Столыпин Василий Иванович. Совершенствование процессов получения углеводородов из природного газа на Оренбургском гелиевом заводе

Короткий опис

Столыпин Василий Иванович. Совершенствование процессов получения углеводородов из природного газа на Оренбургском гелиевом заводе : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.13 Уфа, 2007 142 с., Библиогр.: с. 137-142 РГБ ОД, 61:07-5/4312

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
СТОЛЫПИН ВАСИЛИЙ ИВАНОВИЧ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА НА ОРЕНБУРГСКОМ ГЕЛИЕВОМ ЗАВОДЕ
Специальность 02.00.13 - «Нефтехимия»
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель кандидат химических наук, профессор СыркинА.М.
Уфа-2007
Содержание
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ВЫДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ С2-С5 ИЗ ПРИРОДНО¬ГО СЕРНИСТОГО ГАЗА И ИХ АДСОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА (ЛИ- 7 ТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
' 7
1.1. Методы извлечения углеводородов
1.2. Технологические процессы выделения углеводородов С2-С5 11
1.3 Глубокая осушка и адсорбционная очистка 19
1.4 Технология переработки гелийсодержащего природного газа на
Оренбургском гелиевом заводе 29
ГЛАВА 2. Совершенствование подготовки природного сернистого га- 37 за для переработки
2.1 Изучение способности цеолита различного состава (на основе
цеолита NaX) к дезактивации при очистке и осушке природного сер¬нистого газа 38
2.2 Исследования по улучшению качества цеолита 46
2.2.1 Сравнительные исследования промышленных цеолитных
адсорбентов отечественного и импортного производства 46
2.2.2 Изучение свойств глинистых связующих, используемых при
получении цеолитов 49
2.2.3 Исследование влияние структуры цеолитов на их адсорб¬ционную активность 56
2.2.4 Испытания новых отечественных цеолитов для глубокой
очистки и осушки природного газа 59
ГЛАВА 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕГЕНЕРАЦИИ ЦЕОЛИТНОГО АДСОРБЕНТА 62
3.1. Регенерация цеолита метановой фракцией 62
3.2. Регенерация цеолита смесью метановой и азотно-метановой
фракций 71
ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНА
79
4.1. Вовлечение в переработку газов деэтанизации Оренбургского газоперерабатывающего завода
4.2. Совершенствование технологии извлечения этана 79
85 
4.3. Повышение степени очистки и осушки этановой фракции
4.3.1 Регенерация цеолитного адсорбента очистки этановой фракции
ГЛАВА 5. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ШФЛУ 112
5.1. Реконструкция блока стабилизации установки переработки ШФЛУ
5.2. Разработка технологии разделения ШФЛУ
5.3 Разработка технологии разделения бутановой фракции
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. На период 2007-2030 г.г. суммарный прирост за¬пасов природного газа в России планируется в объеме 28-32 трлн.м3, предпола¬гаемые уровни добычи газа 700 млрд.м в 2020г и 750 млрд.м в 2030г, запасы газа к началу 2030 г - 55-57 трлн, м3 [1].
Около 15 % добываемого предприятиями ОАО «Газпром» природного га¬за содержит этан, а также такие ценные компоненты, как пропан, бутаны и т. д. Однако, в настоящее время извлекается не более 7...8 % этана и около 45 % пропан-бутанов [2]. В развитых европейских странах и США эти показатели значительно выше: 50...60 % - по этану и 90 % - по пропан-бутанам [3]. Соглас¬но прогнозам, уже к 2010-2015гг в России производство этана может увели¬читься до 25% и пропан-бутанов до 70% от потенциала. Повышенное извлече¬ние легких углеводородов из добываемого газа позволит нашей стране увели¬чить денежный поток за счет реализации легких углеводородов по более высо¬ким ценам, чем товарный газ, и получить прекрасное сырье для нефтехимиче¬ских и химических предприятий [4,5].
В этой связи работа, направленная на реконструкцию и оптимизацию ра¬боты существующих установок с целью увеличения степени извлечения высо-коликвидных компонентов: гелия, этана, пропана, бутановых и пентан¬гексановых фракций, а также разделение их на индивидуальные углеводороды, увеличение производительности и снижение эксплуатационных затрат на един¬ственном в России гелиевом заводе, перерабатывающем природный газ Орен¬бургского месторождения, является актуальной задачей .
Переработке газового сырья и извлекаемых из него компонентов препят¬ствует их недостаточная очистка от примесей (H2S, СО2, меркаптаны, влага). Поэтому разработка мероприятий по улучшению степени очистки и осушки га¬зовых потоков также является актуальной проблемой.
Цель работы: разработка и внедрение на Оренбургском гелиевом заводе (ОГЗ) новых технологий для увеличения степени извлечения из природного га¬за углеводородных компонентов (С2 - Сб) и повышения их качества, а также для улучшения степени адсорбционной очистки и осушки газовых потоков.
Научная новизна. Найдены закономерности изменения свойств цеоли¬тов, позволяющие повысить их срок службы в процессе адсорбционной очист¬ки и осушки природного сернистого газа. Определён вклад отдельных компо¬нентов природного газа на падение адсорбционной емкости цеолитов. Получены зависимости снижения динамической активности цеолитов и увеличения ко¬личества "коксовых" отложений на них от числа циклов «адсорбция - реге¬нерация».
Впервые разработан и обоснован эффективный способ регенерации и ох-лаждения цеолита с использованием в качестве газов регенерации и охлажде¬ния смеси метановой (МФ) и азот-метановой фракций (АМФ), обеспечиваю¬щий одновременно высокое качество выпускаемой продукции, стабильность процесса регенерации, охлаждения, увеличение срока службы цеолита, сниже¬ние энергопотребления.
Разработан процесс низкотемпературной абсорбции углеводородов С2+ пентан-гексановой фракцией в оптимальных условиях, что повышает выход этановой фракции и улучшает качество широкой фракции легких углеводоро¬дов (ШФЛУ).
Впервые разработан способ разделения бутановой фракции путем её се-лективной адсорбции на синтетических цеолитах типа СаА с повышенным со-держанием оксида кальция на н-бутан и изо-бутан с их последующей десорб¬цией метановой фракцией.
Практическая значимость. Разработаны и внедрены рекомендации по модернизации процессов синтеза и формования цеолита. Их внедрение на ОАО "Салаватнефтеоргсинтез" и ОГЗ позволило полностью перевести установку подготовки природного газа на отечественный цеолит и увеличить срок его службы до 2 лет.
Внедрение нового способа выделения и очистки углеводородов С2-С5 из природного сернистого газа, который состоит в смешивании газа деэтаниза- ции, извлекаемого из потока природного газа в процессе его отбензинивания масляной абсорбцией, с газовым потоком, идущим с ГПЗ на ГЗ для разделения на криогенно-ректификационной установке позволило увеличить ежегодный объем производства очищенных этана и ШФЛУ. В результате промышлен¬ного внедрения новой технологии на ОГЗ только за четыре года её ис¬пользования дополнительно получено этана 129,7тыс.т, ШФЛУ - 214 тыс.т.
Предложенный к реализации способ регенерации и охлаждения цеолита с использованием в качестве газов регенерации и охлаждения смеси метановой и азот-метановой фракций позволяет за счет обеспечения более высокой степе¬ни регенерации цеолита повысить качество товарного газа, снизить число цик¬лов регенерации с 222 до 178 в год, увеличить срок службы цеолита до 3 лет.
Внедрение цеолита СаА для очистки этановой фракции от СОг и серни¬стых соединений, а также способа его регенерации метановой фракцией позво¬лило повысить качество получаемого этана до соответствия марке А по ТУ 0272-022-301.51638-99, понизить расход цеолита, снизить расходы на получе¬ние товарного газа на 180 руб. на 1000 м3.
Разработанная технология низкотемпературной абсорбции углеводоро¬дов С2+ пентан-гексановой фракцией (ПГФ) с использованием перекрестноточ¬ной насадки «Петон» позволяет увеличить выход этановой фракции на 2,2 т/ час и улучшить качество отводимой из установки ШФЛУ.
Предложенный к реализации способ разделения бутановой фракции пу¬тем её адсорбции на синтетических цеолитах типа СаА с содержанием оксида кальция не менее 11,0 % мае. на н-бутан и изо-бутан с их последующей де¬сорбцией метановой фракцией дает возможность получить углеводороды с чистотой 100% и 98%, соответственно.

