Для чего применяют низкотемпературную сепарацию
Подготовка природного газа к транспортировке в трубопроводе
Природный газ широко используют как недорогое топливо с высокой теплотворной способностью (при сжигании 1 куб.м. выделяется до 54 400 кДж). Это один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд. Самым распространенным способом доставки газа потребителям является транспортировка по трубопроводам.
Однако, перед подачей в магистральные трубопроводы газ необходимо подготовить, дабы он соответствовал ряду требований. Наиболее сложно достижимыми из них являются температура точки росы по воде и углеводородам. Для соответствия этим требованиям существуют следующие основные решения:
1. Низкотемпературная сепарация (НТС)
Данная технология предусматривает:
2. Низкотемпературная конденсация (НТК)
3. Абсорбционная подготовка газа
4. Адсорбционная подготовка газа
Метод низкотемпературной сепарации (НТС)
Рисунок 1. Типичная схема установки низкотемпературной сепарации (НТС)
Описание типичной схемы установки низкотемпературной сепарации (НТС)
Минусы установки низкотемпературной сепарации (НТС)
При всех плюсах этого метода, стоит отметить один фатальный минус. Примерно через 3-5 лет после начала разработки месторождения, давление добываемого газа начинает постепенно падать, из-за чего НТС теряет свое основное преимущество – дешевый холод. Соответственно, такой способ обработки газа перед его транспортировкой не позволяет стабильно достигать требований по подаче газа в магистральный газопровод, что делает его не только малоэффективным, но и зачастую вовсе бесполезным. Также, из минусов НТС стоит отметить, низкое извлечение конденсата – извлекается только конденсат, находящейся в жидкой фазе. Значительная же часть тяжелых углеводородов остается в газе, из-за чего не достигается требуемая температура точки росы по углеводородам. Это приводит не только к проблемам при эксплуатации трубопроводов, но и к недополученной прибыли для эксплуатирующей организации.
Также, стабилизация конденсата методом выветривания предполагает большие потери, связанные с уносом «ценных» компонентов. Подготовка конденсата в колонне-стабилизаторе позволяет в разы сократить расход газа, сжигаемого на факеле, и увеличить количество конденсата. Выделим основные минусы НТС:
Методы, применяемые «ГазСёрф» для исключения данных проблем
Компания «ГазСёрф» предлагает более эффективные решения подготовки газа, направленные на стабильное получение основного продукта (СОГ) необходимого качества, а также максимально возможное извлечение всех субпродуктов из поступающего газа, что позволяет получать не только дополнительные прибыли для эксплуатирующей организации, но и уменьшать сбросы в атмосферу, тем самым избежав/уменьшив штрафы от надзорных органов.
В данной статье мы хотели бы обратить внимание на технологию, которая по своей сути близка к низкотемпературной сепарации, но более продвинута в исполнении, что позволяет избежать всех недостатков, присущих НТС и при этом увеличить эффективность установки в целом: и по получаемым продуктам и по экономическим показателям. Имеется ввиду низкотемпературная конденсация (далее НТК) газа при помощи установки внешнего холода с дальнейшей стабилизацией конденсата, а также возможностью получения таких продуктов как ШФЛУ, СПБТ и конденсат газовый стабильный.
Метод низкотемпературной конденсации (НТК)
Разделение углеводородных газов методом НТК осуществляется путем охлаждения внешним холодом до заданной температуры при постоянном давлении, сопровождающегося конденсацией извлекаемых из газов компонентов, с последующим разделением в сепараторах газовой и жидкой фаз.
Высокой четкости разделения углеводородных газов путем однократной конденсации и последующей сепарации добиться практически невозможно, поэтому современные схемы НТК включают ректификационные колонны деметанизации/деэтанизации/дебутанизации.
Газовая фаза при этом выводится с установки с последней ступени сепарации, а жидкая фаза после теплообмена с потоком сырьевого газа поступает на питание в колонну деметанизации или деэтанизации для дальнейшей подготовки конденсата.
Использование данного метода за счет искусственного внешнего холода позволяет поддерживать стабильную точку росы вне зависимости от времени года и перепада давлений (в отличие от НТС), и добиваться более глубокого извлечения тяжелых углеводородов. Точка росы по углеводородам при расчете НТС не ниже минус 10 С, а на установках НТК доходит до минус 40 С, что значительно повышает количество жидкого продукта в виде ШФЛУ, СПБТ и конденсата газового стабильного. Кроме того, стабилизация конденсата в колоннах значительно сокращает сбросы газа на факел и увеличивает количество жидких продуктов.
