RU2497928C1

RU2497928C1 - Device for preparing mixture of gaseous hydrocarbons for transportation purpose

Info

Publication number: RU2497928C1
Application number: RU2012139869/04A
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Беляев; Леонид Михайлович Виленский; Рафаиль Минигулович Минигулов; Сергей Владимирович Васюнин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПРОТЭК"; Открытое акционерное общество "НОВАТЭК"
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2013-11-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention is related to oil and gas production industry. Invention is referred to device for preparing a mixture of gaseous hydrocarbons for transportation purpose; the device contains series-connected pipeline for source raw material delivery, the first separator, the second separator, the first recuperative heat exchanger 4, recuperative heat exchanger 9 connected to deethaniser column. Liquid phase output of deethaniser column is connected to the medium part of stabiliser which propane-butane faction output is connected through the second recuperative heat exchanger 13 to the first aromatisation reactor which output is connected to the second aromatisation reactor which output through the above second recuperative heat exchanger 13 is connected to separators 24 and 17; the second separator is connected through the third recuperative heat exchanger 19 to liquid phase in the medium part of fractioning column which output of aromatic hydrocarbons concentrate is connected to pipeline of aromatic hydrocarbons concentrate at the warehouse. Insert for hydrate inhibitor delivery is made between the first separator and the first recuperative heat exchanger 4.

EFFECT: transportation of hydrocarbons in cold region conditions.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области нефте- и газодобывающей промышленности, а также к области переработки углеводородов и может быть использовано при подготовке газообразного углеводородного сырья для транспортировки, а также при утилизации нефтяного попутного газа.The invention relates to the field of oil and gas industry, as well as to the field of hydrocarbon processing and can be used in the preparation of gaseous hydrocarbon feedstocks for transportation, as well as in the utilization of petroleum associated gas.

Известно (Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М., «Недра», 1999, стр.306-308) устройство подготовки смеси газообразных углеводородов для транспортировки. Устройство содержит первичный сепаратор, предназначенный для отделения от исходного газового потока механических примесей, воды и углеводородного (нестабильного) конденсата. Из первичного сепаратора газ последовательно проходит первый и второй теплообменники типа «газ-газ», где охлаждается обратным потоком газа, отводимым с верха низкотемпературного сепаратора концевой ступени. Между первым и вторым теплообменниками установлен промежуточный сепаратор, в котором отделяют образовавшуюся в результате охлаждения в первом теплообменнике жидкость. Затем газ дросселируют для охлаждения газа и уменьшения давления. Охлажденный газ поступает в указанный низкотемпературный сепаратор. Отбензиненный и осушенный газ из низкотемпературного сепаратора последовательно проводит через второй и первый теплообменники и после хозрасчетного замера поступает в газовый коллектор. Для осуществления безгидратного режима работы установки в поток газа между первым и вторым теплообменниками подают раствор метанола. Потоки конденсата (смесь конденсата, пластовой воды и метанола) из первичного сепаратора и промежуточного сепаратора объединяют и подают в первый разделитель, а из низкотемпературного сепаратора - во второй разделитель. После частичной дегазации потоки конденсата объединяют и отправляют на завод по переработке конденсата. Из первого и второго разделителей раствор метанола поступает на регенерацию.It is known (Bekirov T.M., Lanchakov G.A. Technology for processing gas and condensate. M., "Nedra", 1999, pp. 306-308) a device for preparing a mixture of gaseous hydrocarbons for transportation. The device contains a primary separator designed to separate mechanical impurities, water and hydrocarbon (unstable) condensate from the initial gas stream. From the primary gas separator, the first and second gas-gas heat exchangers pass sequentially, where it is cooled by a reverse gas flow discharged from the top of the low-temperature end-stage separator. An intermediate separator is installed between the first and second heat exchangers, in which the liquid formed as a result of cooling in the first heat exchanger is separated. The gas is then throttled to cool the gas and reduce pressure. The cooled gas enters the specified low-temperature separator. The stripped and drained gas from the low-temperature separator sequentially passes through the second and first heat exchangers and, after cost-accounting measurement, enters the gas manifold. To implement a non-hydrate mode of operation of the installation, a methanol solution is supplied into the gas stream between the first and second heat exchangers. Condensate flows (a mixture of condensate, produced water and methanol) from the primary separator and the intermediate separator are combined and fed to the first separator, and from the low-temperature separator to the second separator. After partial degassing, the condensate flows are combined and sent to the condensate processing plant. From the first and second separators, the methanol solution enters the regeneration.

