Извлечение тяжелых углеводородов из газов с применением абсорбционных процессов

Абсорбционные процессы являются одним из основных при пе­реработке природных и нефтяных газов.

В то время, когда основной задачей переработки газа было извлечение из него пропана и бутанов, абсорбция считалась ведущим процессом газопереработки. Лишь с возрастанием потребности в этане — пиролизном сырье — процесс низкотемпе­ратурной конденсации с различными холодильными циклами, в том числе на основе изоэнтропийного расширения с приме­нением турбодетандерных агрегатов, потеснил абсорбционные процессы на второй план.

Тем не менее в ряде случаев абсорбционные процессы явля­ются высокоэффективными при переработке природных и неф­тяных газов; например, при наличии в сырье парафинистых уг­леводородов с высокими температурами застывания. Охлаж­дение такого газа до более низких температур может вызвать осложнения в работе газоперерабатывающих установок. В то­же время, подбирая соответствующие абсорбент и режим про­цесса, можно достичь глубокого извлечения целевых компонен­тов из газа при плюсовых температурах. Абсорбция эффектив­на при эксплуатации газоконденсатных месторождений сайклинг-процессом: в этом случае процесс можно вести под дав­лением 10—12 МПа, что позволит достичь экономию энергия на дожатие сухого газа при закачке его в пласт, а так­же для тонкой очистки газа (на Оренбургском ГПЗ процесс низкотемпературной абсорбции используется для тонкой очист­ки газа от тиолов).

Для повышения степени извлечения тяжелых углеводородов на практике применяют также процесс абсорбции в потоке, где абсорбером служит трубопровод, а абсорбентом — частично разгазированный нестабильный конденсат.

Основные требования к качеству абсорбентов и технологическим схемам абсорбционных установок

Требования к качеству абсорбента. Абсорбенты, предназначен­ные для извлечения из газа тяжелых углеводородов и разных примесей, должны отвечать следующим общим требованиям:

-л) температура помутнения и застывания должна быть на несколько градусов ниже самой низкой рабочей температуры в системе, при несоблюдении этого условия возможно засты­вание абсорбента при его охлаждении;

б) абсорбенты не должны содержать сернистые соединения, которые могут разлагаться в условиях высоких температур в отпарных колоннах и десорберах. При обычной температуре сернистые соединения не вызывают увеличения скорости кор­розии оборудования. Однако в цикле десорбции, когда абсор­бент нагревается до высоких температур, происходит выде­ление из него сернистых соединений, часть которых разлагает­ся с образованием элементной серы. В результате скорость коррозии оборудования резко возрастает. Кроме того, серни­стые соединения загрязняют товарную продукцию установок переработки газа;

в) наличие смолы и механических примесей, которые осаж­даются на поверхностях оборудования, контактных устройств и коммуникаций снижает эффективность работы установок;

г) желательно, чтобы абсорбенты имели узкие интервалы кипения: не больше 100 °С, предпочтительнее 50 — 70 °С. Этот показатель обеспечивает стабильность состава и, следователь-до, постоянную поглотительную емкость абсорбента при дли­тельном периоде эксплуатации;

д) содержание непредельных углеводородов должно быть минимальным, так как они полимеризуются при нагреве и воз­действии кислорода воздуха;

е) отношение плотности к молекулярной массе является од­ним из основных показателей, определяющим массовый удель­ный расход циркулирующего абсорбента. Кроме того, чем больше плотность абсорбента, тем легче происходит его сепа­рация, т. е. выделение из газовой фазы, следовательно, меньше и унос в виде капель и тумана;

ж) должны иметь большую избирательность в отношении целевых компонентов, извлекаемых из газа.

з) потери абсорбента в паровой фазе прямо пропорциональ­ны давлению насыщенных паров. Унос большего количества абсорбента с отработанным газом может привести к конденса­ции части абсорбента при транспортировании газа и снижать эффективность работы газотранспортных систем, поэтому значения давлений насыщенных паров должны быть небольшими; и) абсорбенты должны иметь относительно низкую вяз­кость при рабочих температурах и давлениях с тем; чтобы обеспечить хорошую перекачиваемость и эффективный массообмен в абсорбере;

к) должны быть устойчивыми против пено- и эмульсеобразования. Этот показатель наряду с другими также оказывает влияние на потери абсорбента и перепада давления в колонне. Кроме того, абсорбенты должны быть дешевыми и по воз­можности производиться из продукции разрабатываемого ме­сторождения. Конденсаты большинства месторождений или их фракции в той или иной мере отвечают указанным требовани­ям и могут использоваться как абсорбент. При этом необходи­мо принять во внимание следующее. В начальный период эксплуатации месторождения выход фракции конденсата, со­ответствующей абсорбенту, как правило, значительно выше. С падением пластового давления месторождения ниже опреде­ленного значения уменьшается выход фракции конденсата, со­ответствующей абсорбенту. Так, при пластовом давлении 21 МПа конденсат Оренбургского ГКМ содержал 29% (масс.) фракции, которая использовалась как абсорбент на Оренбург­ском ГПЗ. При 12 МПа количество указанной фракции в со­ставе конденсата снизилось до 13% (масс.). Для получения того же количества абсорбента при этом необходимо перера­батывать в 2 раза больше стабильного конденсата, что связа­но с большими энергетическими расходами, которые приводят к повышению себестоимости продукции.

Поддержание качества абсорбента. Практически на всех установках возможно загрязнение абсорбента механическими примесями, смолами, продуктами коррозии, продуктами разло­жения ингибиторов и т. д. Кроме того, при многократной цир­куляции абсорбента происходит потеря его легких фракций и, следовательно, увеличение содержания тяжелых фракций в его составе, что приводит к снижению его поглотительной спо­собности. Для поддержания этого показателя и других свойств абсорбента на проектном уровне необходимо предусмотреть соответствующие мероприятия.