насыщенных паров газового конденсата.
Анализ режима работы колонны дебутанизации К-111 при различных температурных режимах представлен в таблице 1 и в виде графика 1.
Таблица 1.
Анализ режима работы колонны дебутанизации (К-111) при различных температурных режимах
Количество сценариев Температура кубовой части К-111, оС Количества газового конденсата, kg/h ДНП конденсата по Рейду, бар Выработка СУГ, kg/h Объемная доля жидкого остатка в составе СУГ, % Температура верхней части колонны К-111, оС Расход орошения на К-111, kg/h
Сценар 1 170 54808 0,88 1852 0,35 51,4 5865
Сценар 2 171 54726 0,86 1888 0,48 51,9 5979
Сценар 3 172 54675 0,84 1969 0,50 51,8 6237
Сценар 4 173 54594 0,83 2010 0,53 52,2 6364
Сценар 5 174 54547 0,81 2096 0,55 51,9 6639
Сценар 6 175 54468 0,79 2136 0,59 52,3 6764
Сценар 7 176 54422 0,77 2222 0,65 51,9 7037
Сценар 8 177 54344 0,76 2261 0,70 52,3 7160
Сценар 9 178 54274 0,74 2308 0,76 52,8 7310
Сценар 10 179 54234 0,73 2407 0,80 51,9 7623
Сценар 11 180 54193 0,71 2514 0,84 51,3 7959
Сценар 12 181 54113 0,69 2535 0,90 51,7 8028
Сценар 13 182 54049 0,68 2578 0,95 52,1 8164
Сценар 14 183 53979 0,66 2618 1,09 52,5 8291
Сценар 15 184 53915 0,65 2665 1,15 52,9 8439
Сценар 16 185 53854 0,63 2716 1,21 53,3 8599
Сценар 17 186 53821 0,61 2819 1,32 52,2 8927
Сценар 18 187 53750 0,60 2856 1,40 52,6 9043
Сценар 19 188 53687 0,58 2900 1,51 52,9 9182
Сценар 20 189 53627 0,57 2947 1,57 53,3 9333
Сценар 21 190 53569 0,55 2998 1,79 53,5 9492
Сценар 22 191 53528 0,54 3089 1,89 52,5 9782
Сценар 23 192 53464 0,52 3130 1,71 52,9 9910
Сценар 24 193 53405 0,51 3175 1,72 53,2 10053
Сценар 25 194 53348 0,49 3222 1,73 53,5 10205
Сценар 26 195 53293 0,48 3272 1,92 53,7 10362
Сценар 27 196 53271 0,46 3373 1,75 52,9 10680
Сценар 28 197 53181 0,45 3394 1,65 53,2 10749
Сценар 29 198 53129 0,43 3441 1,69 53,5 10897
Сценар 30 199 53076 0,42 3490 1,91 53,7 11051
Сценар 31 200 53023 0,41 3539 2,08 53,9 11208
Рисунок 3. Анализ режима работы колонны дебутанизации К-111 при различных температурных режимах
Анализируя результаты проведённых исследований, представленных в таблице 1 и графике 1, было установлено, что оптимальный температурный режим для работы колонны дебутанизации составляет от 183 оС до 189 оС. В данном температурном диапазоне объёмная доля жидкого остатка в составе СУГ изменяется в пределах 1,09-1,57%, а давление насыщенных паров по Рейду составляет 0,57-0,66 bar, что свидетельствует о достижении показателей качества, соответствующих регламентирующим документам.
Выводы
В целях обеспечения качественных показателей выпускаемой продукции на установке стабилизации конденсата (УСК) «Кокдумалак» в соответствии с ГОСТ и национальным стандартом, проведены
Список литературы:
расчеты методом математического моделирования на специальном программном обеспечении.
Результаты численного моделирования много-вариантных расчетов показывают, что оптимальный температурный режим работы колонны К-111 достигается при диапазоне 183-189 оС, где обеспечивается качество обоих продуктов (СУГ и газовый конденсат). В предлагаемом диапазоне температурного режима работы объёмная доля жидкого остатка в составе СУГ варьируется 1,09-1,57%, давление насыщенных паров по Рейду составляет 0,57-0,66 bar. Также выход товарного газового конденсата составляет 53979-53627 kg/h, а сжиженного углеводородного газа 2618-2947 kg/h.
Применяя метод численного моделирования, имеется возможность урегулировать объем выхода товарной продукции исходя из индивидуальной потребности на биржевом рынке страны.
1.
2.
3.
4.
5.
6. 7.
Энциклопедия газовой промышленности. 4-е изд. Пер с франц.; Э.68 Ред. пер. К.С. Басинев - М.: АО «Твант» 1994 - 884 с.
Нурмухаммедов Х.С., Темиров О.Ш., Туробжонов С.М., Юсупбеков Н.Р., Зокиров С.Г., Таджиходжаев З.А., Аппараты и процессы технологии переработки нефти и газа - Т.: «Фан ва технология», 2016 - 856 с. Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А., Технология обработки газа и конденсата. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. - 596 с.
Ушева Н.В., Мойзес О.Е., Кузьменко Е.А., Хлебникова Е.С. Разработка модуля оптимизации и исследование процессов промысловой подготовки газового конденсата с применением моделирующей системы // Известия Томского политехнического университета. 2012. Т. 321. № 5
ГОСТ 27578-2018 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта» O'z DSt 2978:2015 «Конденсат газовый стабильный, Технические условия»
Постоянный технологический регламент на эксплуатацию установки стабилизации конденсата «Кокдумалак» -Разработано со стороны АО «O'ZLITINEFTGAZ» - 2021 г.