Недостатком известной установки следует признать сложность ее применения в сложных природно-климатических условиях вдали от систем транспортирования газа и потребителей пропан-бутановой фракции из-за нерешенности проблемы, как утилизации, так и переработки пропан-бутановой фракции.A disadvantage of the known installation should be recognized as the complexity of its use in difficult climatic conditions away from gas transportation systems and consumers of the propane-butane fraction due to the unresolved problems of both utilization and processing of the propane-butane fraction.

Технический результат, получаемый при реализации разработанной установки, состоит в подготовке смеси газообразных углеводородов к транспортировке, в том числе, и в условиях Крайнего Севера.The technical result obtained by the implementation of the developed installation is to prepare a mixture of gaseous hydrocarbons for transportation, including in the Far North.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную установку подготовки смеси газообразных углеводородов для транспортировки. Разработанная установка содержит установленные последовательно магистраль подачи исходного сырьевого потока, первый сепаратор для разделения газообразной фазы и жидкой фазы, разделитель жидкой фазы на отделенный газообразный компонент, скважинную воду, направляемую на утилизацию, и нестабильный конденсат, направляемый на дальнейшую переработку, второй сепаратор, предназначенный для разделения отделенного газообразного компонента на подготовленный газ и нестабильный конденсат, направляемый на дальнейшую переработку, первый рекуперативный теплообменник, на первый вход которого поступает объединенный нестабильный конденсат, при этом первый выход которого по нестабильному конденсату подключен к колонне деэтанизации, выполненной с возможностью подачи нестабильного конденсата как в среднюю, так и в верхнюю части, выход по газу колонны деэтанизации подключен через первый вход эжектора к входу второго сепаратора, выход по жидкой фазе колонны деэтанизации подключен к средней части колонны стабилизации, выход которой по пропан-бутановой фракции подключен через второй рекуперативный теплообменник к первому реактору ароматизации, выход первого реактора ароматизации подключен к входу второго реактора ароматизации, выход которого через указанный второй рекуперативный теплообменник подключен к первому и второму дополнительным сепараторам, первый из которых предназначен для отделения газа регенерации от воды, сбрасываемой на утилизацию, а второй дополнительный сепаратор через третий рекуперативный теплообменник подключен по жидкой фазе к средней части колонны ректификации, выход второго дополнительного сепаратора по газу подключен к указанному первому входу эжектора, выход колонны ректификации по концентрату ароматических углеводородов подключен к магистрали концентрата ароматических углеводородов склада, выход по газу колонны ректификации соединен с верхней частью колонны ректификации, а также с указанным первым входом эжектора, выход первого сепаратора по газовой фазе соединен через второй вход эжектора с входом второго сепаратора, выход колонны стабилизации по стабильному конденсату подключен к магистрали стабильного конденсата склада, между первым сепаратором и первым рекуперативным теплообменником выполнена врезка для подачи ингибитора гидратообразования.To achieve the specified technical result, it is proposed to use the developed installation for preparing a mixture of gaseous hydrocarbons for transportation. The developed installation contains a serial line for supplying the initial feed stream, a first separator for separating the gaseous phase and the liquid phase, a separator of the liquid phase into the separated gaseous component, well water sent for disposal, and unstable condensate sent for further processing, a second separator designed for separation of the separated gaseous component into prepared gas and unstable condensate, sent for further processing, the first recovery a heat exchanger, the first input of which receives combined unstable condensate, the first output of which is connected via an unstable condensate to a deethanization column configured to supply unstable condensate to both the middle and upper parts, the gas output of the deethanization column is connected through the first input ejector to the inlet of the second separator, the liquid phase output of the deethanization column is connected to the middle part of the stabilization column, the output of which is connected through the second through the propane-butane fraction the first recuperative heat exchanger to the first aromatization reactor, the output of the first aromatization reactor is connected to the inlet of the second aromatization reactor, the output of which through the specified second recuperative heat exchanger is connected to the first and second additional separators, the first of which is used to separate the regeneration gas from the water discharged for disposal, and the second additional separator is connected through the third recuperative heat exchanger in the liquid phase to the middle part of the rectification column, the output of the second of the gas separator is connected to the indicated first inlet of the ejector, the outlet of the distillation column for aromatic hydrocarbon concentrate is connected to the aromatic hydrocarbon concentrate main of the warehouse, the gas outlet of the distillation column is connected to the upper part of the distillation column, as well as to the indicated first inlet of the ejector, the output of the first separator is the gas phase is connected through the second input of the ejector to the input of the second separator, the output of the stabilization column for stable condensate is connected to the stable Moisture build warehouses, between the first separator and the first regenerative heat exchanger formed inset for supplying hydrate inhibitor.

