- •Г.В. Тараканов, а.К. Мановян основы технологии переработки природного газа и конденсата
- •Введение
- •Сырье и продукция газоперерабатывающих заводов
- •1.1. Основные физико-химические характеристики сырья
- •1.1.1. Природные газы
- •1.1.2. Газовые конденсаты
- •1.2. Классификация продукции газоперерабатывающих заводов
- •Показатели качества газовых конденсатов некоторых месторождений России [5]
- •1.3.3. Сжиженные газы
- •1.3.2. Широкая фракция легких углеводородов
- •Газы углеводородные сжиженные топливные (по гост р 52087)
- •Газы углеводородные сжиженные, поставляемые на экспорт (по гост р 51104)
- •1.3.4. Стабильный газовый конденсат
- •Требования к показателям качества стабильного газового конденсата
- •1.3.5. Продукты переработки газового конденсата
- •Требования качества к газоконденсатному дизельному топливу широкого фракционного состава (ту 51-28-86)
- •Основные требования к качеству топочных и флотских мазутов по гост 10585
- •Технические требования к сере по гост 127
- •Гранулометрический состав комовой, гранулированной и молотой серы 1-4 классов по гост 127
- •1.3.6. Газовая сера
- •1.3.7. Одорант
- •Методы определения и расчета основных физико-химических свойств природного газа, конденсата и продуктов их переработки
- •2.1. Компонентный состав газа
- •Компонентный состав природного газа Астраханского газоконденсатного месторождения
- •2.2. Фракционный состав газового конденсата и жидких продуктов его переработки
- •Фракционный состав по итк газового конденсата Астраханского газоконденсатного месторождения
- •2.3. Плотность
- •2.4. Молекулярная масса
- •2.5. Энтальпия
- •2.6. Константа фазового равновесия
- •Технологические установки сепарации пластовой смеси
- •3.1. Классификация и принципиальные технологические схемы установок сепарации
- •3.1.1. Гравитационные сепараторы
- •3.1.2. Инерционные сепараторы
- •3.1.3. Центробежные сепараторы
- •3.1.4. Фильтрующие сепараторы
- •3.2. Принципы технологического расчёта гравитационных трехфазных сепараторов
- •Технологические установки очистки газов от сероводорода и диоксида углерода
- •4.1. Классификация установок очистки газов и применяемые поглотители
- •4.2. Технология аминовой очистки газов
- •4.2.1. Химизм процесса очистки газа алканоламинами
- •4.2.2. Технологические схемы и режимы процесса
- •4.2.3. Влияние параметров на процесс
- •4.2.4. Пенообразование в аминовых растворах и борьба с ним
- •4.2.5. Принципы технологического расчета основных аппаратов установок аминовой очистки
- •4.3. Основы технологии очистки газа физическими абсорбентами
- •4.4. Краткие сведения о технологии очистки растворами солей щелочных металлов и аминокислот
- •Технологические установки осушки газов от влаги
- •5.1. Влагосодержание природного газа и способы его осушки
- •Основные преимущества абсорбционных и адсорбционных процессов осушки газа
- •5.2. Абсорбционная осушка газов
- •5.2.1. Принципиальная схема и технологический режим процесса
- •5.2.2. Применяемые абсорбенты
- •5.2.3. Влияние различных параметров и процесс абсорбционной осушки
- •5.2.4. Принципы расчета процесса гликолевой осушки газа
- •5.3. Адсорбционная осушка газов
- •5.3.1. Принципиальная схема процесса
- •5.3.2. Адсорбенты и технологический режим стадии адсорбции
- •5.3.3. Технологический режим стадий десорбции и охлаждения
- •5.3.4. Влияние физико-химических характеристик осушаемого газа на процессы адсорбции и регенерации
- •5.3.5. Принципы технологического расчета адсорберов
- •5.4. Комбинированные способы осушки газа
- •Технологические установки отбензинивания газов
- •6.1. Классификация методов отбензинивания газов
- •6.2. Извлечение тяжелых углеводородов методом низкотемпературной сепарации
- •6.3. Извлечение тяжелых углеводородов методом низкотемпературной конденсации
- •6.4. Технология абсорбционного отбензинивания газов
- •6.4.1. Применяемые абсорбенты
- •6.4.2. Влияние основных факторов на процессы абсорбции и десорбции
- •6.4.3. Технологические схемы установок
- •6.4.4. Принципы расчета абсорберов и десорберов
