CC BY
21
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU
(ИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
*о-
УДК 66.0711
https://doi.org/10.24412/2310-8266-2022-3-19-21
Совершенствование работы установки низкотемпературной масляной абсорбции на Оренбургском ГПЗ
Бевзюк Д.В.
Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, 119991, Москва, Россия
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3912-2286, E-mail: [email protected] Резюме: Проведен анализ работы установки низкотемпературной масляной абсорбции на Оренбургском ГПЗ. Рассмотрены существующие методы модернизации установки У-374. Основной проблемой процесса низкотемпературной масляной абсорбции на данном предприятии является потеря пропана с очищенным газом, который выводится сверху абсорбера, и газом деэтанизации из деэтанизатора, а также низкая степень извлечения пропан-бутановой фракции. Предложены варианты модернизации колонны деэтанизатора установки низкотемпературной масляной абсорбции. Предложена замена клапанных тарелок на перекрестно-точные насадки. Проведен расчет действующей и модернизированной установки. Результаты показали, что при замене контактных устройств увеличилась степень извлечения пропана по аппарату на уровне 93% от его содержания в сырьевых потоках колонны деэтанизатора (до замены тарелок степень извлечения составляла только 90%).
Ключевые слова: низкотемпературная масляная абсорбция, деэтанизатор, перекрестно-точные насадки, клапанные тарелки, пропан-бутановая фракция, пропан, меркаптаны.
Для цитирования: Бевзюк Д.В. Совершенствование работы установки низкотемпературной масляной абсорбции на Оренбургском ГПЗ // НефтеГазоХимия. 2022. № 3. С. 19-21.
D0I:10.24412/2310-8266-2022-3-19-21
IMPROVING THE OPERATION OF THE LOW-TEMPERATURE OIL ABSORPTION UNIT AT THE ORENBURG GAS PROCESSING PLANT Dmitry V. Bevzyuk
Gubkin Russian State Univercity of Oil and Gas (National Research University), 119991, Moscow, Russia
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3912-2286, E-mail: [email protected] Abstract: The operation of the low-temperature oil absorption unit at the Orenburg Gas Processing Plant is analyzed. Existing methods for the modernization of the U-374 installation are considered. The main problem of the low-temperature oil absorption process at this enterprise is the loss of propane with purified gas, which is discharged from the top of the absorber, and deethanization gas from the deethanizer, as well as the low degree of extraction of the propane-butane fraction. Options for upgrading the deethanizer column of a low-temperature oil absorption unit are proposed. The replacement of valve plates with cross-precision nozzles is proposed. The calculation of the current and modernized installation is carried out. The results showed that when replacing contact devices, the degree of propane extraction through the apparatus increased at a level of 93% of its content in the feed streams of the deethanizer column (before the plates were replaced, the degree of extraction was only 90%).
Keywords: Low temperature oil absorption, deethanizer, cross-precision nozzles, valve plates, propane-butane fraction, propane, mercaptans.
For citation: Bevzyuk D.V. IMPROVING THE OPERATION OF THE LOW-TEMPERATURE OIL ABSORPTION UNIT AT THE ORENBURG GAS PROCESSING PLANT. Oil & Gas Chemistry. 2022, no. 3, pp. 19-21. DOI:10.24412/2310-8266-2022-3-19-21
Метан, этан, пропан, бутаны, пен-таны и более тяжелые углеводороды являются ценным сырьем для нефтехимии. Эти углеводороды входят в состав природного и попутного газов. Для извлечения данных веществ из сырья используют процесс отбензини-вания. Этот процесс осуществляется на промыслах и газоперерабатывающих заводах.
Для отбензинивания газов используют следующие методы:
- низкотемпературную сепарацию (НТС);
- низкотемпературную конденсацию (НТК) и низкотемпературную ректификацию (НТР);
- абсорбционное отбензинивание газов (НТА), (МАУ);
- компрессионный (получение нестабильного газового бензина);
- адсорбционное отбензинивание газов.
Цель процесса отбензинивания попутных нефтяных газов - стабилизация полученного нестабильного газового бензина, а также одновременное получение сырья для разработки сжиженных газов и индивидуальных углеводородов.
Продукты установок отбензинива-ния:
- отбензиненный сухой газ (метан или метан + этан);
- топливный газ (метан + этан + пропан);
- деэтанизированный нестабильный газовый конденсат;
- ШФЛУ (фракция углеводородов Сз+);
деметанизированный нестабильный газовый конденсат (фракция углеводородов С2+) [1, 2].
Процесс низкотемпературной масляной абсорбции предназначен для выделения из газа углеводородов С2
-С5.