В некоторых вариантах реализации между вторым сепаратором и первым рекуперативным теплообменником дополнительно может быть установлен разделитель, предназначенный для отделения ингибитора гидратообразования от нестабильного конденсата, причем выход ингибитора гидратообразования подключен к указанной врезке.In some embodiments, a separator may further be installed between the second separator and the first recuperative heat exchanger to separate the hydrate inhibitor from the unstable condensate, the outlet of the hydrate inhibitor being connected to the sidebar.

Колонны ароматизации могут иметь параллельное подключение двух аналогичных колонн, используемых при проведении регламентных работ на основных колоннах ароматизации.Aromatization columns can have a parallel connection of two similar columns used during routine maintenance on the main aromatization columns.

Разработанное устройство в наиболее предпочтительном варианте реализации приведено на схеме, при этом использованы следующие обозначения: первый сепаратор 1, трехфазный разделитель 2, емкость выветривания 3, первый рекуперативный теплообменник 4, второй низкотемпературный сепаратор 5, эжектор 6, второй разделитель 7, колонна деэтанизации 8, теплообменник 9, колонна стабилизации 10, холодильник 11, емкость 12, второй рекуперативный теплообменник 13, первый реактор 14, снабженный катализатором и тепловыми трубами, второй реактор 15, снабженный катализатором и тепловыми трубами, первый воздушный холодильник 16, третий сепаратор 17, колонна 18, теплообменник 19, емкость 20, второй воздушный холодильник 21, третий воздушный холодильник 22, четвертый воздушный холодильник 23, четвертый сепаратор 24.The developed device in the most preferred embodiment is shown in the diagram, with the following notation used: first separator 1, three-phase separator 2, weathering capacity 3, first recuperative heat exchanger 4, second low-temperature separator 5, ejector 6, second separator 7, deethanization column 8, heat exchanger 9, stabilization column 10, refrigerator 11, tank 12, second recuperative heat exchanger 13, first reactor 14 provided with a catalyst and heat pipes, second reactor 15 equipped with a kata lyser and heat pipes, the first air cooler 16, the third separator 17, the column 18, the heat exchanger 19, the tank 20, the second air cooler 21, the third air cooler 22, the fourth air cooler 23, the fourth separator 24.

В предпочтительном варианте реализации разработанное устройство работает следующим образом.In a preferred embodiment, the developed device operates as follows.

Сырьевой поток (продукцию газоконденсатной скважины) направляют в первый сепаратор 1, из которого жидкую фазу отводят в трехфазный разделитель 2. Из указанного разделителя 2 пластовую воду отводят на утилизацию, а нестабильный конденсат отводят в емкость выветривания 3.The feed stream (gas condensate well production) is sent to the first separator 1, from which the liquid phase is diverted to the three-phase separator 2. From the specified separator 2, produced water is diverted for disposal, and unstable condensate is diverted to the weathering tank 3.