- •6.5. Краткие сведения о технологии адсорбционного отбензинивания газов
- •Основы технологии производства газовой серы
- •7.1. Химизм получения элементарной серы
- •7.2. Влияние основных параметров на процесс получения серы методом Клауса
- •7.3. Катализаторы процесса Клауса
- •7.4. Технологическая схема и режим процесса
- •Характеристика катализаторов процесса Клауса французской фирмы "Рон-Пуленк"
- •Ориентировочные границы применимости той или иной модификации процесса Клауса
- •7.5. Краткие сведения о доочистке отходящего газа установок Клауса
- •Процессы доочистки, основанные на реакции Клауса
- •Основные параметры технологического режима и показатели работы установки Клауса (рис. 7.2)
- •7.5.2. Процессы, основанные на превращении сернистых соединений в один компонент
- •Переработка широкой фракции легких углеводородов
- •8.1. Варианты переработки
- •8.2. Краткие основы технологии очистки широкой фракции легких углеводородов от сернистых соединений
- •8.3. Ректификационное разделение широкой фракции легких углеводородов
- •8.3.1. Классификация и принципы построения технологических схем газофракционирующих установок
- •Затраты на выделение различных компонентов на гфу (% от общей суммы затрат на установке)
- •8.3.2. Влияние основных параметров на процесс ректификации
- •8.3.3. Принципы технологического расчета ректификационных колонн гфу
- •Стабилизация газовых конденсатов
- •9.1. Технология стабилизации газового конденсата
- •9.1.1. Многоступенчатая дегазация
- •9.1.2. Стабилизация в ректификационных колоннах
- •9.2. Особенности процесса и борьба с коррозией на установках стабилизации сернистых газовых конденсатов
- •Производство технического углерода из природного газа и газового конденсата
- •10.1. Назначение и основные физико-химические свойства технического углерода
- •10.3. Химизм и механизм получения технического углерода
- •10.2. Сырье для производства технического углерода
- •10.4. Способы получения технического углерода
- •10.4.1. Печной способ
- •10.4.2. Канальный (диффузионный) способ
- •Выделение гелия из природного газа
- •11.1. Области применения и основные физико-химические свойства гелия
- •11.2. Основы технологии производства гелия
- •11.2. 1. Получение гелия абсорбцией фторсодержащими соединениями
- •11.2.2. Получение гелия гидратообразованием
- •11.2.3. Получение гелия мембранной технологией
- •11.2.4. Криогенный способ получения гелия
- •Основные принципы технологии сжижения природного газа
- •12.1. Области применения сжиженного газа
- •12.2. Основы технологии сжижения газа
- •12.2.1. Установка сжижения природного газа с каскадным циклом на трех хладоагентах
- •12.2.2. Установка сжижения природного газа с однопоточным циклом на многокомпонентной смеси
- •12.2.3. Установка сжижения природного газа с каскадным однопоточным циклом и предварительным пропановым охлаждением
- •12.3. Хранение сжиженного газа
- •Краткие сведения по технологиям производства синтетичеких жидких топлив и водорода
- •13.1. Технология производства сжт из природного газа
- •Составы продуктов синтеза Фишера-Тропша в реакторах различных типов
- •13.2. Технология производства водорода из природного газа
- •Условные сокращения и обозначения
- •Литература
- •Критические температура, давление и фактор ацентричности некоторых газов
- •Фактор сжимаемости простых веществ z(0)
- •Поправочная функция z(1) для фактора сжимаемости чистых веществ
- •Значения коэффициентов d1, d2, d3, d4
- •414025, Г. Астрахань, ул. Татищева, 16
1.1.2. Газовые конденсаты
Газ многих месторождений выносит газовый конденсат, содержащий углеводороды от С5Н12 до С20Н42 в количестве 5-400 г/м3 газа. Основные физико-химические характеристики газовых конденсатов некоторых газоконденсатных месторождений приведены в табл. 1.2. [5]. Из данных табл.1.2 видно, что газовые конденсаты выкипают в интервале температур от 25 до 360 0С и выше, при этом некоторые конденсаты имеют более высокую температуру начала кипения (103-210 0С), а другие - более низкую температуру конца кипения (197-234 0С).