Список літератури

ВЫВОДЫ
1. Установлены причины быстрого выхода из строя отечественных цео¬литов, кроющиеся в несовершенстве как процессов их производства, так и ад¬сорбционной осушки и очистки природного газа. Внедрение рекомендаций по совершенствованию этих процессов на ОАО «СНОС» и ОГЗ позволило полно¬стью перевести У-25 на новый цеолит и увеличить срок его службы до 2 лет. Ежегодная экономия импортного цеолита составила 840 т, а количество газа ре¬генерации сократилось со 150 до 110 тыс. м3/ч.
2. Разработан и предложен к реализации эффективный способ регенера¬ции и охлаждения цеолита, с использованием в качестве газов регенерации и охлаждения смеси метановой и азот-метановой фракций. Способ позволяет за счет обеспечения более высокой степени регенерации цеолита повысить каче¬ство товарного газа, увеличить продолжительность цикла адсорбции с 16 до 20 ч., что приводит к снижению числа циклов регенерации с 222 до 178 в год. Срок службы цеолита увеличился до 3 лет.
3. С целью сокращения потерь и получения дополнительного товарного этана разработан и предложен для внедрения процесс низкотемпературной аб¬сорбции углеводородов С2+ с использованием перекрестно-точной насадки ''Петой" в оптимальных условиях. Введение потока ПГФ повышает выход эта- новой фракции на 2,2 т/ час и улучшает качество отводимой из установки ШФЛУ.
4. Для увеличения мощности установки по переработке ШФЛУ и выпуска более качественной продукции предложено установить в ректификационных колоннах насадки «Петон», использовать более легкую флегму для улучшения работы колонны, заменить кожухотрубные теплообменники на пластинчатые.
Эти мероприятия обеспечивают выработку товарной продукции высокого каче¬ства - пропана марки «А» с содержанием Сз до 95 %, фракции бутана с содер¬жанием С4 до 75 % в необходимом количестве.
5. Разработан способ разделения бутановой фракции путем её адсорбции на синтетических цеолитах типа СаА с содержанием оксида кальция не менее 11,0 % мае. на н-бутан и изо-бутан с их последующей десорбцией метановой фракцией с температурой 180-250°С. Чистота полученных углеводородов со¬ставила 100% и 98%, соответственно.