Где мы, там порядок
Лучшее решение от производителя
Николай Николаевич +7 (917) 276-02-56

Утилизация попутного нефтяного газа (ПНГ) на газопоршневых установках (ГПУ) путем выработки электроэнергии. Выгодно утилизируем (ПНГ) низкого качевства..

Главная » Статьи » Генераторные установки, электростанции

Модульный подход к утилизации попутного газа

Классическую схему организации сбора нефти из скважин на больших месторождениях в упрощенном виде можно представить в следующем виде.

Нефть из нескольких скважин объединяется в один трубопровод на групповой замерной установке (ГЗУ), далее из нескольких ГЗУ снова в один трубопровод на дожимной насосной станции (ДНС), затем из нескольких ДНС объединяются в один трубопровод на кустовой насосной станции, после чего направляется в конечный пункт – завод по переработке нефти.

Малые месторождения, как правило, ограничиваются ГЗУ, после чего нефть направляется на нефтеналивной пункт ( ННП), откуда транспортируется на завод нефтевозами.

Для нас наиболее интересен тот факт, что на ДНС и ННП происходит разгазирование нефти. Выделившийся газ поступает на утилизацию, которая происходит тут же, как правило, на ГПУ путем выработки электроэнергии. Упрощенно это можно представить схемой

Технологическая схема утилизации газа

Типовой состав отсепарированого попутного нефтяного газа представлен в таблице.

Компоненты

Молярная доля, %

Массовая доля, %

Свойства/Применение

Сероводород H2S

2,671

2,621

Токсичный,

взрывоопасный/

Хим. промышленность

Углекислый газ СО2

0,522

0,659

Промышленность

Азот N2

16,626

13,28

Промышленность

Метан CH4

21,771

9,98

Топливо, хим. промышленность

Этан С2H6

22,703

19,614

Хим. промышленность

Пропан С3Н8

21,961

28,098

Газовое топливо

i-Бутан i-C4H10

2,865

4,894

n-Бутан n-C4H10

6,481

11,087

i-Пентан i-C5H12

1,795

3,692

Легкая нефть /

Жидкое топливо

n-Пентан n-C5H13

1,182

2,432

Гексаны С6Н12

1,06

2,606

Остаток С7H16+

0,363

1,037

Молярная масса, г/моль - 35,09

Плотность, кг/м3 - 1,4589

Необходимо отметить, что состав газа меняется как количественной, так и компонентной составляющими от месторождения к месторождению. Более того, есть суточные, сезонные колебания и динамика истощения месторождения, но в целом данные таблицы объективны и вполне пригодны для ориентировочных расчетов.

Жидкая составляющая попутного нефтяного газа есть у всех газов, прошедших сепарационную установку (на старых месторождениях почти все установленные газовые сепараторы еще советского образца, т.е. в то время передовые, но сегодня устаревшие).

При установке газовых вихревых сепараторов нового поколения, возможно отделить почти всю жидкостную составляющую (это дополнительно десятки тонн легкой нефти в месяц даже на средних объектах).

Из оставшегося газа необходимо отделить сероводородную составляющую. Это можно сделать механическим способом. Так как данные газы имеют разное давление кипения, то ступенчатое сжатие позволяет разделить их на фракции газовым компрессором. Наиболее перспективными в этом плане выглядят винтовые компрессоры. Для уменьшения или полного исключения вредного воздействия сероводорода на винты компрессора, на них необходимо подать постоянный ток (принцип катодной/анодной защиты).

При схеме ступенчатого сжатия на выходе получим: жидкий сероводород, жидкую пропан-бутановую смесь (при условии сжатия пропан-бутана во второй ступени компрессора).

При доочистке пропан-бутановой смеси от остатков сероводорода химическим путем его можно транспортировать до потребителя (сжатый пропан-бутан – это есть конечный товарный продукт).

Этан так же возможно отделить сжатием, но это не всегда рационально. Возможный путь реализации – химическая промышленность.

Метан даже при высоких давлениях остается газом, поэтому во многих случаях наиболее целесообразно его использование для выработки электроэнергии и тепла тут же на объекте.

По данной технологии сероводород получается сжатым до жидкого состояния, и так как это высокотоксичная, ядовитая, взрывоопасная жидкость под давлением, которая разъедает металл, то ее транспортировка до мест реализации (химическая промышленность) не представляется разумным.

Наиболее оптимальный вариант перерабатывать сероводородную жидкость на объекте по мере ее отделения из общей смеси газов, не допуская скапливания больших объемов. В аварийных случаях сбрасывать на факел (применяется в настоящее время). Если сероводород отсутствует в

Углекислый газ и азот, отделенные и закаченные в специальные баллоны и/или емкости, также могут быть реализованы как конечный продукт.

В связи с последними успехами прикладной науки, в том числе в области контроля и автоматики, данный комплекс решений технологически возможен, но подразумевает принципиально новый подход на организационном уровне.

При данной схеме конечный продукт вырабатывается не на большом удаленном заводе, а на объекте предварительной подготовки нефти малыми, но высокотехнологичными модулями. Упрощенно это можно представить как на схеме

Технологическая схема утилизации газа по модульному принципу

Необходимо отметить, что назначение и технологичность модулей получения готовой продукции будет меняться в зависимости от: состава газа, потребностей, особенностей технологий, отдаленности заводов переработки и/или трубопроводов.