Конденсаты разных месторождений сильно различаются по групповому химическому составу и содержанию общей серы. По содержанию общей серы резко выделяются конденсаты Оренбургского (1,18 % мас.), Астраханского (1,37 % мас.) и Карачаганакского (0,8 % мас.) месторождений.
Газовые конденсаты являются существенным ресурсом углеводородного сырья. Их суммарная добыча сейчас достигает 25-28 млн.т/год, что в среднем по России составляет примерно 40 г на 1 м3 добываемого газа.
1.2. Классификация продукции газоперерабатывающих заводов
Продукция, вырабатываемая на газоперерабатывающих заводах (ГПЗ) и газопромысловых установках (ГПУ), условно подразделяется на пять групп.
В первую группу входят газовые смеси, используемые как топливо. В этих газовых смесях основным компонентом является метан. В качестве других компонентов в состав смесей входят другие углеводороды, диоксид углерода, азот, сернистые соединения, суммарное содержание которых достигает нескольких процентов. Содержание сернистых соединений в газовых топливных смесях регламентируется, а содержание углеводородов – нет.
Таблица 1.2
Показатели качества газовых конденсатов некоторых месторождений России [5]
Газоконденсат |
Плотность при 20С, кг/м |
Вязкость кинематическая при 20С, мм/с |
Температура застывания, С |
Содержание, % мас. |
Выход фракций (С), % мас. |
|||||||
серы общей |
парафина |
смол силикагелевых |
асфальтенов |
ванадия, мкг/г |
никеля, мкг/г |
н.к.-180 |
180-350 |
выше 350 |
||||
Астраханский |
811,2 |
2,9 |
-24 |
1,4 |
2,2/57 |
2,9 |
0 |
0,2 |
- |
41,5 |
34,4 |
22,4 |
Братский |
724,4 |
1,1 |
-60 |
0,03 |
следы |
следы |
0 |
- |
- |
54,4 |
33,7 |
2,3 |
Верхне-Чонский |
716,8 |
0,9 |
-60 |
0,14 |
0,2/51 |
2,0 |
следы |
- |
- |
76,8 |
23,2 |
- |
Герасимовский |
719,8 |
- |
-70 |
0,005 |
следы |
1,8 |
0,4 |
- |
- |
80,0 |
12,5 |
7,5 |
Губкинский |
786,2 |
1,9 |
-26 |
0,25 |
3,2/51 |
6,0 |
0,4 |
- |
- |
41,6 |
27,1 |
26,0 |
Заполярный |
732,6 |
0,8 |
-53 |
0 |
1,0/50 |
0 |
0 |
- |
- |
70,6 |
29,4 |
- |
Ингушский |
717,7 |
0,8 |
-60 |
0,007 |
0,38 |
2,9 |
0 |
- |
- |
83,4 |
16,6 |
- |
Калиновый |
737,6 |
0,98 |
-72 |
0,014 |
следы |
0 |
0 |
- |
- |
72,3 |
22,8 |
4,9 |
Ковыктинский |
722,1 |
0,9 |
-60 |
0,12 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
65,3 |
- |
5,1 |
Комсомольский |
773,5 |
1,2 |
-60 |
0,11 |
0,9 |
1,1 |
0 |
- |
- |
74,1 |
- |
9,04 |
Краснодарский |
774,0 |
1,8 |
-28 |
0,04 |
5,9/50 |
2,9 |
0 |
- |
- |
46,9 |
31,6 |
17,9 |
Малоямальский |
760,3 |
1,0 |
-42 |
0,01 |
- |
следы |
0 |
- |
- |
75,5 |
23,2 |
- |
Нурминский |
752,3 |
0,99 |
-60 |
0,01 |
- |
0 |
0 |
- |
- |
85,7 |
13,1 |
- |
Ныдинский |
750,1 |
0,9 |
-43 |
0,05 |
- |
- |
- |
- |
- |
68,0 |
28,3 |
- |
Русановский |
771,7 |
1,4 |
-30 |
0,04 |
0 |
0 |
0 |
0,1 |
- |
50,3 |
|
7,64 |
Таас-Юряхский |
661,0 |
0,6 |
-60 |
0,04 |
0,24 |
0,12 |
0 |
- |
- |
83,0 |
|
1,95 |
Тарасовский |
760,0 |
1,2 |
-60 |
