В связи с высоким темпом развития народного хозяйства в Республике Узбекистан и ростом потребности в жидких углеводородах увеличение глубины извлечения ценных компонентов из природного газа является важной проблемой.
В настоящее время для увеличения глубины извлечения ценных компонентов из газа используются низкотемпературные процессы, основанные на охлаждении газа за счет его расширения турбодетандерных агрегатах, с получением пропан-бутановой смеси и углеводородного конденсата.
Для Узбекистана впервые ОАО “ЛЕННИИХИММАШ” разработал технологию получения пропан-бутановой смеси для УДП “Шуртаннефтегаз”, по которой пропан-бутановая смесь является основным продуктом переработки газа, а стабильный конденсат получают в виде побочного продукта. Технология была внедрена в 1997 году и предназначена для процесса извлечения пропан-бутановой фракции методом частичной конденсации природного газа, его сепарации при высоком давлении, охлаждения паровой части потока за счет эффекта расширения в турбодетандере с последующим разделением выделенного конденсата в двух ректификационных колоннах. В первой колонне извлекается метан-этановая фракция, а во второй происходит разделение жидкой фазы на пропан-бутановую фракцию и стабильный конденсат. Применение турбодетандерного агрегата, в котором происходит охлаждение газа при его изоэнтропийном расширении, позволило отказаться от внешних источников холода.
На сегодняшний день на Шуртане существует 4 очереди УППБС-1,2 составляет 70–74 %, а на УППБС-3,4–78–80 %. Усовершенствование процесса переработки газа и получения из него пропан-бутановой фракции на сегодняшний день является актуальной проблемой. Для улучшения качества получаемой продукции и эффективной работы оборудования необходимо провести исследования и на основании полученных данных анализ эффективности существующего оборудования.
Специалисты ОАО «УзЛИТИнефтгаз» совместно со специалистами СП ООО «Шуртангазмахсулот» и УДП «Шуртаннефтегаз» отобрали пробы на входе исходного газа на УПБС-3/3,4, с верхней части сепаратора С-1, на выходе отбензиненного газа с установок с целью определения компонентного состава потоков.
Данные результатов анализа проб исходного газа на входе УПБС-3/3,4, показывают, что молярная доля метана в исходном газе в составляет 90,49 % (по проекту — 91,12 %), этана — 3,61 % (по проекту — 3,78 %), пропана — 0,98 % (по проекту — 0,89 %), бутана — 0,40 % (по проекту — 0,37 %). Плотность газа при температуре 20 оС и 760 Hg mm — 0,758 kg/m3. Молекулярная масса газа — 18,161.
Данные результатов анализа проб отбензиненного газа на выходе УПБС-3/3,4 показывают, что молярная доля метана в отбензиненном газе 91,54–91,92 % (по проекту — 92,095 %), этана — 3,36–3,58 % (по проекту — 3,817 %), пропана — 0,44–0,46 % (по проекту — 0,28 %), бутана — 0,05–0,07 % (по проекту –0,027 %). Плотность газа при температуре 20 оС и 760 Hg mm — 0,737–0,739 kg/m3 (по проекту –0,733 kg/m3). Молекулярная масса газа — 17,686–17,747 (по проекту –17,597).
Данные показывают, что в составе сжиженного газа массовая доля этана составляет 3,71–3,97 % (по проекту 0,2267 %), пропана — 46,91–49,46 % (по проекту 52,591 %), бутана — 42,40–45,12 % (по проекту 47,021 %), С5+выс — 3,77–3,84 % (по проекту 0,1611 %). Также в составе сжиженного газа присутствуют углекислый газ и азот, массовая доля которых составляет СО2 –0,04–0,06 % и N2–0,34–0,38 %. Плотность жидкости при 20 оС и 760 Hg mm, составляет 530 kg/m3.
Для извлечения целевых продуктов в пределах рассчитанных в проекте технологические параметры режимов работы УПБС- 3/3,4 необходимо поддерживать в проектных режимах. Материальный баланс по фракциям С3, С4 и С5+в системе УПБС-3/3,4 Шуртан составлен по составам исходного газа, поступающего для переработки на УПБС-3/3,4, отбензиненного газа и сжиженного газа на выходе с УПБС-3/3,4.
Из материального баланса по фракциям С5+в системе УПБС-3/3,4 выявлено, что содержание фракций С5+ в составе исходного газа на входе в УПБС-3/3,4 Шуртан составляет 6,77 g/m3 газа или массовая доля — 0,896 % (по проекту 7,294 g/m3 газа или массовая доля — 0,974 %).