Достоинства:

  • гибкость модульной системы;
  • быстрая перенастройка модуля или всего комплекса на новый тип продукции, остановка или возобновление производства одного или нескольких продуктов;
  • все невостребованные газы или их остатки тут же утилизируются на ГПУ;
  • конечным модулем является ГПУ, что дает энергообеспеченность комплекса электрической и тепловой энергий;
  • более чистый газ позволяет повысить выход электрической энергии с ГПУ;
  • благодаря высокой автоматизации, требуется минимум обслуживающего персонала;
  • настройка модулей под индивидуальный объект и пожелания заказчика;
  • весь комплекс вместе с ГПУ располагается в нескольких блок-контейнерах или открытых площадках аналогичных размеров и при необходимости может быть перевезен на автотранспорте;
  • возможно пошаговое внедрение модулей;
  • большой потенциал для дальнейшего развития;
  • максимально удобная площадка для научно-промышленных изысканий;
  • минимальные изменения при внедрении инноваций.

Недостатки:

  • частичное отсутствие научной и производственно-технической основы.

Вместо технологий сжатия газов для их разделения возможно применение промышленных мембран.

Из недостатков можно выделить высокую цену мембран, которые необходимо периодически очищать, а при невозможности заменять.

Возможно комбинированное исполнение технологического процесса.


Скачать статью можно со страницы загрузок

19.08.2017
507

Комментарии: 6

Спам В статье как-то совсем коротко рассмотрен вопрос про очистку (удаление) сероводорода из общей смеси попутных газов (путем ступенчатого сжатия и отделения винтовыми компрессорами), а ведь это ключевой вопрос. Так же совершенно очевидно, что сероводород будет присутствовать и в сепарированной бензиновой фракции, что может свести на нет все товарные свойства ценнейшего продукта из всей газовой смеси.  
Как автор предлагает решать эти технологические противоречия?
23.06.2016
Вопрос удаления сероводорода достаточно острый и заслуживает как минимум отдельной публикации. Если говорить коротко, то в данном контексте можно выделить следующее:
  • Удалением сероводорода занимаются давно, но на данный момент это в основном химические методы;
  • В статье предложен физический метод (отделение фракции сероводорода методом сжатия), такой метод на данный момент имеет больше научный интерес и требует проработки вопроса защиты винтов компрессора от вредного воздействия сероводорода. В статье предложен метод катодной/анодной защиты. Так же можно обратить внимание на возможную замену стальных винтов их металозаменяющими пластмассами (такие технологии уже используются) или воспользоваться нанотехногичными покрытиями рабочих винтов;
  • Так же ничего не говориться, что делать потом с полученным жидким сероводородом;
  • Предложенный метод сжатия и удаления сероводорода действительно никак не может помочь очистить бензиновые фракции, т.к. сероводород в данном случае отделяется после сепарирования жидких фракций.


Автор разработал  еще три метода отделения сероводорода, причем с получением элементарной серы,  но они имеют промышленный интерес и пока не могут подвергнуться общественной огласке. Они могут быть применены и для очистки бензиновых фракций. Данные технологии полностью согласуются с модульной концепцией утилизации попутного нефтяного газа.
Если вы заинтересованы в промышленном испытании данных методов очистки от сероводорода у себя на объекте нефтедобычи, то можете написать по Email автору или через почтовую форму
 сайта.
23.06.2016
Спам В статье есть таблица "Типовой состав отсепарированого попутного нефтяного газа", но она никак не используется
Можно привести расчет утилизации попутного газа?
27.06.2016
Таблица дана чтоб имелась возможность самим провести расчеты взяв такую же, но для своего месторождения.
Упрощенный расчет может выглядеть таким образом.
Массовая  доля сероводорода 2,621% * плотность всей газовой смеси 1,4589 получаем 0,038237769 кг/м3 сероводорода,  умножаем на процент серы в сероводороде -0,94%, это есть 0,038237769 кг/м3*0,94% = 0,03594350286 кг/м3 количество элементарной серы в одном кубометре попутного нефтяного газа. Данное количество серы умножаем на средний расход газа при работе  электростанции ГПУ-200 при утилизации попутного нефтяного газа данного состава, это более 30000 м3/месяц.
Получаем 0,03594350286 кг/м3 * 30000 м3/месяц = 1078,3 кг элементарной серы в месяц дополнительно к выработке электрической и тепловой энергии с одной ГПУ-200.
28.06.2016
Спам Данная концепция не нова и предложена в следующих патентах:
• Способ получения из попутного газа бензинов и сжиженного газа Патент RU 2 509 271;
• Способ утилизации, сбора, переработки и использования попутного нефтяного газа и система для его осуществления Патент RU 2 547 855;
• Установка для низкотемпературного разделения углеводородного газа Патент RU 142 501.
20.07.2016
Все идеи так или иначе витают в эфире, если вопрос созрел лишь большее число людей обратит на них внимание.
В статье говориться, что переход к мини заводам (размером с ДНС, КНС) сулит определенные экономические выгоды в частности из-за гибкости производства. Например, бензиновые фракции можно получать из паро-газовой смеси  дегазированной нефти  путем установки как минимум двух газовых сепараторов. Первый отсекает "тяжелые" углеводороды и воду. Второй газовую фракцию и "легкие" углеводороды. Тем самым мы получаем заданную фракцию углеводородов, т.е. товарный продукт. Меняя количество сепараторов и степень их сепарации легко настроиться на линию готовой продукции. Ранее такое было мало возможно из-за малости развития приборов контроля, которые   определяют качество будущей продукции. В итоге производство становиться очень гибким и может быстро реагировать на изменения рынка, что делает его жизнестойким.
12.08.2016

Добавить комментарий

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]