Технологические параметры процесса: тяжелые углеводороды (С3 и выше) извлекаются в колоннах-абсорберах. Процесс проводят при давлении от 0,5
3 • 2022
НефтеГазоХимия 19
-о1
(ИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
Таблица 1
Результаты исследований
до 1,2 МПа. В десорбере же давление еще ниже и составляет от 0,3 до 0,5 МПа. Температура куба составляет примерно 120-150 °С. При данной температуре выделяются поглощенные в абсорбере углеводороды, которые после конденсации образуют нестабильный газовый бензин. Степень извлечения фракции С3 составляет 60-90%, фракции С4 - 80-98%, фракции С5 и выше - 94-99%. В качестве хладагентов используют пропан и аммиак [3].
На Оренбургском ГПЗ на установке низкотемпературной масляной абсорбции извлекают меркаптаны и пропан-бутановую фракцию. В качестве абсорбента используют керосиновую фракцию 150-200 °С, которую получают прямо на заводе из газового конденсата Карачаганакского газо-конденсатного месторождения.
Установка низкотемпературной масляной абсорбции на Оренбургском ГПЗ имеет как достоинства, так и недостатки. Основной недостаток - потеря пропана с очищенным газом, который выводится сверху абсорбера, и газом деэтанизации из деэтанизатора. Сокращение потерь пропана с газом деэтанизации может достигаться путем возвращения газов деэтанизации и газов дегазации после сжатия в сырьевой поток.
Были проанализированы методы с однопоточной и двухпоточной подачей абсорбента (керосиновой фракции). Результаты исследований приведены в табл. 1: вариант 1 - однопоточная подача абсорбента, варианты 2-4 - двух-поточная.
Исследования показали, что если использовать двухпоточную подачу абсорбента и при этом не изменять расход, то можно повысить степень извлечения пропана в нижний продукт примерно на 5% (табл. 2, вариант 2). При сохранении степени извлечения пропана на том же уровне, что и в варианте 1, переход на двухпоточную схему подачи значительно сокращает расход абсорбента (см. табл. 1, вариант 3).
Для снижения потерь пропана с газом деэтанизации из колонны деэтанизатора предложена раздельная подача насыщенного абсорбента и нестабильного конденсата с блока низкотемпературной конденсации.
В действующей технологической схеме смесь насыщенного абсорбента и нестабильного конденсата из дегазатора одним потоком с температурой 15 °С поступает в качестве питания в середину деэтанизатора. Предложена подача нестабильного конденсата и охлажденного тощего абсорбента наверх колонны с температурой -30 °С с блока низкотемпературной конденсации.
Анализ двух способов работы, деэтанизатора с однопоточной (вариант 1) и двухпоточной подачей питания (варианты 2 и 3), показал (см. табл. 2) что, при двухпоточной подаче питания в колонну и одинаковом расходе тощего абсорбента степень извлечения пропана в нижний продукт колонны увеличивается на 6%. Следовательно, можно сде-
Показатель Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4
Подача абсорбента, кмоль/ч
В середину колонны - 260 220 280
Вверх колонны 750 510 505 520
Количество газа, , 16242 кмоль/ч 16242 16242 16242
Температура 20 абсорбента, °С -20 -20 -30
Выход очищенного 14849 газа, кмоль/ч 14700 14842 14927
Степень извлечения 70 пропана, % 75 70 85
Степень извлечения 91 меркаптанов, % 91 98 93 99
Результаты проведенного исследования
Показатель Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3
Сырье в колонну, кмоль/ч
В середину колонны 1610 1500 1500
В верхнюю часть колонны - 115 115
Орошение тощим абсорбентом, кмоль/ч 207 207 185
Температура потока на входе в колонну, °С
В середину колонны 15 15 15
Чуть ниже верха колонны - -20 -20
В верхнюю часть колонны -30 -30 -30
Выход продукта, кмоль/ч:
сухого газа 450 430 445
абсорбента, не содержащего этана 1155 1175 1162
Степень извлечения пропана внизу колонны, % 85 95 92
лать вывод, что изменения схемы ввода потока в абсорбер и деэтанизатор позволяют сократить потери пропана с газом деэтанизации и снизить расход регенерированного абсорбента [4].
Предложен вариант модернизации действующей установки низкотемпературной масляной абсорбции на Оренбургском ГПЗ с заменой контактных устройств [5]. Предложена замена клапанных тарелок в деэтанизаторе и дебутанизаторе на перекрестно-точную насадку (ПТН) на одной из трех идентичных установок масляной абсорбции (1У-370, 2У-370, 3У-370). В настоящей работе был рассмотрен вариант для модернизации деэтанизатора установки 1У-370. Было также предложено заменить в данной колонне клапанные тарелки на перекрестно-точную насадку. Коэффициент полезного действия у насадки 80% (клапанной тарелки 35%) [5].
