CC BY
136
УДК 665.725
Выработка попутных продуктов
на заводах сжиженного природного газа (спг) ближнего востока
состав газа влияет на процессы добычи, подготовки, транспорта и переработки. Присутствие большинства примесей негативно сказывается на общих капитальных и эксплуатационных затратах. Тем не менее, в современной газовой индустрии научились использовать попутные с сырым газом продукты. В данной работе приводится краткий обзор того, как на заводах СПГ Ближнего Востока обрабатывают добываемый газ и используют такие попутные продукты, как сера, гелий и целый спектр тяжёлых углеводородов.
Производство попутных продуктов на заводе СПГ в Объединённых Арабских Эмиратах (ОАЭ)
Компания АDGAS из ОАЭ занимается продажами сжиженного газа в азиатско-тихоокеанском регионе с 1977 г. Компания завоевала репутацию надежного и опытного поставщика СПГ и СНГ (сжиженного нефтяного газа) на мировом рынке [1,2].
Завод СПГ компании ADGAS находится на острове Дас в Абу-Даби (ОАЭ) [3,4].
Мощность завода на настоящее время составляет до 8 млн т/г.
Завод включает в себя три технологические ветки: 1-я линия — 2,3 млн т/год; 2-я линия — 2,3 млн т/год; 3-я линия — 3,0 млн т/год [5].
Газ низкого давления обрабатывается на всех трёх ветках, газ высокого давления обрабатывается только на первых двух технологических ветках.
Поступление газов низкого давления с завода стабилизации нефти ADMA-OPCO связано с производством нефти.
Газы низкого давления напрямую относятся к производству большей части сжиженных нефтяных газов ADGAS. Газы высокого давления ADMA-OPCO не все связаны с производством нефти, и поэтому есть гибкость в изменении объёмов таких газов в зависимости от потребности ADGAS [6].
На заводе СПГ ADGAS получают сжиженный природный газ, сжиженный нефтяной газ, пентаны и серу в объёмах, представленных на рис. 1.
СПГ хранится в трёх резервуарах по 80000 м3 каждый. Сжиженный нефтяной газ (LPG) хранится в четырёх ёмкостях по 50000 м3 каждая.
Рис. 1. Продукция завода СПГ компании ADGAS
В.Ю. ДОРОЖКИН, аспирант, Р.К. ТЕРЕГУЛОВ,к.т. н., доцент, Б.Н. МАСТОБАЕВ, д.т. н., профессор
Уфимский государственный нефтяной технический университет
E-mail: pipeline@rusoil.net
Предлагается краткое описание процессов обработки газа на Ближнем Востоке. Рассмотрены возможности использования попутных продуктов: серы, гелия, тяжёлых углеводородов. Использование попутных продуктов приводит к необходимости решения логистических и организационных проблем.
Ключевые слова: СПГ, завод СПГ, Ближний Восток, ADGAS, Катаргаз, СПГ Омана, проект СПГ Ирана, подготовка газа, состав газа, попутные продукты.
Gas composition directly influences gas production, treatment and transport technologies. This article proposes short description of the gas treatment processes on the Middle East plants and gives information about the usage of such by-products as sulphur, helium, heavy hydrocarbons. Description of the by-products separation processes and by-products volumes is also given. By-products utilization leads to certain logistics and organizational problems. Common facilities as one of the possible approaches for by-products handling described in this article.
Keywords: LNG, Middle East, ADGAS, Qatargas, Oman LNG, Iran LNG project, preparation of the gas, composition of the gas, by-products.
Попутный газ поступает с нефтяных месторождений Умм Шаиф, Закум и Бундук, а природный газ с нефтяных месторождений Абу Аль Бухуш Куфф, Увейнат, Ареадж и Умм Шаиф Хуфф. В общей сложности газ поступает на завод из 12 источников и смешивается для производства СПГ, сжиженного нефтяного газа и пентана.
Схема технологического процесса производства СПГ и попутных продуктов представлена на рис. 2.
Жидкие углеводороды с компрессора сырого газа поступают в колонну отгонки лёгких фракций. Колонна для отгона лёгких фракций является ключевым элементом при компримировании в операции отделения жидких углеводородов, поступающих вместе с потоками газа низкого давления. Такая отгонная колонна влияет напрямую на производство сжиженного нефтяного газа, а также пентанов и более тяжёлых углеводородов. Донная жидкость (при 125°С), насыщенная углеводородами С4 и С5, охлаждается лопастным вентилятором и попадает сразу в дебутанизатор (фракционная колонна) на этап фракционирования, где отделяются бутановая и пентановая фракции вместе с более тяжёлыми углеводородами [6-8].
