Процессы переработки газов и газовых конденсатов под высоким давлением.

Введение

На современном этапе развития газ рассматривается не только как наиболее благородное и экономичное топливо. Продукция газовых, газоконденсатных и серогазоконденсато-нефтяных месторождений является комплексным сырьем для многих отраслей. Из продукции скважин со сложным составом после переработки можно получить:
метан – топливный газ, технологическое сырье;
этан – сырье для производства этилена;
пропан – сырье для органического синтеза, хладагент, топливо;
бутан – сырье для органического синтеза, высокооктановая добавка;
сжиженный газ (смесь пропана и бутана) – сырье для химической переработки, топливо;
пентан – высокооктановую добавку к моторным топливам;
серу и сероорганику – сырье для производства серной кислоты, удобрений.
Производственный процесс переработки газа и газового конденсата включает в себя: подготовку исходного сырья, сложный комплекс механического, теплового и химического на него воздействия. В результате чего получается основной продукт, зачастую сопровождаемый побочными продуктами, представляющими определенную ценность.
Целью работы является изучение процессов переработки газов и газовых конденсатов под высоким давлением.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Дать характеристику газу и газовому конденсату;
Охарактеризовать процесс переработки газа и газового конденсата под высоким давлением;
Изучить сущность технологии переработки;
Сделать выводы по проделанной работе.
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ ПЕРЕБАОТКИ ГАЗА И ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА

Месторождения природного газа можно разделить в зависимости от состава пластовой продукции на: газовые и газоконденсатные.
В продукции газовых месторождений содержание конденсата минимальное. При подготовке к транспорту таких газов не требуется их обработки с целью извлечения тяжелых углеводородов (УВ). Подготовка к транспорту продукции газовых месторождений включает в себя извлечение не только влаги из газа, но в случае необходимости и кислых компонентов. Общим для всех схем является также очистка газа от механических примесей и остатков различных ингибиторов, используемых в системе добычи и сбора газа.
Продукция газоконденсатных месторождений перед подачей в магистральные газопроводы должна подвергаться обработке для извлечения из нее наряду с влагой конденсата.
Одним из основных факторов, который характеризует месторождения газового конденсата, является конденсатный фактор. Газоконденсатные месторождения в зависимости от количества в пластовой продукции УВ условно подразделяются на следующие группы:
с содержанием до 50 г/м3;
с содержанием от 50 до 200 г/м3;
с содержанием свыше 200 г/м3.
Газовый конденсат практически состоит из светлых нефтяных фракций и в стабильном состоянии отвечает требованиям отраслевого стандарта.
В зависимости от фракционного и группового химического состава конденсаты могут быть переработаны как для производства моторных топлив, так и для получения из них сырья для нефтехимического синтеза.
Основной компонент природных и нефтяных газов и газовых конденсатов – метан. В составе природных газов в значительном количестве содержатся этан, пропан, бутан, пентан и другие тяжелые УВ.
В состав азов всегда входят водяные пары и довольно часто такие компоненты, как азот, сероводород, двуокись углерода, а также гелий.
В составе газа и газового конденсата встречаются также другие сернистые соединения. Сернистые соединения газа и газового конденсата разделяются на две группы – активные и неактивные. К активным относятся сероводород, элементарная сера, сернистый ангидрид, меркаптаны. К неактивным соединениям относят сульфиды, тиофен, тиофан.
Свойства газов определяются свойствами отдельных компонентов, входящих в его состав.
Метан при обычных условиях ведет себя как реальный газ. Этан находится на границе состояния газ-пар. Пропан и бутан при обычных условиях находятся в парообразном состоянии, так как их критические параметры весьма высоки.
УВ, начиная с изопентана и выше, при обычных условиях находятся в жидком состоянии.
При определенных соотношениях с воздухом УВ образуют гремучую смесь, способную взрываться при соприкосновении с огнем. Сила взрыва имеет наибольшие значения тогда, когда содержание кислорода в смеси приближается к количеству, необходимому для полного сгорания УВ.
Серьезное влияние на выбор схем подготовки к транспорту и переработки газа оказывает также наличие в газе меркаптанов, сероокиси углерода, сероуглерода, сульфидов и других соединений.
В отличие от газовой жидкая фаза – газовый конденсат – содержит значительно больше тиолов