Плюсы установки низкотемпературной конденсации (НТК)
Таблица 1. Сравнение дегазации в емкостях и стабилизации конденсата в зависимости от температуры охлаждения в НТС или НТК
Температура сепарации, 0 С
Массовый расход жидкости из сепараторов
Конденсат давления насыщенных паров (ДНП)
100 кПа
Конденсат давления насыщенных паров (ДНП)
Низкотемпературная сепарация углеводородов из природного и нефтяного попутных газов
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 26.03.2015 2015-03-26
Статья просмотрена: 14516 раз
Библиографическое описание:
Кобилов, Х. Х. Низкотемпературная сепарация углеводородов из природного и нефтяного попутных газов / Х. Х. Кобилов, Д. Ф. Гойибова, А. П. Назарова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 7 (87). — С. 153-155. — URL: https://moluch.ru/archive/87/14912/ (дата обращения: 30.11.2021).
Низкотемпературная сепарация является наиболее эффективным процессом для выделения и отделения из сырого газа всех высококипящих компонентов.
Кроме того, сепарация газа при низкой температуре является отличным средством для дегидратации его, так как под действием сравнительно низких температур содержащиеся в газе пары воды конденсируются в капельную жидкость, переходя затем в кристаллогидраты, которые, как и жидкие углеводороды, в сепараторах отделяются от газа.
Можно утверждать, что низкотемпературная сепарация является высокоэффективным комплексным процессом, освобождающим газ от воды и «выбивающим» из него высококипящие компоненты.
Универсальность и высокая эффективность низкотемпературной сепарации газа в сочетании с практически бесплатным холодом, получаемым на промыслах в результате использования энергии, заключенной в самих газовых потоках высокого (100–200 am) давления, делает этот процесс незаменимым почти на всех газодобывающих промыслах, где требуется осушить и обезжирить газ.
Рис. 1. Технологическая схема установки низкотемпературной сепарации газа: I — сепаратор первой ступени; II — газовый теплообменник; III — испаритель-холодильник; IV — штуцер; V — низкотемпературный сепаратор; 1 — необработанный газ; 2 — смесь углеводородного конденсата и воды; 3 — ингибитор гидратообразования; 4 — обработанный газ; 5 — смесь углеводородного конденсата и насыщенного водой ингибитора гидратообразования
Низкотемпературная сепарация осуществляется по следующей схеме. Газ из скважины по шлейфу проходит (рис.1) через сепаратор первой ступени (для предварительного отделения жидкости, выделившейся в подъёмных трубах и шлейфе), затем поступает в газовый теплообменник, где охлаждается встречным потоком отсепарированного холодного газа. После теплообменника газ, проходя через штуцер (эжектор), редуцируется до давления максимальной конденсации (или близкого к нему), температура его при этом снижается (за счёт дроссель-эффекта). B сепараторе вследствие изменения термодинамических условий и снижения скорости газового потока выпадают конденсат и влага, которые, накапливаясь в конденсатосборнике, периодически выпускаются в промысловый сборный коллектор-конденсатопровод и далее на узел стабилизации конденсата. C целью более рационального использования энергии пласта в схему вместо штуцера может быть включён турбодетандерный агрегат. При снижении давления газа (в процессе разработки месторождения) до значения, при котором не представляется возможным обеспечить заданную температуру сепарации за счёт энергии пласта, в схему включается источник искусственного холода — холодильный агрегат. Технологический режим установки HTC определяется термодинамической характеристикой месторождения, составом газа и конденсата, a также требованиями, предъявляемыми к продукции промысла. Для предупреждения образования гидратов в схемах HTC предусматривается ввод в газовый поток ингибитора гидратообразования. Давление последней ступени сепарации определяется давлением в газопроводе, температура — из условия глубины выделения влаги и тяжёлых углеводородов. Технология низкотемпературной сепарации пригодна для любой климатической зоны, допускает наличие в газе неуглеводородных компонентов, обеспечивает степень извлечения конденсата (C5+B) до 97 %, a также температуру точки росы, при которой исключается выпадение влаги и тяжёлых углеводородов при транспортировании природного газа. Достоинством установки HTC являются низкие капитальные и эксплуатационные затраты (при наличии свободного перепада давления), недостатком — низкие степени извлечения конденсатообразующих компонентов из тощих газов, непрерывное снижение эффективности в процессе эксплуатации за счёт облегчения состава пластовой смеси, необходимость коренной реконструкции в период исчерпания дроссель-эффекта.