Производство попутных продуктов на заводе СПГ в Омане
СПГ Омана является самым крупным совместным предприятием на территории султаната Оман. Помимо СПГ завод производит сопутствующие продукты и газоконденсатные жидкости.
Правительству султаната Оман принадлежит 51% акций первых двух технологических веток завода СПГ Оман, компании «Шелл» - 30%, компании «Тоталь» - 5,54%, корпорации «Мицуби-си» - 2,77%, корпорации «Партекс» - 2%, СПГ Кореи - 5%, группе компаний «Мицуи» - 2,77% и корпорации «Иточу» - 0,92%.
«Калхат СПГ» (третья технологическая ветка) является закрытой акционерной компанией, 55,84% акций которой принадлежат правительству султаната Оман, 36,8% компании СПГ Омана, а 7,36% акций предприятия владеет «Объединение Феноза Газ«.
Природный газ производства СПГ и попутных продуктов добывается на месторождениях Барик, Саих Нихайда и Саих Роул. На завод СПГ газ поступает с газосборного завода в Саих Роул в центральном Омане. На этом заводе отделяются тяжелые фракции и вода до такой степени, чтобы сделать возможным транспортировку газа по однофазному трубопроводу длиной в 360 км и диаметром в 1200 мм, рассчитанному на объёмы до 12 млрд м3 в год.
Сырой газ, добываемый в Омане, содержит Ш2, N2, воду, некоторое количество ртути и тяжёлые углеводороды. Эти составляющие отделяются на стадии подготовки газа. После чего, на второй стадии, газоконденсаты (в основном, гексан и пентан) разделяются при фракционной дистилляции. На главном криогенном теплообменнике газ сжижает-
С сепаратора
сушилки третьей линии
Верхний поток -
Поступающий сырой газ
Разделитель жидкости
Жидкие углеводороды
Донныйпоток (С4, С5+)
Сжатие сырого газа
Удаление примесей
Кислые газы № С02) -»-1
Осушка газа
±3_
Отделение серы
п- г<- г
Установка для обработки сжиженного нефтяного газа
Отделение/ Фракционирование
Пентан С5+
Сжижение газа
Сжиженный нефтяной газ С3, С4
СПГ
Жидкая сера
Рис. 2. Технологическая схема завода СПГ компании ADGAS
ся. На заводе в Омане нет стадии промежуточного охлаждения и дистилляции для отделения сжиженного нефтяного газа (пропан и бутан), как на некоторых других заводах [9-12].
Производство попутных продуктов на заводе СПГ в Катаре
Доказанные запасы газа в Катаре на 1 января 2011 г. составляют 896 трлн фт3 (25,4 трлн м3), что составляет около 14% от всех мировых запасов и делает Катар третьей державой по запасам голубого топлива после России и Ирана.
На сегодняшний день компании «Катаргаз», состоящей из четырёх проектов, принадлежит семь работающих технологических линий с объёмами до 42 млн т СПГ в год, что делает его самым большим производителем СПГ в мире.
Другой катарской компании «Расгаз» принадлежит 7 технологических линий с общим объёмом до 33 млн т СПГ в год.
«Катар Петролеум» («Катаргаз» и «Расгаз») в партнерстве с «Эксон Мобил», «Коноко Филлипс», «Шелл», «Тоталь» и другими крупными нефтегазовыми компаниями является оператором 14 технологических линий производства СПГ, которые суммарно производят 75 млн т СПГ в год.
В 2010-2013 гг. «Катаргаз» планирует реализовать проект поддержания пиковой добычи. Цель проекта — осуществление приема возросших объёмов сырого газа. Проект подразумевает строительство агрегатов отделения кислого газа и серы рядом с уже имеющимся оборудованием, установку мониторинговой системы контроля выбросов при сжигании газа регенерационным агрегатом серы для уменьшения количества серы в сыром газе. Стоит
Рис. 3. Комплекс гранулирования и хранения серы
Рис. 4. Резервуары для хранения сжиженного нефтяного газа завода СПГ в Катаре
Рис. 5. Три причала CLPG завода СПГ в Катаре
отметить, что каждая технологическая ветка даёт серы по 120 т/день.
