CC BY
44
Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа ОАО «НИПИгазпереработка» уже более 35 лет занимается разработкой и проектированием объектов по транспорту, подготовке и переработке углеводородного сырья. В данной статье приведены примеры по созданию и совершенствованию техники и технологии утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ).
ОПЫТ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА» В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ПО СОЗДАНИЮ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНОГО
НЕФТЯНОГО ГАЗА (ПНГ)
А.Ю. АДЖИЕВ О.Г. ШЕИН С.И. БОЙКО А.В. ЛИТВИНЕНКО М.А. ГРИЦАЙ
зам. генерального директора по научной работе начальник технологического отдела ведущий научный сотрудник заведующий лабораторией №1
начальник отдела научных исследований и разработок
г. Краснодар
Институт реализует собственные разработки по процессам сероочистки, осушки, переработки газа, нефти и конденсата с получением сжиженных газов, широкой фракции легких углеводородов, моторного топлива, углеводородных пропеллентов и других продуктов газопереработки. При этом широкое применение находят собственные разработки по массообменному, сепарационному и другим видам оборудования и защите оборудования и трубопроводов от коррозии.
Структура института позволяет выполнить практически весь комплекс инжиниринговых работ собственными силами в сжатые сроки.
За последние 10 лет разработаны и реализованы в металле в блочно-модульном исполнении объекты отбензинивания ПНГ
с извлечением С
более 95 %, осушки,
сероочистки газа и получения серы, экстракции, подготовки и переработки нефти и конденсата. Решены проблемы защиты КС и ГПЗ от залповых выбросов жидкости из сырьевых газопроводов, тонкой очистки газа от твердых и жидких аэрозолей, снижения габаритно-массовых характеристик сепарационного оборудования и массообменных колонн (за счет применения высокопроизводительных контактных устройств собственной конструкции с КПД не менее 80%) [1; 2; 3; 4].
Весь опыт разработки и проектирования процессов подготовки и переработки газов показывает, что органичное построение технологической цепочки, создание установок с высокими технологическими показателями невозможно без высокоэффективного, надежного, простого в эксплуатации оборудования.
Применение современного оборудования совместно с технологическими решениями, соответствующими мировому уровню, позволяет достигать высоких показателей по эффективности всего производства в целом.
Имея моделирующие программы и гидродинамические стенды, институт решает технические проблемы при разработке нестандартного технологического оборудования для новых или усовершенствованных процессов. Совершенствование техники
Рис. 1 Центробежный сепарационный элемент Рис. 2 Полочный блок тонкослойного отстаивания
и технологии неразрывно связаны друг с другом.
В частности, совершенствование сепа-рационного оборудования позволило применять в своих схемах пластинчатые и витые теплообменники, рассчитанные на применение в технологиях с чистыми средами. Качественная очистка и подготовка газа позволяет применять многопоточные теплообменники и наукоемкие современные массообменные контактные устройства. Реализация новых технологических решений в области техники и технологии позволяет создавать технологические установки с новыми возможностями по качеству и количеству выпускаемой продукции.
Для создания массообменного и сепа-рационного оборудования с уменьшенными габаритами и высокой эффективностью работы научной частью института разработаны и активно внедряются на существующих и вновь создаваемых газопереребатывающих производствах внутренние устройства, описанные ниже.
В узлах тонкой очистки газосепараторов применяются центробежные каплеотбойники
[5] (рис. 1). Сепарационный элемент имеет высокую эффективность: в промышленных условиях каплеотбойники, оснащенные этим сепарационным элементом, очищают газ до остаточного содержания аэрозолей - не более 10 мг/м3.
В настоящее время ведется разработка и исследования по повышению эффективности улавливания мелкодисперсных капель и снижению вторичного уноса из сепарацион-ного элемента до величины 5 мг/нм3.
В фазных разделителях основным сепа-рационным элементом является тонкослойный полочный блок (рис. 2). Институтом разработан способ тонкослойного отстаивания
[6], производительность которого при прочих равных условиях больше традиционного в 4 раза. Использование полочных блоков нашей конструкции позволило на Астраханском ГПЗ увеличить производительность установки очистки и получения сжиженных газов в 1,8 раза от проектной величины [7].
Колонное оборудование в зависимости от условий массообмена оснащается трехслойными провальными [8] (рис. 3) или ситчато-клапанными тарелками [9] (рис. 4). Каждая из тарелок имеет свой диапазон эффективной работы, в котором КПД достигается 80% и более [10,11,12].^
56 ПЕРЕРАБОТКА
4/Н (04) СЕНТЯБРЬ 2009 г. ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ
В таблице представлено сравнение массогабаритных характеристик колонного оборудования, оснащенного различными тарелками. Как видно из таблицы, аппараты, оснащенные разработанными тарелками, значительно меньше и легче колонн с традиционными контактными устройствами.