Углеводородный газ из первого сепаратора 1 последовательно охлаждают в рекуперативном теплообменнике 4 за счет контакта с охлажденным подготовленным газом, выходящим из второго низкотемпературный сепаратора 5, а также в эжекторе 6 за счет сброса давления на нем. После эжектора 6 в основной поток подготавливаемого газа вводят газ из трехфазного разделителя 2. Перед рекуперативном теплообменником 4 для предотвращения опасности выпадения кристаллогидратов в сырьевой газ для связывания выделяющейся при охлаждении воды впрыскивают ингибитор гидратообразования, в качестве которого используют предпочтительно 90% водный раствор метанола или 80% водный раствор этиленгликоля.Hydrocarbon gas from the first separator 1 is successively cooled in a recuperative heat exchanger 4 by contact with the cooled prepared gas leaving the second low-temperature separator 5, and also in the ejector 6 by relieving pressure on it. After the ejector 6, gas from the three-phase separator 2 is introduced into the main gas stream before the recuperative heat exchanger 4 to prevent the risk of crystalline hydrates falling into the feed gas to bind the water released during cooling, a hydrate inhibitor is used, which is preferably used as a 90% aqueous solution of methanol or 80% aqueous solution of ethylene glycol.

Охлажденную до температуры - 5÷-40°C газожидкостную смесь подают в низкотемпературный сепаратор 5, из которого подготовленный газ после подогрева в рекуперативном теплообменнике 4 поступает в транспортный газопровод. Жидкую фазу из низкотемпературного сепаратора 5 разделяют во втором разделителе 7 на насыщенный водой ингибитор кристаллообразования и нестабильный конденсат. Ингибитор после отделения излишней воды на установке регенерации рециркулируют в поток газа после первого сепаратора 1, а нестабильный конденсат подают в емкость выветривания 3 с нестабильным конденсатом из трехфазного разделителя 2.Cooled to a temperature of -5 ÷ -40 ° C, the gas-liquid mixture is fed into a low-temperature separator 5, from which the prepared gas, after heating in the recuperative heat exchanger 4, enters the transport gas pipeline. The liquid phase from the low temperature separator 5 is separated in the second separator 7 into a water-saturated crystallization inhibitor and an unstable condensate. The inhibitor after separating the excess water at the regeneration unit is recycled to the gas stream after the first separator 1, and the unstable condensate is fed into the weathering tank 3 with the unstable condensate from the three-phase separator 2.

Нестабильный конденсат из емкости выветривания 3 разделяют на два потока, один из которых используют для орошения колонны деэтанизации 8, а второй - как питание этой колонны деэтанизации 8 после нагрева в теплообменнике 9. Газ выветривания из емкости выветривания 3 и газ деэтанизации из колонны деэтанизации 8 утилизируют в эжекторе 6.The unstable condensate from the weathering tank 3 is divided into two streams, one of which is used to irrigate the deethanization column 8, and the second as the power of this deethanization column 8 after heating in the heat exchanger 9. The weathering gas from the weathering tank 3 and the deethanization gas from the deethanization column 8 are utilized in the ejector 6.

Деэтанизированный (освобожденный от метана и этана) конденсат от низа колонны деэтанизации 8 отводят на ректификацию в колонну стабилизации 10. Стабильный конденсат от низа колонны стабилизации 10 охлаждают в теплообменнике 9 и отводят на склад. Пары верха колонны стабилизации 10 конденсируют в холодильнике 11 и собирают в емкости 12, откуда насосом часть полученной пропан-бутановой фракции направляют в виде орошения на верх колонны стабилизации 10, а балансовую часть пропан-бутановой фракции направляют на переработку.The deethanized (freed from methane and ethane) condensate from the bottom of the deethanization column 8 is removed for rectification to the stabilization column 10. The stable condensate from the bottom of the stabilization column 10 is cooled in the heat exchanger 9 and taken to a warehouse. The vapors of the top of the stabilization column 10 are condensed in the refrigerator 11 and collected in a container 12, from where a pump part of the obtained propane-butane fraction is sent as irrigation to the top of the stabilization column 10, and the balance part of the propane-butane fraction is sent for processing.

