9.1. Исходное сырье и продукты переработки газов

3)отбензинивание газа, т. е. извлечение из него нестабильного газового бензина;

4)разделение нестабильного бензина на газовый бензин и индивидуальные технически чистые углеводороды (пропан, бутаны, пентаны, н-гексан);

5)хранение и отгрузка жидкой продукции завода.

Газоперерабатывающее производство может быть организовано не только как ГПЗ, но и как газоотбензинивающая установка в составе неф­ тегазодобывающего управления (НГДУ) или нефтеперерабатывающего завода (Н П З). Это делается, когда количество исходного сырья невелико.

Принципиальная технологическая схема ГПЗ приведена на рис. 9.1.

Рис. 9.1. Принципиальная технологическая схема ГПЗ:

1—узел замера количества газа; 2 —установка очистки газа; 3—компрессорная станция; 4 —отбензннивающие установки;

5 —компрессорная станция 2-й ступени; 6—газофракционирующие установки; 7—товарный парк; 8—пункт отгрузки жидкой продукции; I —пункт приема газа; И—сухой газ потребителям;

III—жидкая продукция потребителям

Газ поступает на пункт приема под давлением 0,15...0,35 МПа. Здесь сначала производят замер его количества, а затем направляют в прием­ ные сепараторы, где от газа отделяют механические примеси (песок, пыль, продукты коррозии газопроводов) и капельную влагу. Далее газ по­ ступает на установку очистки газа 2, где от него отделяют сероводород и углекислый газ.

Компрессорная станция I-й ступени 3 предназначена для перекач­ ки сырьевого («сырого») газа. Сжатие осуществляется в одну, две или три ступени газомоторными компрессорами (10 ГК, 10ГКМ, 10ГКН) или центробежными нагнетателями (К-380, К-980).

На отбензинивающих установках 4 сырьевой газ разделяют на неста­ бильный газовый бензин, отбензиненный газ и сбросной газ. Нестабильный

бензин направляют на газофракционирующие установки 6. Отбензиненный («сухой») газ компрессорной станцией Н-й ступени 5 закачивается в маги­ стральный газопровод или реализуется местным потребителям. Сбросной газ используют для топливных нужд котельной и трубчатых печей.

Газофракционирующие установки 6 предназначены для разделе­ ния нестабильного бензина на газовый (стабильный) бензин и индивиду­ альные технически чистые углеводороды: этан, пропан, бутаны, пентаны и н-гексан. Получаемые продукты газоразделения откачивают в товар­ ный парк 7, откуда впоследствии производится их отгрузка ж елезнодо­ рожным транспортом или по трубопроводам.

9.3. Отбензинивание газов

Для отбензинивания газов используются компрессионный, абсорбционный, адсорбционный и конденсационный методы.

Компрессионный метод Сущность компрессионного метода заклю­ чается в сжатии газа компрессорами и после­ дующем его охлаждении в холодильнике. Уже при сжатии тяжелые ком­

поненты газа частично переходят из газовой фазы в жидкую. С пони­ жением температуры выход жидкой фазы из сжатого газа возрастает.

Компрессионный метод применяют для отбензинивания «жирных» газов, в которых содержится более 1000 г/м 3 тяжелых углеводородов. Оптимальным для нефтяных газов является давление компримирования 2...4 МПа.

Абсорбционный метод Сущность абсорбционного метода состоит в по­ глощении тяжелых углеводородов из газовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами). В качестве таких погло­

тителей могут быть использованы керосин, дизельный дистиллят, масла. При физической абсорбции поглощаемые углеводороды не образуют химических соединений с абсорбентами. Поэтому обычно физическая аб­ сорбция обратима, т. е. поглощенные компоненты можно выделить из аб­ сорбентов. Этот процесс называется десорбцией. Чередование процессов абсорбции и десорбции позволяет многократно применять один и тот же

поглотитель.

Количество поглощенных газов при абсорбции увеличивается с по­ вышением давления и понижением температуры. Чем больше молярная масса компонентов газа, тем в большем количестве он поглощается одной и той же жидкостью.

Принципиальная схема абсобционно-десорбционного процесса при­ ведена на рис. 9.2. Исходный (сырьевой) газ I подается в нижнюю часть абсорбера 1. Поднимаясь вверх, газ контактирует с абсорбентом, стекаю­ щим по тарелкам абсорбера вниз, в результате чего (вследствие массообмена) целевые компоненты из газа переходят в жидкость. Очищенный газ И выходит из верхней части абсорбера, а насыщенный абсорбент IV — из нижней части.

Насыщенный абсорбент поступает в гидравлическую турбину 7, где совершает полезную работу, приводя в действие насос 3. В результате его давление снижается от давления абсорбции до давления десорбции. Далее насыщенный абсорбент нагревается в подогревателе 5 и поступает в верхнюю часть десорбера 6. В нижнюю часть десорбера 6 подается горя­ чий десорбирующий агент (острый водяной пар) VI. В результате нагрева насыщенного абсорбента происходит процесс десорбции. Испарившиеся целевые компоненты V выходят через верхнюю часть десорбера, а регене­ рированный абсорбент—через нижнюю часть. Регенерированный абсор­ бент после рекуперации теплоты в подогревателе 5 через промежуточную емкость 4 и холодильник 2 насосом 3 возвращается в абсорбер 1.