Катаргаз поставляет на рынок следующие виды продукции:
• насыщенный и обеднённый сжиженный природный газ (42 млн т в год);
• сжиженный нефтяной газ (9000 бар. в день на нефтеперерабатывающем заводе в Лаффане);
• подготовленный конденсат с месторождения (обрабатывается каустической содой для отделения меркаптанов; используется в качестве сырья для производства нафты, керосина, газойля и сжиженного нефтяного газа) и заводской конденсат (в основном нафта);
• нафта (используется для производства высокооктанового бензинового компонента, олефинов, растворителей; выход 61000 бар. в день за сутки на нефтеперерабатывающем заводе в Лаффане);
• керосин (используется в качестве топлива для заправки реактивных самолетов и некоторых ракет; выход 52000 бар. в день за сутки работы на нефтеперерабатывающем заводе в Лаффане);
• газойль (используется для производства дизельного топлива; выход 24000 бар. в день за сутки на нефтеперерабатывающем заводе в Лаффане);
• гелий (производится в жидкой форме, используется в магнитно-резонансной томографии, сварке, дайвинге);
• сера (используется для производства серной кислоты, удобрений).
Изначально разработанные проекты не учитывали, что рост производственных объемов СПГ приведёт к неминуемому увеличению резервуарного парка. Были вложены значительные средства на анализ расширения проекта СПГ в Катаре. Результаты анализа показали необходимость в строительстве не только общего экспортного оборудования СПГ, но и общего экспортного оборудования для побочных продуктов таких, как пропан, бутан, конденсат и сера. Эти группы оборудования получили свои названия: CLPG — комплекс сжиженных нефтяных газов, CCSL — комплекс хранения и погрузки конденсата, CSF — комплекс серы.
Весь комплекс является самым большим и сложным в мире.
Комплекс CSF (рис. 3) представляет собой производство серы в портовой зоне Рас Лаффан. Производительность серы будет составлять до 12000 т/день. Технология производства серы заключается в трансформировании серы из жидкого расплавленного состояния в гранулы высшего качества. Трубы, по которым подводится сера, обогреваются, чтобы сера оставалась в расплавленном виде. Ёмкости для хранения имеют двойные стенки, внутренние насосы и устройство по улавливанию выкипающих газов.
CCSL — общий комплекс компаний «Катаргаз» и «РасГаз» для хранения и экспорта конденсата. Состоит из 14 резервуаров общим объёмом в 900000 м3. Ёмкости имеют плавающую крышу, что позволяет сократить потери от испарения. Экспорт конденсата обеспечивается посредством точечного причала и одного наливного причала. Точечный причал расположен в 56 км от берега и позволяет загружать самые большие танкеры.
Комплекс CLPG позволяет хранить сжиженные нефтяные газы (бутан и пропан), собранные со всех фракционных установок в шести ёмкостях (рис. 4) и загружать с трёх причалов (рис. 5). ^PG включает в себя входные и экспортные расходомеры, охлаждаемые пропановые (3х125000 м3) и бутано-вые резервуары (3х110000 м3), охладительное оборудование, факел, подсобные помещения.
Использование общего оборудования имеет ряд преимуществ. Материально это выражается в экономии капитальных средств более чем на 4 млн долл. США и экономии 100 млн долл. США эксплуатационных расходов каждый год. Использование концепции общего, интегрированного хранения и отгрузки СПГ и сопутствующих продуктов вместо множества отдельных технических мощностей по-
зволяют достичь экономии на 40% для CCSL и 60% для CLPG в сравнении с использованием разобщённых мощностей для хранения и погрузки.
Но помимо преимуществ есть и сложности при использовании стратегии общего оборудования. Это — определение верных размеров с неизвестными, сжатые временные промежутки, становление взаимодействия с собственниками и проектами, использование новых и вторичных участков, установка общего оборудования до заключения коммерческих соглашений. Авторы [14] приходят к выводу, что преимущества интегрированного подхода перед раздельным к вопросам хранения и отгрузки углеводородов перевешивают сложности, которые приходится преодолевать.
