9.1.2. Стабилизация в ректификационных колоннах

Сбор и утилизация газов дегазации конденсата связаны с большими энергетическими затратами и при больших объемах перерабатываемого конденсата применяют стабилизацию с использованием ректификационных колонн, которая имеет ряд преимуществ по сравнению со стабилизацией дегазацией:

• проведение предварительной сепарации и деэтанизации нестабильного конденсата при высоких давлениях облегчает утилизацию газовых потоков;

• возможно производство сжиженных газов, отвечающих требованиям ГОСТ Р 52097 и ГОСТ Р 51104, без применения искусственного холода;

• рационально используется пластовая энергия нестабильного конденсата;

• стабильный конденсат имеет низкое давление насыщенных паров, что снижает его потери при транспортировании и хранении.

Первая установка стабилизации конденсата (УСК), где для получения товарного конденсата был использован процесс ректификации, введена в эксплуатацию на Сосногорском ГПЗ.

На современных установках обычно применяют комбинирование про­цессов сепарации и ректификации («закрытая система» сбора), что позволяет повысить технологическую гибкость процесса стабилизации и уменьшить энергозатраты. Ректификация осуществляется как в одной ко­лонне (деэтани­зация), так и в двух колоннах (полная стабилизация: первая колонна – деэтанизация, вторая – дебутанизация). Имеются ректифика­цион­ные уста­новки, на которых полная стабилизация осуществляется в одной колонне.

Деэтанизация. На рис. 9.2 приведена принципиальная технологическая схема установки деэтанизации конденсата (УДК) Уренгойского завода по переработке газового конденсата, на которой осуществляется деэтанизация конденсатов промысловых ступеней сепарации (на рисунке не показаны). Нестабильные конденсаты обеих ступеней сепарации с промысла подаются на УДК общим потоком во входной сепаратор 1. Ректификационная колонна-деэтанизатор оборудована 37-ю ситчатыми тарелками и работает под давлени-

Рис. 9.2. Принципиальная технологическая схема УДК

Уренгойского ЗПК:

1 – входной разделитель; 2 – рекуперативный теплообменник; 3 – деэтанизатор; 4 – печь; 5 – воздушные холодильники; 6 – насос; I – нестабильный конденсат; II – газ выветривания; III – частично дегазированный конденсат; IV – газ деэтанизаци; V – стабильный конденсат

ем 2,5 – 3,0 МПа. Нагретое до 90 – 140 ⁰С сырье подается в нее на 20, 22 или 24-ую тарелки (считая сверху). Основной товарный продукт установки – деэтанизированный конденсат, который направляется на дальнейшую переработку. Другим продуктом установки является газ деэтанизации, к которому особых требований не предъявляется, за исключением того, что содержание в нем углеводородов С₅₊ не должно превышать 2 % мас.

Возможен также вариант деэтанизации с раздельной подачей конденсатов первой и второй ступеней промысловой сепарации в колонну - деэтанизатор. В этом варианте конденсат первой ступени нагревается и подается в среднюю часть колонны. Конденсат второй ступени полностью или частично подается на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения. В случае частичного использования этого конденсата в качестве орошения остальная его часть нагревается и подается в колонну совместно с конденсатом первой ступени.

Деэтанизацию газового конденсата можно проводить по следующей схеме: 70 – 90 % нестабильного конденсата направляют в среднюю питательную секцию колонны, а 10-30 % – в верхнюю питательную секцию, расположенную между верхней тарелкой и средней питательной секцией. В поток нестабильного конденсата, вводимого в среднюю питательную секцию, подают 10-60 % от общего количества острого орошения колонны. Осуществление такой технологии позволит уменьшить энергозатраты и повысить качество деэтанизации конденсата.

Также возможно часть острого орошения колонны – деэтанизатора нагревать и использовать в качестве горячей струи этой же колонны.

Для улучшения условий конденсации углеводородов С₃₊ из газов деэтанизации при помощи обычных хладоагентов (воздуха и воды) и создания стабильного потока острого орошения колонны – деэтанизатора в шлемовую трубу колонны вводят жидкую пропан-бутановую фракцию. Такой ввод предполагает повысить эффективность разделения газа деэтанизации и конденсата и, тем самым, в первом уменьшить содержание углеводородов С₃₊, а во втором – уменьшить содержание метана и этана.