Для повышения эффективности HTC используют сорбцию в потоке (впрыск в поток газа стабильного конденсата или др. углеводородных жидкостей) и противоточную абсорбцию отсепарированного газа (замена низкотемпературного сепаратора на абсорбер-сепаратор — многофункциональный аппарат, в котором при различных этапах разработки месторождения можно осуществлять процессы HTC, a также абсорбционного отбензинивания и осушки газа).
Эффективным на сегодняшний день является применение Системы Низкотемпературной Сепарации (НТС) и Низкотемпературной конденсации (НТК) углеводородов из природного и нефтяного попутных газов прямым охлаждением.
Для обеспечения точки росы газа по углеводородам и числа Воббе из газа в процессе подготовки удаляют основную часть углеводородов С5+ и часть углеводородов С3;С4. Практически всегда это осуществляют за счёт использования процесса низкотемпературной сепарации газа. Часть указанных углеводородных компонентов выделяется из газа при сепарации в процессах ступенчатого сжатия и охлаждения газа. Для охлаждения газа могут быть использованы процессы внешнего охлаждения, дросселирования, детандирования и другие.
Метод низкотемпературной сепарации, при котором охлаждение газа осуществляется холодом, вырабатываемым внешней холодильной станцией, является самым эффективным для контроля точки росы по углеводородам и их сепарации, для скважин с малым давлением или на этапе падения температурного эффекта дросселирования.
По мере разработки месторождения на истощение для поддержания заданного уровня добычи жидких углеводородов из все облегчающегося состава исходной смеси необходимо снижать температуру сепарации. На практике же из-за непрерывного снижения свободного перепада давления температура сепарации постоянно растет. Поэтому на снижение эффективности НТС в процессе эксплуатации объективно влияют одновременно два фактора — облегчение состава пластовой смеси и повышение температуры сепарации.
В процессе низкотемпературной конденсации (НТК) газа охлаждение продолжают лишь до заданной степени конденсации паровой фазы (исходного газа), которая определяется необходимой глубиной извлечения целевых компонентов из газа и достигается с помощью вполне определенной (в зависимости от состава исходного газа и давления в системе) конечной температуры процесса охлаждения.
Совместно с адсорбционными блоками осушки газа (БОГ) с замкнутым циклом регенерации, блоки НТС или НТК позволят подготовить газ, для высокоэффективной работы газотурбинных электростанций подавая сухое и качественное топливо или получая жидкие углеводороды.
Применение БОГ и НТС, НТК на входе компрессора, позволит не только подготовить товарный газ, но и защитить масло компрессора от влаги и растворяемых в нем углеводородов, что значительно снизит эксплуатационные расходы компрессора и увеличит его моторесурс.
Системы низкотемпературной сепарации (НТС), наиболее эффективны для получения товарной продукции, в виде сжиженной пропан-бутановой фракции, для заполнения баллонов и газового бензина на малодебитных газовых и нефтяных скважинах.
Низкотемпературная конденсация (НТК) обеспечивает глубокое извлечение и высокую чистоту товарных продуктов, она наиболее экономична из всех используемых ныне процессов.
1. Багатуров С. А. Основы теории и расчета перегонки и ректификации. М.: Химия, 1974. — 439 с.
2. Молоканов Ю. К. Процессы и аппараты нефтегазопереработки. М.: Химия, 1980.- 407 с.
3. Скобло А. И., Молоканов Ю. К., Владимиров А. И., Щелкунов В. А. Процессы и аппараты нефтегазопеработки и нефтехимии. 3-е изд., перераб. и доп. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. — 677 с.
4. Стабников В. В. Ректификационные аппараты. М.: Машиностроение, 1965. — 356 с.
Низкотемпературная сепарация природного газа
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 09.03.2020 2020-03-09
Статья просмотрена: 237 раз
Библиографическое описание:
Билянский, К. В. Низкотемпературная сепарация природного газа / К. В. Билянский, О. М. Дарбазанов, В. И. Зернов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 10 (300). — С. 84-86. — URL: https://moluch.ru/archive/300/67974/ (дата обращения: 30.11.2021).
В статье рассказывается о технологии осушки природного газа до норм требований приведенных в «СТО Газпром 089–2010» применение данного метода подготовки газа является эффективным на газоконденсатных месторождениях, приведены недостатки и требования данного метода, разобрана принципиальная схема используемая на многих установках комплексной подготовки газа.
Ключевые слова: газ, подготовка, сепаратор, сепарация, газовый конденсат.