Первым этапом обработки газа на проекте «Катаргаз-2» является отделение конденсата от газа. Отделённый конденсат стабилизируется с помощью многоступенчатой фракционной колонны и парового компрессора. Отделяющийся на этой стадии газ компримируется и подаётся обратно в линию газа после сепаратора. Конденсат отправляется на хранение для последующего экспорта. Далее удаляются компоненты, содержащие серу, диоксид углерода и воду. Работа установок по регенерации серы на каждой технологической линии основана на двухступенчатом процессе Клауса с обработкой остаточного газа и насыщением кислого газа с помощью процесса Flexsorb-SE. Совокупность всех этих процессов позволяет достичь эффективности восстановления серы в 99,2%.
На следующем этапе тяжёлые углеводороды отделяются и фракционируются на сжиженный нефтяной газ и заводской конденсат. Отделение бутанов и других более тяжёлых фракций необходимо для предотвращения замерзания на низкотемпературных участках технологического процесса. Пропан также используется для предварительного охлаждения смешанного хладагента, сжимаемого при выходе со дна основного теплообменника и для предварительного охлаждения природного газа [15-17].
Производство попутных продуктов на заводе СПГ в Иране
Пять заводов СПГ Ирана находятся в плане по строительству, либо уже на этапе строительства. Начатое строительство было заморожено по совокупности политических и экономических проблем в регионе. Тем не менее, расчёты и дизайн уже сейчас позволяют сделать вывод о возможных объемах производства на этих заводах СПГ из пяти планируемых и сопутствующих продуктов исходя из свойств газа месторождения Южный Парс. Для примера взят завод проекта СПГ Ирана (12 фаза). Этот проект будет включать в себя 2 технологические ветки с объёмами производства СПГ 54 млн м3/день (11 млн т/год), 260 тыс.т/год пропана, 196 тыс.т/ год бутана, 210 тыс.т/год конденсата и 133 тыс.т/ год серы. Предполагается использовать технологию Linde для сжижения, молекулярное сито и техноло-
гию Lurgi Purisol для удаления меркаптанов, технологию Lurgi oel-gas-chemie (процесс Клауса) для отделения серы, а кислый газ будет удаляться по технологии BASF Luegi Oel-Gas-Chemie. Свойства газа месторождения Южный Парс позволят вырабатывать большие объёмы таких попутных продуктов, как сера, пропан, бутан и конденсат [18-21].
Заключение
Все рассматриваемые заводы СПГ в этой работе находятся приблизительно в одинаковых географических и даже экономических условиях. Состав и свойства газа разнятся от завода к заводу, но незначительно. Тем не менее, способы решения по отделению и использованию попутных продуктов отличаются. Это связано с индивидуальными особенностями договоров и долгосрочных поставок газа и продуктов, с технологиями, объёмами производства, собственными потребностями. Поэтому все производственные вопросы, связанные с использованием попутных продуктов, должны закладываться в изначальном проекте завода СПГ, который должен учитывать использование побочных продуктов, а значит, особенности газа, местности и расположение завода, пути поставок, возможность и оправданность применения тех или иных технологий, а также возможность использования совместного оборудования для основного и побочных продуктов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Abu Dhabi National Oil Company // Downstream operations. http://www.adnoc.ae/content. aspx?newid=45&mid=45.
2. A pioneer LNG producer. / www.igu.org.
3. Millenium Energy Atlas // Petroleum Economist, 1999. Plate 32, page 54.
4. Browse_LNG_Precinct_Appendix_3_World_LNG_ Plants_August_2009. http://www.dsd.wa.gov.au/ documents/Browse_LNG_Precinct_Appendix_3_World_ LNG_Plants_August_2009.pdf.
5. A Barrel Full // Adgas Das Island Lng Terminal. http:// abarrelfull.wikidot.com/adgas-das-island-lng-terminal.
6. Egab A. Mohamed, Vasagam Manicka, Pandav Prafull. Change inLiquid SplitterOperation - Averted Environmental Flaring // Abu Dhabi Petroleum International Exhibition and Conference, Abu-Dhabi, 5-8 November 2006. SPE 100845.
7. Abu Dhabi Gas liquefaction Company Ltd. // http:// www.adgas.com.
8. Khaled W. Asman, Manicka Vasagam. Gas sweetening process - Problems and remedial measures // 10th Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference, Abu Dhabi, 13-16 October 2002, SPE 78569.
9. Oman LNG // http://www.omanlng.com.
10. Greg McLachlan, etc. Efficient production of LNG from the Oman LNG project // Gastech, 2002. http:// www.ivt.ntnu.no/ept/fag/tep4215/innhold/ LNG%20 Conferences /2002/Papers/McLachlan-Vink_paper.pdf.
