Методы отбензинивания газа
Под отбензиниванием газа понимают удаление из него углеводородных компонентов, способных в условиях транспорта перейти в жидкое состояние с образованием жидкостных пробок. Обычно, это углеводороды Сз+высш , получившие название - газовый бензин, являющийся ценный сырьём для химической и нефтехимической промышленности.
Максимальная температура, при которой начинается переход углеводородов из газообразного состояния в жидкое, называется температурой точки росы газа данного состава по углеводородам при да ином давлении.
Методика определения конкретных условий конденсации углеводородов в принципе аналогична методике определения конденсации паров воды. Отличие заключается лишь в том, что при расчете концентрации углеводородов необходимо рассматривать многокомпонентную систему, т.к.каждый из конденсирующихся углеводородов имеет свою точку росы.
На практике о возможности выпадения из газа жидких углеводородов судят по содержанию в нём С3+высш.
Перед отбензиниванием газ должен быть освобождён от механических примесей и агрессивных компонентов, а также высушен.
Существует несколько способов отбензинивания газа:
1. Абсорбционный; 2. Низкотемпературный; 3. Адсорбционный; 4. Компрессорный.
Первый и третий способы реализуются в основном на крупных установках, расположенных на ЦПС, второй и четвёртый способы чаще используется в различных МГБУ.
Компрессорный метод
В основу метода положено явление выпадения конденсата из газа при повышении давления и последующем охлаждении.
Конечным продуктом является нестабильный газовый бензин, содержащий большое количество низ комолекулярных углеводородных компонентов газа и отбензиненный газ с значительным содержанием высокомолекулярных компонентов газового бензина. В связи с этим, самостоятельно метод применяется редко, как не обеспечивающий необходимой глубины извлечения углеводородов; зато в сочетании с другими подходами используется довольно часто. Типичная принципиальная схема метода приведена на рис.61.
Рис.1. Технологическая схема отбензинивания газа компрессорным методом
1. Приёмный сепаратор; 2,10. Компрессоры; 3,6,11. Маслоотделители; 4,7,12. Холодильники; 8,13. Бензосепараторы; 9. Колонна адсорбционной осушки; 14,15. Ёмкости нестабильного бензина; 16,17,18. Насосы. I. Исходный газ; II. Отбензиненный газ; III.Конденсат. В – вода; н.г.б. – нестабильный газовый бензин; х.а. – хладоагент.
Адсорбционный метод.
Адсорбируемость углеводородов возрастает с ростом давления и снижается с ростом температуры. Адсорбируемость углеводородов возрастает по мере роста молекулярного веса, но более всего она зависит от структуры их молекул. Процессы адсорбции значительно усложняются с увеличением числа компонентов. входящих в газовую смесь, т.к. каждый компонент смеси адсорбируется заметно медленнее, чем в чистом виде. Десорбция осуществляется, как правило, смесью водяного пара и отбензиненного газа. В качестве адсорбентов применяют мелко и крупнопористый силикагель, алюмосиликаты, оксид алюминия, активированные угли и т.д. Подобные установки громоздки, имеют низкую производительность, цикличность работы, большие эксплуатационные расходы, что весьма ограничивает их применение. Кроме того, получаемые бензины содержат большое количество лёгких газовых компонентов и, наоборот, в газе остаются тяжелые углеводороды. Правда, в последние годы разработаны установки, оснащенные адсорберами непрерывного действия с движущимся сплошным слоем адсорбента. Они компактны, обеспечивают возможность максимальной автоматизации, более полное извлечение целевых компонентов и относительную чистоту продукции.
Низкотемпературный метод
а) Метод низкотемпературной ректификации.
Рис.2. Технологическая схема отбензинивания газа методом низкотемпературной ректификации
1. Теплообменник; 2. Ректификационная колонна; 3. Холодильник; 4. Рефлюксная ёмкость; 5. Насос; 6. Рибойлер.
I. Исходная смесь; II. Отбензиненный газ; III. Газовый бензин. Х.а. – хладоагент; в.п. – водяной пар.
Это один из наиболее эффективных методов. Он основан на том, что скомпримированный и осушенный газ смешивается с конденсатом и подастся в ректификационную колонну, где вслсдствие фазового обмена и происходит разделение исходной смеси. Преимуществом этого метода по сравнению с другими является возможность более четкого и глубокого извлечения из газа целевых углеводородов.
б) Метод низкотемпературной конденсации
Технологическая схема отбензинивания газа методом низкотемпературной конденсации
1.3.7.13 - Теплообменники; 2 - Абсорбционная осушка; 4,5 Холодильники; 6,12.Насосы; 8.Деэтанизатор; 9.Подогреватель; I - Исходный газ; II - Отбензиненный газ; III - Нестабильный бензин; IV - ДЭГ V - Этановая фракция
Основан на применении низких температур для переохлаждения газовой смеси, находящейся под высоким давлением. Этот метод считается наиболее эффективным и экономичным при отбензинивании жирных газов. Технологическая схема установки (рис.66) состоит из двух основных блоков: конденсации подлежащих выделению компонентов газовой смеси и ректификации полученного конденсата с целью выделения метан-этановых фракций. Причем, для предотвращения гидратообразования газ предварительно должен быть осушен.
Абсорбционный метод
Наибольшее распространение получила так называемая маслоабсорбционная установка (рис.4.).
Нефтяной газ потоком I через водяной холодильник 1 подаётся в кубовую часть тарелчатого абсорбера 2, орошаемого лёгким веретённым или трансформаторным маслом с температурой порядка 30°С давление в абсорбере не ниже 10 атм. В результате массообмена углеводороды С3+высш растворяются в масле, а отбензиненный газ потоком II через газовый сепаратор 3 покидает установку. Жирный абсорбент поступает в выветриватель 4, где вследствии снижения давления до 1,5 - 2 атм. из него выделяются увлеченные углеводороды С1 и С2, которые после подогрева регенерированным маслом в теплообменнике 8, подаются в нижнюю часть десорбера 9 для интенсификации процесса регенерации вследствии интенсивного кипения и перемешивания. Жидкая фаза из выветривателя тоже подогревается в теплообменнике 5 и печи 6 и с температурой порядка 250°С подаётся в среднюю часть тарелчатого десорбера, работающего при атмосферном давлении. В подобных термобарических условиях от масла отгоняются все ранее поглощенные компоненты, после чего регенерированный абсорбент с помощью насоса 10 прогоняется через теплообменники 8 и 5, где отдаёт своё тепло и после охлаждения в водяном холодильнике 9 возвращается в процесс. Паровая фаза с верхней части десорбера 7 про ходит водяной конденсатор-холодильник 11 и поступает на разделение в сепаратор 12 из которого углеводороды С1 и С2 потоком III отводятся на местные нужды, а газовый бензин накапливается в рефлюксной ёмкости 13 откуда насосами 14 и 15 частично подастся на орошение десорбера, а частично потоком IV выводится как товарный продукт. Хладоагентом в холодильниках 1, 9 и 11 служит хим. обессоленная вода, циркулирующая с помощью насоса 17 между ними и градирней 16.