Ниже приведены примеры реализованных технических решений, которые позволили действующим и проектируемым установкам увеличить выработку и поднять качество продукции.
ЮЖНО-БАЛЫКСКИЙ ГПК
В связи с расширением сырьевой базы институт разработал проект модернизации
Рис. 3 Трехслойная провальная тарелка
и реконструкции производства, включая и технологическое оборудование.
Особенность, присущая только этому заводу, - прием высоконапорного газа в режиме двухфазного потока. Для его приема разработан специальный сепараци-онный узел. На рис. 5 представлен общий вид узла, состоящего из устройства гашения кинетической энергии жидкостной пробки, специально разработанного се-паратора-конденсатоотделителя и накопительных емкостей объемом 230 м3. В настоящее время узел работает на проектном режиме, надежно защищая технологическое производство от залповых выбросов жидкости.
На действующем производстве были также реконструированы сепараторы, а в абсорбционной колонне и деэтанизаторе установлены более производительные контактные устройства. Все внутренние устройства сепараторов и колонн запатентованы ОАО «НИПИгазпереработка», разработаны и изготовлены дочерним предприятием НПО «Технефтегаз» и установлены в аппараты при участии специалистов института. Увеличение производительности существующей УПГ до 130 тыс. м3/ч (т. е. 1,1 вместо 0,6 млрд м3/год) и прием высоконапорного приобского газа привело к увеличению выработки ШФЛУ на 200 тыс. т/год.
ГУБКИНСКИЙ ГПК
В мае 2005 года на Губкинском ГПК была проведена реконструкция сепаратора
С-301 (замена сетчатой насадки по газовой линии на блок центробежных элементов) и колонны-деэтанизатора К-302 (замена существующих тарелок на новые ситча-то-клапанные конструкции) с целью повышения производительности установки НТК-1.
Повышение производительности установки НТК-1 с проектной 1,07 до фактической 1,3 млрд м3/год привело к увеличению выработки ШФЛУ на 100 тыс. т/год.
БЕЛОРУССКИЙ ГПЗ
Для повышения отбора целевых углеводородов из нефтяного газа, который находился на уровне 83...89 %, институтом была разработана и внедрена схема ►
Рис. 4 Ситчато-клапанная тарелка
Наименование показателей МАУ-3 Нижневартовского ГПК ЗАО «Нефтегорский ГПЗ» ООО «Пермнефте-газпереработка»
Десорбер К-503 Абсорбер К-2 аминовой очистки газа Десорбер К-1 аминовой очистки газа
старый новый старый новый старый новый
Диаметр, мм 2600/3600 2200/3200 3000 1800 2800 2000
Высота обечайки, мм 34500 34500 18600 13800 20150 20150
Тип тарелок, контактных устройств клапанные ситчато-клапанные колпачковые, однопоточные ситчато-клапанные насадка -керамические кольца Рашига ситчато-кла-панные
Количество тарелок, шт 25/16 25/16 23 16 - 14
Межтарельчатое расстояние, мм 600 600 600 600 2 слоя по 6000 мм 1000
Масса, т 116,5 84,2 43,8 16,0 32,4 20,5
Наименование показателей ОАО «Татнефть» Бавлинскиий газовый цех
Абсорбер К-101 Регенератор К-102
старый новый старый новый
Диаметр, мм 1000 800 800 600
Высота обечайки, мм 13250 8500 12000 8800
Тип тарелок, контактных устройств колпачковые, однопоточные трехслойные, провальные, с сеткой колпачковые, однопоточные трехслойные, провальные, с сеткой
Количество тарелок, шт 18 14 16 15
Межтарельчатое расстояние, мм 500 400 500 400
Масса, т 6,9 3,4 5,6 2,5
Табл. Сравнение массогабаритных характеристик колонного оборудования, оснащенного различными тарелками
впрыска стабильного газового бензина (СГБ) на установку низкотемпературной ректификации (НТР), при этом была реконструирована бутановая колонна К-62, которая являлась «узким» местом при реализации схемы впрыска. Во время остановочного ремонта в мае 2006 года в колонне проведены демонтаж старых клапанных тарелок и монтаж 38-ми новых трехслойных провальных тарелок и двух распределителей.
Внедренная схема впрыска стабильного газового бензина позволила снизить в 2-3 раза потери пропана с отбензиненным газом, работает стабильно и дает повышение отбора целевых углеводородов С3+выше из нефтяного газа на Белорусском ГПЗ на 8...10 % по сравнению с работой по ранее существующей схеме.