Потери фракций С5+ с отбензиненным газом на выходе УПБС-3/3,4–0,3 g/m3 газа или массовая доля — 0,041 % (по проекту 0,03 g/m3 газа или массовая доля — 0,004 %). Унос фракций С5+ с СУГ — 0,743 g/m3 газа или массовая доля — 0,098 % (по проекту 0,03 g/m3 газа или массовая доля — 0,004 %). Количество извлекаемых фракций С5+ на УПБС-3/3,4 составляет 5,727 g/m3 или массовая доля — 0,757 % (по проекту 7,234 g/m3 газа или массовая доля — 0,066 %).
Таким образом, удельное количество конденсата, вырабатываемого на УПБС-3/3,4, составляет 5,727 g/m3 газа. Средняя молекулярная масса стабильного конденсата — 100 kg/kmol, плотность — 0,685 kg/m3.
Учитывая вышеизложенное, количество стабильного конденсата, вырабатываемого на УПБС-3/3,4, составляет в среднем 1746,7 kg/h при переработке газа в объеме 305000 m3/h (по проекту 2397,5–2734 kg/h при переработке газа в объеме 375000 m3/h).
Из материального баланса по фракциям С3, С4 в системе УПБС-3/3,4 выявлено, что содержание фракций С3, С4 в составе исходного газа на входе в УПБС-3/3,4 Шуртан в среднем составляет 27,64 g/m3 газа или массовая доля — 3,659 % (по проекту 23,250 g/m3 газа или массовая доля — 3,103 %).
Потери фракций С3, С4 с отбензиненным газом в среднем — 9,704 g/m3 газа или массовая доля — 1,317 % (по проекту 4,013 g/m3 газа или массовая доля — 0,536 %). Унос фракций С3, С4 с конденсатом не наблюдается (по проекту 0,047 g/m3 газа или массовая доля — 0,006 %).
Количество извлекаемых фракций С3, С4 в среднем — 17,94 g/m3 газа или массовая доля — 2,34 % (по проекту 19,190 g/m3 газа или массовая доля — 2,561 %).
В процессе ректификации в колонне К-2 в состав получаемого СУГ переходят фракции С5+ в количестве 0,743 g/m3 газа (по проекту 0,03 g/m3 газа или массовая доля — 0,004 %). Кроме того, согласно результатам анализа, в составе получаемого СУГ присутствуют С2Н6, N2, CO2 в количестве 0,83 g/m3 газа.
Таким образом, удельное количество СУГ, вырабатываемого на УПБС-3/3,4, составляет 19,513 g/m3 газа.
Учитывая вышеизложенное, количество СУГ, вырабатываемого на УПБС-3/3,4, в среднем составляет 5951,5 kg/h при переработке газа в объеме 300000 m3/h (по проекту 7226,6 kg/h при переработке газа в объеме 375000 m3/.
По результатам анализа режима работы отдельных элементов, узлов, и всей УПБС-3/3,4 выявлено:
- Производительность УПБС-3/3,4 по исходному газу составляет 325·103m3/h или 86 % от проектной производительности (по проекту — 375,0·103m3/h).
- Давление исходного газа на входе в установку составляет 4,29–4,43 MPa (по проекту 4,7–4,9 MPa), что объясняется снижением давления на входе ГС Шуртан.
Снижение давления на входе установки ниже проектного уровня не позволяет получить необходимый холод для конденсации фракций С3, С4. Так же влияет на режим работы сепаратора С-2 и колонны К-1 и приводит к увеличению уноса пропан-бутановой фракции из верхней части аппаратов.
На основании результатов проведенных газоконденсатных исследований и расчетов получено:
- Расчетное удельное количество СУГ, извлеченного на УПБС-3/3,4, в период проведения газоконденсатных исследований в среднем составляет 19,513 g/m3 (на 1,0 m3 исходного газа).
- Расчетное удельное количество стабильного конденсата, извлеченного на УПБС-3/3,4, в период проведения газоконденсатных исследований составляет 5,727 g/m3 (на 1,0 m3 исходного газа).
Ожидается, что использование низкотемпературных процессов, основанных на охлаждении газа за счет его расширения в турбодетандерных агрегатах должен обеспечить создание благоприятных условий для развития отрасли, привлечения инвестиций в сферу регионального газоснабжения и прежде всего для модернизации местных газораспределительных сетей, внедрении новых ресурсосберегающих наукоемких технологий.
Литература:
- Строительство УППБС на сырьевой базе месторождений Шуртанской группы. УППБС-3 (3-я очередь). Рабочая документация. Руководство по эксплуатации. 260–1-0–403-ТХ.РЭ. ООО “Ленхиммаш”. Санкт-Петербург. 2008.
- Кубанов А. Н., Сулейманов В. А., Туревский Е. Н. Анализ вариантов подготовки газа Бованенковского ГКМ и условий эксплуатации газопровода // Газовая промышленность. 1994. № 3.
- Кубанов А. Н. Особенности применения НТС для подготовки газа Бованенковского ГКМ // Газовая промышленность. 1994. № 7.