В работе рассмотрена перекрестно-точная насадка фирмы «ВЭНТА». Насадка представляет собой насадочные блоки, отделенные друг от друга горизонтальными перегородками. Горизонтальные перегородки выполняют одновременно функцию гидравлического затвора, перекрывая
20 НефтеГазоХимия
3•2022
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
*о-
Таблица 3
Сравнение показателей работы действующей и модернизированной установки У-374 на ОГПЗ
Наименование показателя Клапанные тарелки Перекрестно-точная насадка Размерность
Коэффициент извлечения пропана по аппарату 0,90 0,93
Коэффициент извлечения пропана при абсорбции 0,95 0,98
Коэффициент извлечения пропана при десорбции 0,66 0,78
Количество сухого газа 968,00 963,00 кмоль/ч
Количество углеводородов, покидающих десорбционную часть с жидкой фазой 1266,00 1271,00 кмоль/ч
Количество углеводородов, отпаренных в десорбционной части аппарата 1742,00 2239,00 кмоль/ч
Количество углеводородов в жидкой фазе, поступающих в десорбционную часть аппарата 3009,00 3510,00 кмоль/ч
Количество поглощённых абсорбентом углеводородов, покидающих абсорбционную часть в жидкой фазе 1783,00 2284,00 кмоль/ч
Суммарное питание в абсорбционной части 2750,00 3248,00 кмоль/ч
Температура верха десорбционной части АОК 73,00 63,00 °С
Температура низа десорбционной части АОК 205,00 214,00 °С
Избыточное тепло абсорбции 330,00 422,00 кВт
Тепло десорбции 3731,00 4659,00 кВт
проход пара в вертикальном направлении и распределителя жидкости для нижерасположенного блока. Паровой поток меняет траекторию движения внутри блока, при этом снижается захлебывание, улучшаются условия сепарации парожидкостного потока и увеличивается диапазон эффективной и устойчивой работы насадочных устройств. Перекрестно-точные насадки обладают малым гидравлическим сопротивлением, высоким массообменном, высокой четкостью разделения и относительно низкими затратами. Таким образом, замена клапанных тарелок в деэтанизаторе на перекрестно-точную насадку может обеспечить более высокие показатели работы установки масляной абсорбции.
Проведен расчет основных показателей действующей и модернизированной колонны деэтанизатора, полученные данные представлены в табл. 3.
Результаты расчетов показали, что при замене клапанных тарелок на ПТН увеличивается коэффициент извлечения пропана при десорбции с 0,66 до 0,78, следовательно, коэффициент извлечения пропана по аппарату повысился с 90 до 93%, а количество углеводородов, покидающих десорб-ционную часть с жидкой фазой - с 1266 до 1271 кмоль/ч.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лапидус А.Л., Голубева И.А., Жагфаров Ф.Г. Газохимия: учеб. пособие М.: Изд. центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2013. 402 с.
2. Чуракаев А.М. Газоперерабатывающие заводы. Технологические процессы и установки. М.: Недра, 1971. 236 с.
3. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Переработка природного и попутного газа. М.: Бюро НДТ, 2017. 222 с.
4. Бусыгина Н.В., Бусыгин И.Г. Технология переработки природного газа и газового конденсата. Оренбург: Газпромпечать, 2002. 428 с.
5. Нестеров И.Д., Чуракова С.К., Богатых К.Ф. Увеличение выработки про-пан-бутановой фракции на Оренбургском ГПЗ за счет замены клапанных тарелок на перекрестно-точную насадку в колоннах 374С02 и 374С03 установки 2У370 // Башкир. хим. журн. 2009. Т. 16. № 3.
REFERENCES
1. Lapidus A.L., Golubeva I.A., Zhagfarov F.G. Gazokhimiya [Gas Chemistry]. Moscow, Izd. tsentr RGU nefti i gaza im. I.M. Gubkina Publ., 2013. 402 p.
2. Churakayev A.M. Gazopererabatyvayushchiyezavody. Tekhnologicheskiye protsessy i ustanovki [Gas processing plants. Technological processes and installations]. Moscow, Nedra Publ., 1971. 236 p.
3. Informatsionno-tekhnicheskiy spravochnik po nailuchshim dostupnym tekhnologiyam. Pererabotka prirodnogo i poputnogo gaza [Information and technical guide to the best available technologies. Processing of natural and
associated gas]. Moscow, Byuro NDT Publ., 2017. 222 p.
4. Busygina N.V., Busygin I.G. Tekhnologiya pererabotkiprirodnogo gaza
i gazovogo kondensata [Technology for processing natural gas and gas condensate]. Orenburg, Gazprompechat' Publ., 2002. 428 p.
5. Nesterov I.D., Churakova S.K., Bogatykh K.F. Increasing the production of propane-butane fraction at the Orenburg gas processing plant by replacing valve trays with a cross-flow nozzle in 374C02 and 374C03 columns of the 2U370 unit. Bashkirskiy khimicheskiyzhurnal, 2009, vol. 16, no. 3 (In Russian).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ / INFORMATION ABOUT THE AUTHOR
Бевзюк Дмитрий Владимирович, студент кафедры газохимии, РГУ нефти и Dmitry V. Bevzyuk, Student of the Department of Gaschemistry, Gubkin Russian газа (национальный исследовательский университет) им. И.М. Губкина. State University of Oil and Gas (National Research University).
3 • 2022
НефтеГазоХимия 21