ЮЖНО-ПРИОБСКИЙ ГПЗ
Созданный институтом «базовый» проект завода в настоящее время прошел государственную экспертизу и находится в стадии рабочего проектирования. Выполненные в процессе проектирования моделирование технологического процесса по программе «Нувув» и расчетный анализ позволили усовершенствовать традиционную схему низкотемпературной конденсации с внешним холодом и турбодетандером и довести извлечение углеводородов С3+выше до 98-^99 % с остаточным содержанием С3+выше в отбен-зиненном газе на уровне 0,1 - 0,4 г/ст.м3. Все нестандартное технологическое оборудование разработано институтом.
В технологических и технических разработках института большое внимание уделяется энергосбережению, минимизации капитальных и эксплуатационных затрат, надежности и удобству обслуживания. Поставленные задачи решаются моделированием процессов и аппаратов с использованием специализированных программ и гидродинамических стендов, опытом, накопленным в периоды
проведения шеф-монтажных и пусконала-дочных работа
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Аджиев А.Ю., Бойко С.И., Шеин О.Г. и др. Техническое перевооружение техники
и технологии подготовки и переработки нефти и газа ОАО «Роснефть-Ставропольнефтегаз»// Материалы Всероссийского межотраслевого совещания «Рациональное использование нефтяного газа и других видов легкого углеводородного сырья». - Краснодар: ВНИИОЭиГ, М: 1999 г., - с. 79-81
2. Аджиев А.Ю., Азбиль Г.Я., Алексеев Ю.А. и др. Разработка вариантов реконструкции производства №3 Астраханского ГПЗ с целью повышения производительности и увеличения доли высокооктановых бензинов в выпускаемой продукции // Материалы Всероссийского межотраслевого совещания в г. Краснодаре «Проблемы получения и использования легкого углеводородного сырья». - М: ВНИИОЭиГ, 2001 г, т. 1, - с. 97-100.
3. Бойко С.И., Килинник С.В., Трофимов А.С. Сепарационно разделительная аппаратура в условиях сбора, подготовки, транспорта, переработки нефтяного газа// Конференция, совещания, семинары: материалы Всероссийского межотраслевого совещания в г. Краснодаре, 2000 г., - том 2, с. 14-16
4. Бойко С.И., Аджиев А.Ю., Капралов В.П. Разработка ОАО «НИПИгазпереработка» для предприятий НГК.// Материалы лекции «13 Конгресса нефтепромышленников России. Уфа, 25-28 04 2000». - Уфа: изд. ИП НХП АН РБ. 2000 г., - с. 119-120.
5. Бойко С.И., Гугучкин В.В., Килинник С.В. Центробежный сепарационный элемент, патент №2140317// Бюллетень изобретения №30, 27.10.99
6. Бойко С.И., Аджиев А.Ю., Килинник С.В., Шульга Т.Н., Способ разделения несмешивающихся жидкостей, патент №2294787// Бюллетень изобретений №7, 10.03.07
7. Бойко С.И., Шеин О.Г., Аджиев А.Ю. и др. Увеличение производства на Астраханском ГПЗ сжиженных газов путем реконструкции существующих мощностей. Материалы Всероссийского межотраслевого совещания в
г. Краснодаре: «Рациональное использование нефтяного газа и других видов легкого углеводородного сырья» - М., ВНИИОЭиГ, 1999 г., - с. 79-81.
8. Арнаутов Ю.А., Сковпень М.А., Аджиев А.Ю., Бойко С.И., «Контактное устройство для массообменных аппаратов», патент на полезную модель № 31515// бюл. № 23 от 20.08.2003 г.
9. Арнаутов Ю.А., Андреевская ТВ., Гореченков В.Г., Бойко С.И. «Ситчато-клапанная тарелка»// свидетельство на полезную модель № 10591: Бюл.
№ 8 от 16. 03. 1999 г
10. А.Ю. Аджиев, А.В. Литвиненко, С.И. Бойко, С.Н. Прусаченко, П.Ф. Овчинников, А.В. Килинник, Е.Н. Константинов. Методика расчета скорости захлебывания трехслойных тарелок провального типа// Нефтепромысловое дело, № 5, 2009 г.
11. А.Ю. Аджиев, А.В. Литвиненко, С.И. Бойко, Т.В. Андреевская, Е.Н. Константинов. Анализ работы колонного оборудования переработки газа и определение оптимального межтарельчатого расстояния// Нефтепромысловое дело, № 1, 2009 г
12. А.Ю. Аджиев, А.В. Литвиненко, П.Ф. Овчинников, С.Н. Прусаченко, Т.В. Андреевская, Е.Н. Константинов. Методика расчета гидродинамических характеристик трехслойных тарелок провального типа// Нефтепромысловое дело, № 7, 2009 г.
Рис. 5 Схема узла приема газа с Приобской КС на Южно-Балыкском ГПК 1 - трубопровод; 2 - задвижка; 3 - конденсатоотделитель; 4 - буферные емкости; 5 - обратный клапан; 6 - насосы; 7 - сопло Вентури; 8 - клапан,9 - шаровой кран