11. Nengkoda A. and others. The effectiveness of geochemical technique for evaluation of commingled
reservoir: Case study // SPE Asia Pacific Oil & Gas Conference and Exhibition, Jakarta, Indonesia, 30 October - 1 November, 2007, SPE 109169.
12. The Oman LNG story // World Gas Conference, Amsterdam, June 2006.
13. Whitson C.H., Kuntadi A. Khuff Gas Condensate Development // International Petroleum Technology Conference held in Doha, Qatar, 21-23 November 2005. Paper IPTC 10692.
14. Ahmed Al-Amoodi and others. Leveraging Common Infrastructure to support Qatar's Rapid LNG Expansion // September 2011, SPE 139593.
15. Qatargas official site // http://www.qatargas.com/.
16. Adams J.B., Miner K. Integrated value chain development and advances in LNG technology create world-class economies of scale - The Qatar LNG Story. Paper IPTC 11050, presented at the International Petroleum Technology Conference held in Doha, Qatar, 21-23 November 2005.
17. Choi Michael S. LNG for Petroleum Engineers //
SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Florence, Italy, 19-22 September 2010. SPE 133722.
18. Najibi H., Rezaei R., Javanmardi J., Nasrifar Kh., Moshfeghian M. Economic evaluation of natural gas transportation from Iran's South-Pars gas field to market // Applied thermal engineering, Volume 29, Issue 10, July 2009, pages 2009-2015.
19. Sarmadi-Rad M.A. Iran's strategy for Export of Natural Gas // http://www.unece.org/fileadmin/DAM/ie/ se/pdfs/wpgas/countries/iran.pdf
20. Hedayat Omidvar. Prospect of Iran Natural Gas Export Projects // India Oil & Gas Review Summit (IORS), 2011.
21. Ulrich Wagner. Sulfur Management in Natural Gas Treating Plants: The state-of-the-art approach for LNG Plants // 12th International Oil, Gas and Petrochemical Congress, Iran. February, 2004.
<ХХХХХХХХХ><Х><Х>^^
ООО «ОБРАКАДЕМНАУКА»
^^ Издательство
ООО «ОБРАКАДЕМНАУКА» специализируется на выпуске научно-технических журналов, ] методических и учебных пособий, научных монографий в области образования, истории
вЗВ^^^Чу науки и техники, а также в. области нефтегазохимии, нефтепереработки, транспорта и " хранения углеводородного сырья, индустрии полимеров.
Научно-технические журнал ы
«ИСТОРИЯ И ПЕДАГОГИКА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»
Периодическое рецензируемое издание по распространению опыта в области педагогики естествознания, а также пов области истории развития естествознания. Включен в Перечень ВАК.
Подписной индекс 58751по каталогу «Издания органов НТИ» агентства «Роспечать» в местных почтовых отделениях.
«НЕФТЕГАЗОХИМИЯ»
Периодическое рецензируемое издание по распространению научно-технических достижений и передового опыта в области газо- и нефтехимии.
Подписной индекс 58754 по каталогу «Издания органов НТИ» агентства «Роспечать» в местных почтовых отделениях.
«ТРАНСПОРТ И ХРАНЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ И УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ»
Издается с 1968 г. и является периодическим рецензируемым изданием по распространению достижений научно-технического прогресса и передового опыта в области транспортирования, сбора и хранения нефтепродуктов и углеводородного сырья.Включен в Перечень ВАК.
Подписной индекс 58752по каталогу «Издания органов НТИ» агентства «Роспечать» в местных почтовых отделениях.
«ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛАСТОМЕРОВ»
Отраслевой научно-технический журнал, публикующий статьи об исследованиях в области технологии получения синтетических высокомолекулярных соединений, синтетического каучука, технологии и переработки полимеров и композитов, наполнителей и других ингредиентов резиновых смесей, производства готовых изделий из эластомеров: шин и РТИ; а также аналитические статьи по вопросам экономики, социологии, экологии полимерного производства. Большое внимание журнал уделяет обзору зарубежной информации. Включен в Перечень ВАК. Подписной индекс 58753по каталогу «Издания органов НТИ» агентства «Роспечать» в местных почтовых отделениях.
119313, Россия .Москва, ул. Гарибальди, д. 4Г Тел. (926)460-88-24 Зл.почтаака0етпаика@гатЫег.ги
www.akademnauka.ru