Применение абсорбционного метода наиболее рационально для отбен­ зинивания газов, содержащих от 200 до 300 г тяжелых углеводородов в 1 м3.

Адсорбцией называется процесс поглоще­ ния одного или нескольких компонентов из газовой смеси твердым веществом—адсорбентом. Процессы адсорбции

обычно обратимы. На этом основан процесс десорбции—выделение из адсорбента поглощенных им веществ.

В качестве адсорбентов применяются пористые твердые вещества, имеющие большую удельную поверхность—от сотен до десятков сотен квадратных метров на грамм вещества. Другой важнейшей характеристи­ кой адсорбентов является их адсорбционная активность (или адсорбци­ онная емкость), равная количеству целевых компонентов (в мас.%, грам­ мах и т. п.), которое может быть поглощено единицей массы адсорбента.

Адсорбционная активность адсорбентов зависит от состава газа, дав­ ления и температуры. Чем выше молярная масса газа и давление, а также чем ниже температура, тем адсорбционная активность выше.

В качестве адсорбентов при разделении газовых смесей используют активированный уголь, силикагель и цеолиты.

Принципиальная схема отбензинивания газов адсорбционным мето­ дом приведена на рис. 9.3.

На отбензинивание подается газ, от которого предварительно отде­ лена капельная влага. Это связано с тем, что попадание капельной жид­ кости в слой адсорбента вызывает его разрушение и снижение адсорбци­ онной активности. Пройдя слой адсорбента, например, в адсорбере 1, сы­ рьевой газ очищается от целевых компонентов. Для регенерации адсор­ бента в адсорбере 2 отбирается поток регенерационного газа III в количес­ тве 15...30% от расхода сырьевого газа. Регенерационный газ нагревается в подогревателе 3 и поступает в адсорбер 2, где адсорбированные компо­ ненты переходят из слоя адсорбента в нагретый газ. По выходе из адсор­ бера регенерационный газ охлаждается: сначала потоком отбензиненного газа в холодильнике 4, а затем водой в холодильнике 5. Выпадающий при этом конденсат собирается в конденсатосборнике 6, а отбензиненный газ направляется на доочистку в работающий адсорбер 1.

По мере насыщения адсорбента в адсорбере 1 он выводится на реге­ нерацию, а в работу включается адсорбер 2.

Для регенерации адсорбента применяют также пропаривание адсор­ беров острым водяным паром с последующим охлаждением выходящего влажного пара и отделением углеводородов.

Адсорбционный способ отбензинивания углеводородных газов при­ меняют при содержании тяжелых компонентов от 50 до 100 г/м3.

Конденсационный метод Сущность конденсационного метода заклю­ чается в сжижении тяжелых углеводородных компонентов газа при отрицательных температурах. Применяют две разно­

видности конденсационного метода отбензинивания газов: низкотемпера­ турная конденсация (НТК) и низкотемпературная ректификация (НТР).

Процесс низкотемпературного отбензинивания состоит из 3 стадий:

1)компримирования газа до давления 3...7 МПа;

2)охлаждения сжатого и осушенного газа до температуры -1 0 ...-8 0 ,С;

3)разделения образовавшейся газожидкостной смеси углеводородов на нестабильный газовый бензин и «сухой» газ.

Две первые стадии процесса при применении НТК и НТР одинако­ вы. Отличие между ними заключается в третьей стадии.

В схеме НТК (рис. 9.4) газожидкостная смесь под давлением 3...4 МПа проходит систему холодильников 1—3, после чего разделяет­ ся в сепараторе 4. Образовавшийся конденсат после использования в ка­ честве хладагента в холодильниках 1,2 подается в деэтанизатор 5, а сухой газ—в газопровод.

Рис. 9.4. Принципиальная схема получения деэтанизированного бензина в установке НТК:

1 ,2 ,3 —холодильники; 4 —сепаратор; 5 —деэтанизатор; 6—кипятильник; 7—пропановый холодильник; 8—рефлюксная емкость; 9—насос;

I—сырьевой газ; II—сухой газ; III—нестабильный бензин; IV—деэтанизированный нестабильный бензин

Вконденсате кроме высококипящих углеводородов (С зН 8 + высшие) присутствуют метан и этан, которые при его хранении, транспортирова­ нии и переработке, являются нежелательной примесыо. М етан и этан от­ гоняют от углеводородного конденсата в деэтанизаторе 5 путем нагрева

вкипятильнике 6. Углеводородные пары, отходящие с верха деэтаниза­ тора, частично конденсируются в пропановом холодильнике 7 и направ­ ляются в рефлюксную емкость 8. Отсюда нескондеисировавшийся газ от­ водится потребителям, а жидкая фаза насосом 9 закачивается в верхнюю часть деэтанизатора в качестве орошения.

Деэтанизированный нестабильный бензин с низа деэтанизатора на­ правляют на газофракционирующую установку.

Всхеме низкотемпературной ректификации в отличие от схемы НТК

вректификационную колонну (деэтанизатор) поступает вся газожид­ костная смесь, образовавшаяся в результате компримирования и охлаж­ дения сырьевого газа. То есть сепаратор 4 из схемы, изображенной на рис. 9.4, исключен.