Природный газ, добываемый из недр, требует специальной подготовки к дальнейшей транспортировке. Эта подготовка проводится на установках комплексной подготовки газа (УКПГ), на рис.1 изображена типовая УКПГ. 
Рис. 1. Типовая установка комплексной подготовки газа Ямбургского нефтегазового месторождения
Применение технологии низкотемпературной сепарации (НТС) зависит от состава добываемого природного газа, целью подготовки представляется в удалении из газа влаги до точки росы, в результате использования данной технологии происходит изменение фазовой диаграммы и конденсируется влага растворенные в газе углеводороды С5+. [2]
Для получения необходимых низких температур для конденсации влаги и тяжелых углеводородов на установке комплексной подготовки применяется эффект Джоуля-Томпсона, за счёт дросселя или эжектора. Когда газ проходит дроссель или эжектор рис.2, происходит резкое уменьшение сечения трубопровода, газожидкостный потом разгоняется до сверхзвуковых скоростей и охлаждается до низких температур, потом расширяясь поступает в сепаратор для завершения подготовки газа.
Рис. 2. Эжектор: 1 — пассивный газ, 2 — частично подготовленная газожидкостная смесь, 3 — дроссель, где проходное сечение резко сужается и происходит ускорение до сверхзвуковых скоростей, 4 — область, где два потока смешиваются, 5 — диффузор, где происходит расширения проходного сечения
У данного метода имеются недостатки:
Принципиальная схема подготовки газа с применением эжектора рис.3.
Рис. 3. Схема подготовки газа с применяемой технологией низкотемпературной сепарации с эжектором
На предоставленной выше схеме применена НТС вместе с дожимной компрессорной станцией (ДКС) и эжектором. Понижение температуры получается путём применения эжектора, применение эжектора позволяет понизить температуру газа до точки росы по воде и углеводородам. Сначала газ попадает в С-1, где происходит первая очистка газа от водометанольного раствора и механических примесей, а так же углеводородов, которые идут в Р-1, далее газ компримируется в дожимной компрессорной станции и охлаждается в аппарате воздушного охлаждения и поступает в Т-1 где он охлаждается встречным потоком уже подготовленного газа, далее поток следует в С-4, где уже из охлажденного газа выпадает ещё одна часть водометанольного раствора и жидких углеводородов которые следуют в Р-2, далее газ проходит в Т-2 где опять охлаждается подготовленным газом и поступает в эжектор, где газ охлаждается до необходимой температуры и разгоняясь образовывает зону пониженного давления и устремляет за собой пассивный газ с Р-1 и Р-2 и следует в С-2 где из газа окончательно удаляются тяжелые углеводороды и остатки воды с метанолом отделившаяся жидкость направляется в Р-2, далее осушенный газ, который соответствует требованием «СТО Газпром 089–2010» поступает в Т-2 и охлаждает ещё сырой природный газ, далее проходит на замерную диафрагму и идёт в Т-1 где происходит первичное охлаждение, затем отсепарированный газ идет на дожимной компрессорной станции и поступает в магистральный трубопровод на реализацию. [3]
Низкотемпературная сепарация
Полезное
Смотреть что такое «Низкотемпературная сепарация» в других словарях:
Низкотемпературная сепарация — газа (НТС) процесс промысловой подготовки природного газа с целью извлечения из него газового конденсата и удаления влаги. Источник: НТП 1.8 0 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Низкотемпературная сепарация — газa (a. low temperature separation; н. Tieftemperaturabscheidung, Tieftemperaturseparation; ф. separation а basse temperature; и. separacion de baja temperatura) процесс промысловой обработки природного газа c целью извлечения из него… … Геологическая энциклопедия
низкотемпературная сепарация — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN low temperature separationlow temperature separation … Справочник технического переводчика
низкотемпературная сепарация — процесс промысловой подготовки природного газа путём конденсации паров влаги и растворённых в газе тяжёлых углеводородов при температурах от 0 до –15°C с целью извлечения газового конденсата и удаления влаги. * * * НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СЕПАРАЦИЯ… … Энциклопедический словарь
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СЕПАРАЦИЯ — процесс промысловой подготовки природного газа путём конденсации паров влаги и растворённых в газе тяжёлых углеводородов при темп pax от 0 до 15 °С с целью извлечения газового конденсата и удаления влаги … Большой энциклопедический политехнический словарь
низкотемпературная сепарация (природного газа) — Сепарация предварительно охлажденного природного газа, сконденсировавшихся из него нестабильного газового конденсата и водного раствора ингибитора гидратообразования. [ГОСТ Р 53521 2009] Тематики переработка природного газа Обобщающие термины… … Справочник технического переводчика
низкотемпературная сепарация нефтяного газа — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN low temperature separation of petroleum gas … Справочник технического переводчика
Низкотемпературная сепарация газа (НТС) — · Низкотемпературная сепарация газа (НТС) процесс промысловой подготовки природного газа с целью извлечения из него газового конденсата и удаления влаги. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
низкотемпературная сепарация (природного газа) — 54 низкотемпературная сепарация (природного газа): Сепарация предварительно охлажденного природного газа, сконденсировавшихся из него нестабильного газового конденсата и водного раствора ингибитора гидратообразования. Источник: ГОСТ Р 53521 2009 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Низкотемпературная сепарация углеводородов из природного и нефтяного газа попутных газов
Вы будете перенаправлены на Автор24
Методы низкотемпературной переработки природного и нефтяного попутного газов
Попутный нефтяной газ – это смесь газообразных углеводородов, которые растворены в нефти и выделяются в процессе ее добычи.