Полная стабилизация. Полная стабилизация газовых конденсатов предполагает ректификационное практически полное удаление из них углеводородов до С₄ включительно. На практике используется несколько вариантов построения технологических схем полной стабилизации (обычно они также комбинируются с процессом дегазации).

Одна из таких схем приведена на рис. 9.3.

Рис. 9.3. Принципиальная технологическая схема УСК по двухколонной схеме:

1 – входной сепаратор; 2 – теплообменники; 3 – абсорбционно-отпарная колонна; 4 – трубчатые печи; 5 – стабилизационная колонна; 6 – конденсатор-холодильник; 7 – холодильники воздушного охлаждения; 8 – ёмкость ректификата; 9 – насосы; I – нестабильный конденсат; II – стабильный конденсат; III – сухой газ (С1+С2); IV – пропан-бутановая фракция

Первой ступенью стабилизации по этой схеме является дегазация конденсата в сепараторе 1. Отсепарированная жидкость из сепаратора разделяется на два потока. Один из них нагревается в теплообменнике 2 и поступает в питательную секцию абсорбционно-отпарной колонны 3 (АОК), другой в качестве орошения подается на верхнюю тарелку АОК. Технологический режим в АОК следующий: давление 1,9 – 2,5 МПа; температура вверху 15 – 20 ⁰С; внизу – 170-180 ⁰С. Ректификатом (верхним продуктом) АОК является фракция, состоящая в основном из метана и этана (III), остатком – деэтанизированный конденсат. Обычно газ сепарации из сепаратора 1 объединяют с верхним продуктом АОК и после дожатия в компрессоре направляют в магистральный газопровод. Деэтанизированный конденсат из АОК направляют в стабилизатор 5, работающий по схеме полной ректификационной колонны. С верха стабилизатора 5 отбирают пропан-бутановую фракцию (ПБФ) или широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ) IV, а из куба колонны отводят стабильный конденсат II. Давление в стабилизаторе составляет 1,0 – 1,6 МПа. Для подвода тепла в кубы колонн 3 и 5 используют трубчатые печи.

На усовершенствованных установках стабилизации конденсата для повышения технологической гибкости и возможности переработки облегченного по фракционному составу конденсата из-за истощения месторождения газ сепарации из сепаратора 1 нагревают и подают в АОК как отдувочный газ. Использование в качестве отдувочного газа сепарации позволяет в нижней части АОК снизить парциальное давление компонентов С₃₊, вследствие чего снижаются необходимое паровое число и количество тепла, подводимого в трубчатой печи.

По другому варианту построения технологической схемы полной стабилизации в первой по ходу конденсата колонне проводят процесс деэтанизации (давление не более 2,6 МПа, температура верха и низа соответственно не выше +10 и 165 ⁰С). Во второй колонне (давление не выше 1,3 МПа, температура верха и низа соответственно 90 – 130 ⁰С и не более 255 ⁰С), соединенной с первой колонной по остатку и являющейся дебутанизатором, в качестве ректификата получают ШФЛУ, а остатком – стабильный газовый конденсат. Такая схема реализована также на Уренгойском заводе по переработке газового конденсата.

На Астраханском ГПЗ полная стабилизация конденсата осуществляется по одноколонной схеме следующим образом. Дегазированный и обессолен­ный конденсат на установке разделяется на два потока. Первый поток в количестве до 40 % от общего количества подается на верхнюю тарелку колонны-стабилизатора, а второй нагревается в рекуперативных теплообменниках и подается на 8-ую тарелку (считая снизу) этой же колонны. В колонне-стабилизаторе из конденсата при давлении 1,5–1,6 МПа, температуре верха 40-55 ⁰С и температуре куба 245-260 ⁰С отгоняются сероводород, диоксид углерода и углеводороды до С₄ включительно (в том числе и оставшиеся после дегазации метан и этан).

Колонна-стабилизатор оборудована 19-ю клапанными тарелками. Тепло в куб колонны подводится при помощи горячей струи, нагреваемой в трубчатой печи, при этом куб разделен вертикальной перегородкой на два отсека: из одного отсека, куда стекает флегма с нижней тарелки, забирается горячая струя и после трубчатой печи подается во второй отсек, откуда стабильный конденсат после охлаждения выводится с установки. Конструкция 15-й и 17-й тарелок позволяет выводить из колонны отпаренную из конденсата воду.