0,08 |
3,1/51 |
1,9 |
0 |
- |
- |
53,4 |
27,2 |
13,8 |
Уренгойский |
801,8 |
2,3 |
-2 |
0,03 |
3,4/53 |
0 |
0 |
- |
- |
41,9 |
37,1 |
14,2 |
Шамановский |
704,9 |
0,8 |
-60 |
0,03 |
следы |
следы |
0 |
- |
- |
79,5 |
|
3,06 |
Штокмановский |
792,1 |
1,4 |
-54 |
0,04 |
- |
0 |
0 |
0,1 |
- |
53,5 |
|
8,97 |
Ямбургский |
792,8 |
0,95 |
-60 |
0,02 |
следы |
0 |
0 |
- |
- |
73,0 |
24,08 |
- |
Ярактинский |
704,5 |
0,75 |
-60 |
0,025 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
63,6 |
|
7,09 |
Примечания. -в знаменателе указана температура плавления парафина, С; - 280С; -180-к.к.; 4-300С; 5-200С; 6-245С; 7-260С; 8-180-к.к.;9-240С.
Вторая группа включает в себя газообразные технические чистые углеводороды (этан, пропан, бутаны) и гелий, а также смеси газовых компонентов определенного состава.
Третья группа состоит из углеводородов, относящихся ко второй группе, но в сжиженном виде, жидкого гелия и широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ). Общим признаком этой группы является то, что в жидком состоянии при 20 0С эти газы находятся при определенном избыточном давлении.
В четвертую группу входят продукты, находящиеся в нормальных условиях в жидком состоянии, такие как газовый конденсат и продукты его переработки.
К пятой группе относятся твердые продукты переработки природного газа – технический углерод и газовая сера.
Все продукты, входящие в состав вышеперечисленных групп, отличаются углеводородным составом, содержанием в них воды, механических примесей, диоксида углерода и сернистых соединений, температурами кипения и застывания и др.
1.3. Требования к качеству товарных продуктов
1.3.1. Товарный газ
В настоящее время товарные газы, подаваемые в магистральные газопроводы, должны отвечать требованиям ОСТ 51.40, основные из которых приведены в табл. 1.3.
При установлении показателей качества газов за основу взяты следующие условия:
- газ при транспортировании не должен вызывать коррозию.
Таблица 1.3
Требования к качеству товарного природного газа,
подаваемого в газопроводы
Показатель |
Климатический район* |
|||
умеренный |
холодный |
|||
л |
з |
л |
з |
|
Точка росы, 0С, не выше: |
|
|
|
|
по влаге |
0 |
-5 |
-10 |
-20 |
по углеводородам |
0 |
0 |
-5 |
-10 |
Содержание кислорода, % об., не более |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
Содержание, г/м3, не более: |
|
|
|
|
сероводорода |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
серы тиоловой |
0,036 |
0,036 |
0,036 |
0,036 |
механических примесей |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
трубопроводов, арматуры, приборов и др. (содержание механических примесей, сероводорода, тиоловой (меркаптановой) серы и кислорода);
- качество газа должно обеспечивать его транспортирование в однофазном газообразном состоянии (точки росы газа по влаге и углеводородам);
- товарный газ не должен вызывать осложнений у потребителя при его использовании.