. Тиолы – аналоги спиртов, физические свойства некоторых из них определяются присутствием в их молекулах тиольной группы SH. Они легко окисляются, легко реагируют с кетонами и альдегидами, с металлоорганическими соединениями.
В газах встречаются также органические сульфиды, однако они инертнее тиолов. Сульфиды более устойчивы к нагреву, чем тиолы, дисульфиды также легко растворяются в УВ и других органических растворителях. В присутствии кислорода и сероводорода, а также тиолов дисульфиды способны переходить в трисульфиды и тетрасульфиды. При термических превращениях дисульфиды образуют тиолы, сероводород и сульфиды.


2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕРАБОТКИ

На заводах по переработке газа технологическим циклом существуют пять основных технологических процессов:
Прием, замер и подготовка нефтяного газа к переработке (сепарация, очистка, сушка);
Компримирование газа до давления, необходимого для переработки и транспортирования по магистральным газопроводам;
Отбензинивание газа, т.е. извлечение из него нестабильного газового бензина;
Разделение нестабильного бензина, вырабатываемого на заводе и поступающего извне, на газовый бензин и индивидуальные технически чистые УВ;
Прием, хранение и отгрузка жидкой продукции.
Углеводородные газы являются ценным сырьем для производства высокооктановых компонентов моторных топлив и важнейшим видом сырья для нефтехимических синтезов. В связи с этим современные процессы газоразделения призваны обеспечить максимальное извлечение углеводородных компонентов из газа.
Известны несколько способов разделения газовых смесей: конденсация, компрессия, абсорбция, низкотемпературная абсорбция, адсорбция, ректификация.
Ректификация является завершающей стадией разделения газовых смесей. Она применяется для получения индивидуальных углеводородов высокой чистоты. Поскольку разделение на компоненты смеси газов проводить затруднительно, при существующих схемах газоразделения на ректификацию подают жидкость, выделенную из газа конденсационно-компрессионным или абсорбционным методом.


2.1 Компрессионный способ
Этот способ основан на сжатии и последующем охлаждении газа в воздушных и водяных холодильниках, при этом часть тяжелых УВ и паров воды, входящих в состав газа, конденсируется, затем отделяется в сепараторах.
Компрессорный способ применяют крайне редко как самостоятельный. Он не обеспечивает достаточной глубины извлечения целевых компонентов из газа и обычно сочетается с другими способами отбензинивания.
Компрессия применяется в схемах разделения газов совместно с конденсацией. При повышении давления газов создаются наиболее благоприятные условия конденсации углеводородов. Из компримированного газа в первую очередь конденсируются наиболее тяжелые компоненты.

2.2 Процесс низкотемпературной конденсации
В этом процессе сжатый газ охлаждается до низких температур специальными хладагентами, в результате чего часть газа конденсируется. УВ конденсат, содержащий все УВ, входящие в состав исходного газа, отделяется в сепараторе и затем подается в ректификационную колонну. Сверху колонны отводится метан и этан, а снизу – нестабильный газовый бензин.
Применение этого способа целесообразно, когда в сырьевом газе содержание С3Н5 превышает 200 г/м3 и из газа извлекают гелий.
Установки низкотемпературной конденсации по технологическому оформлению и эксплуатации более просты, чем абсорбционные установки.

2.3 Низкотемпературная ректификация
Низкотемпературная ректификация отличается от процесса конденсации тем, что происходит при более низкой температуре и ректификационную колонну поступает двухфазная смесь: охлажденный газ и выпавший из него УВ конденсат. Сверху колонны уходит отбензиненный газ, а снизу – деметанизированный УВ конденсат. Этан из конденсата отделяют во второй колонне.

2.4 Абсорбционный способ
Он основан на различной растворимости компонентов газа в жидких нефтепродуктах, применяемых в качестве абсорбентов