Для поддержания температурного режима низа колонн деэтанизации 8 и стабилизации 10 в их кубовые части подводят тепловую энергию - соответственно Q₁ и Q₂.To maintain the temperature regime of the bottom of the columns of deethanization 8 and stabilization 10 heat energy is introduced into their bottom parts — Q ₁ and Q _2, respectively.

Пропан-бутановую фракцию после предварительного нагрева в теплообменнике 13 для осуществления процесса дегидроциклодимеризации вводят последовательно в два реактора ароматизации, снабженный катализатором и тепловыми трубами для поддержания адиабатического режима работы: сначала в 14 для преобразования бутана в соединения ароматического ряда при температуре от 470 до 500°C, а затем в 15 для превращения пропана в соединения ароматического ряда при температуре от 510 до 540°C.After preheating in the heat exchanger 13 for the dehydrocyclodimerization process, the propane-butane fraction is introduced sequentially into two aromatization reactors equipped with a catalyst and heat pipes to maintain adiabatic operation: first, at 14, to convert butane to aromatic compounds at temperatures from 470 to 500 ° C and then at 15 to convert propane to aromatic compounds at a temperature of 510 to 540 ° C.

Для поддержания соответствующего режима в реакторы 14 и 15 дополнительно подводят тепловую энергию - соответственно Q₃ и Q₄.To maintain the appropriate regime, thermal energy is additionally supplied to reactors 14 and 15 — Q ₃ and Q _4, respectively.

Полученные продукты реакции (катализат) охлаждают в теплообменнике 13 и первом воздушном холодильнике 1 6, после чего жидкую фазу отделяют от неконденсирующихся газов в третьем сепараторе 17. Газы отводят на утилизацию в эжектор 6, а жидкую фазу подают на ректификацию в колонну 18 после предварительного нагрева в теплообменнике 19. Температуру низа колонны 18 обеспечивают подачей дополнительной тепловой энергии Q₅, а температуру верхней части колонны 18 регулируют подачей орошающей жидкой фазы из емкости 20 насосом. Жидкость для орошения получают путем конденсации во втором воздушном холодильнике 21 паров верха колонны 18 (в основном, непрореагировавшей части пропан-бутановой фракции). Избыток пропан-бутановой фракции возвращают в сырьевой поток перед реакторами. Готовый продукт - концентрат углеводородов ароматического ряда - после охлаждения в теплообменнике 19 и третьем воздушном холодильнике 22 направляют на склад.The resulting reaction products (catalysis) are cooled in a heat exchanger 13 and a first air cooler 1 6, after which the liquid phase is separated from non-condensable gases in the third separator 17. The gases are taken away for disposal to the ejector 6, and the liquid phase is fed to the rectification 18 in the column after preheating in the heat exchanger 19. The temperature of the bottom of the column 18 is provided by supplying additional thermal energy Q ₅ , and the temperature of the upper part of the column 18 is controlled by the pump irrigating liquid phase from the tank 20. The irrigation fluid is obtained by condensation in a second air cooler 21 vapors of the top of the column 18 (mainly unreacted parts of the propane-butane fraction). The excess propane-butane fraction is returned to the feed stream in front of the reactors. The finished product - a concentrate of aromatic hydrocarbons - after cooling in the heat exchanger 19 and the third air cooler 22 is sent to the warehouse.