В настоящее время на нефтегазовых предприятиях мира и Российской Федерации используются три основных метода низкотемпературной переработки природного газа:
Низкотемпературная абсорбция основана на повышении давления и снижения температуры в абсорбционных аппаратах, параметры которых позволяют использовать низкомолекулярные абсорбенты, а также реализовывать сам процесс при более низких расходах абсорбента. Такие аппараты состоят из блока предварительного обензинивания исходного газа, блока низкотемпературной абсорбции, в котором осуществляется процесс доизвлечения углеводородов из природного или попутного газов. Этот аппарата отличается от аппарата масляной абсорбции своим структурным оформлением. До абсорбера необходим сепаратор, который компенсирует и отделяет большее количество природного газа. Он также позволяет углубить извлечение и снизить нагрузку на абсорбер. Обычно режим работы таких аппаратов выглядит следующим образом:
При низкотемпературной конденсации и ректификации газ охлаждается до температуры – 120 градусов по Цельсию, из-за его расширения в дроссельном вентиле или турбодетандере. Также в совокупности с этим методом применяют ректификацию, которая заключается в внешнем охлаждении газа при помощи цикла на многокомпонентном хладагенте или каскадного холодильного пропан-этиленового цикла. Схема ректификации и низкотемпературной конденсации изображена на рисунке.
Рисунок 1. Схема ректификации и низкотемпературной конденсации. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Готовые работы на аналогичную тему
Различие между ректификацией и низкотемпературной конденсацией заключается в последнем этапе (ступени). При низкотемпературной конденсации в процессе разделения принимает участие только конденсат, а при ректификации – парожидкостная смесь и конденсат. Низкотемпературная конденсация гораздо дешевле ректификации, однако, низкотемпературная ректификация позволяет извлекать газ в чистом виде в большем объеме
Низкотемпературная сепарация углеводородов из природного газа
Низкотемпературная сепарация газа – это процесс обработки природного газа, целью которого является извлечение из него газового конденсата, а также удаление влаги.
Рисунок 2. Принципиальная схема установки низкотемпературной сепарации. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
I – сепаратор первой ступени; II – газовый теплообменник; III – испаритель-холодильник; IV – штуцер; V – низкотемпературный сепаратор; 1 – необработанный газ; 2 – смесь воды и углеводородного конденсата; 3 – ингибитор гидратообразования; 4 – обработанный газ; 5 – смесь насыщенного водой ингибитора гидратообразования и углеводородного конденсата.
Газ из скважины проходит через сепаратор первой ступени, где осуществляется отделение жидкости, выделившейся в подъемных трубах. Далее газ охлаждается в газовом теплообменнике. Потом в штуцере этот газ редуцируется до давления максимальной конденсации. С целью рационального использования энергии пласта штуцер может быть заменен на трубодетантерный агрегат. Технологически режим установки низкотемпературной сепарации зависит от термодинамической характеристики месторождения, химического состава газа и конденсата, а также требований к конечной продукции. Преимуществами данной установки являются низкие эксплуатационные и капитальные затраты, а недостатками – снижение эффективности в процессе разработки месторождения, низкая степень извлечения компонентов из тощих газов, а также необходимость реконструкции в случае исчерпания дроссель-эффекта.
С целью повышения эффективности низкотемпературной сепарации применяют технологи впрыска в поток газа стабильного конденсата или технологию противоточной абсорбции сепарированного газа, которая заключается в замене сепаратора на абсорбер-сепаратор.