Регенерацию катализатора в реакторах 14 и 15 осуществляют при температуре 500-550°C подачей азото-воздушной смеси после предварительного ее нагрева в теплообменнике 13 отработанными продуктами регенерации. Выходящие газы регенерации охлаждают в теплообменнике 13 и четвертом воздушном холодильнике 23, а затем разделяют в сепараторе 24, сконденсировавшуюся жидкость (в основном, воду) сбрасывают на утилизацию, а газовую фазу отводят на рассеивание в атмосфере.The regeneration of the catalyst in the reactors 14 and 15 is carried out at a temperature of 500-550 ° C by feeding a nitrogen-air mixture after its preliminary heating in the heat exchanger 13 by the spent regeneration products. The exhaust regeneration gases are cooled in a heat exchanger 13 and a fourth air cooler 23, and then separated in a separator 24, the condensed liquid (mainly water) is discharged for disposal, and the gas phase is diverted to dispersion in the atmosphere.

Применение разработанного способа позволяет:Application of the developed method allows you to:

- отказаться от использования дорогостоящих и занимающих большую площадь товарных парков и устройств налива сжиженной пропан-бутановой фракции на давление 2,0 МПа за счет переработки ее в стабильную жидкость - концентрат ароматических углеводородов - и углеводородный газ;- abandon the use of expensive and large-area freight fleets and devices for loading liquefied propane-butane fraction at a pressure of 2.0 MPa due to its processing into a stable liquid - aromatic hydrocarbon concentrate - and hydrocarbon gas;

- полученный углеводородный газ вернуть в основной поток газа.- the resulting hydrocarbon gas is returned to the main gas stream.

Разработанный способ наиболее целесообразно использовать на отдаленных газоконденсатных и нефтегазовых месторождениях при сложных аспектах обустройства этих месторождений: суровых природно-климатических условиях, наличие вечной мерзлоты, полное отсутствие инфраструктуры, отдаленности от систем транспорта и потребителей пропан-бутановой фракции.The developed method is most appropriate to use in remote gas condensate and oil and gas fields with complex aspects of the arrangement of these fields: harsh climatic conditions, the presence of permafrost, a complete lack of infrastructure, remoteness from transport systems and consumers of propane-butane fraction.

Claims

1. Installation for the preparation of a mixture of gaseous hydrocarbons for transportation, characterized in that it contains sequentially installed main supply line of the feed stream, a first separator for separating the gaseous phase and the liquid phase, a liquid phase separator for the separated gaseous component, well water for disposal, and unstable condensate sent for further processing, a second separator designed to separate the separated gaseous component into the prepared gas unstable condensate, which is sent for further processing, the first recuperative heat exchanger 4, the first input of which receives the combined unstable condensate, the first output of which through unstable condensate through a recuperative heat exchanger 9 is connected to a deethanization column configured to supply unstable condensate to both medium and and in the upper part, the gas output of the deethanization column is connected through the first input of the ejector to the input of the second separator, the output of the liquid phase of the deethany column The unit is connected to the middle part of the stabilization column, the output of which through the propane-butane fraction is connected through the second recuperative heat exchanger 13 to the first aromatization reactor, the output of the first aromatization reactor is connected to the inlet of the second aromatization reactor, the output of which through the specified second recuperative heat exchanger 13 is connected to the separators 24 and 17, the first of which is designed to separate the regeneration gas from the water discharged for disposal, and the second separator through the third recuperative heat exchanger 19 is connected n in the liquid phase to the middle part of the distillation column, the output of the second additional gas separator is connected to the indicated first inlet of the ejector, the output of the distillation column for aromatic hydrocarbon concentrate is connected to the aromatic hydrocarbon concentrate main of the warehouse, the gas outlet of the distillation column is connected to the upper part of the distillation column, and also with the indicated first input of the ejector, the output of the first separator in the gas phase is connected through the second input of the ejector to the input of the second separator, the output of the columns Stabilization of stable condensate through a recuperative heat exchanger 9 is connected to the stable condensate line of the warehouse, an insert was made between the first separator and the first recuperative heat exchanger 4 to supply a hydrate inhibitor.

2. The device according to claim 1, characterized in that between the second separator and the first recuperative heat exchanger a separator is additionally installed, designed to separate the hydrate inhibitor from the unstable condensate, and the output of the hydrate inhibitor is connected to the indicated inset.