Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
492
а
30ZoCO2
80 % CO2 I-1 I-
Рис. і. 117. Принципиальная схема использования мембранных процессов в технологии обработки попутного газа при добыче нефти в режиме закачки CO2 (EOR):
а - трехступенчатая мембранная установка для получения CO2 на закачку и подготовки газа к трубопроводному транспорту, б - комбинация мембранного н абсорбционного процессов для получения CO2 на закачку и подготовки газа к трубопроводному транспорту
/ - нефтяной попутный газ, 2 - сепарация жидких углеводородов и осушка, 3 - мембранный аппарат, 4 - конденсатор, 5 - компрессор, 6 - CO2 на закачку, 7 - товарный природный газ, 8 - углеводородный конденсат, 9 - установка абсорбционного выделения CO2
пермеат второй ступени может быть скомпремирован и направлен на вход первой ступени. В случае повышения концентрации CO2 в исходной смеси более 20 %, что особенно благоприятно, вторая ступень может быть отключена.
Практическое использование мембранного процесса для выделения CO2 из углеводородной смеси осложняется рядом эффектов, связанных с термодинамическими свойствами многокомпонентных смесей углеводородов.
В процессе выделения CO2 на мембране происходит значительное снижение температуры потоков пермеата и апермеата вследствие эффекта дросселирования [128, 154]. В процессе
493
8 1,8VoCO2 65% СО 2
12,4% CO2
¦а
/5 % СО 2
66 % СО
95% СО 2 C2H6
'З+в
>7
Рис. 4.118. Комбинированная технология "Fluor", сочетающая низкотемпературную экстрактивную дистилляцию и мембранное выделение CO2:
/ - природный газ, 2 - деметанизатор, 3 - деэтанизатор, 4 - мембранная ступень, 5 _ колонна отгонки азеотропа, 6 - этан, 7 - сжиженный газ, 8 -товарный газ, 9 - диоксид углерода на закачку, 10 - циркуляционный компрессор
разделения в охлаждаемом потоке высокого давления накапливаются легкоконденсирующиеся примеси, что способствует образованию жидкости и снижению производительности мембраны. Падение температуры по потоку высокого давления составляет 7 К при температуре сырья 323 К. Этот эффект усиливается с повышением концентрации CO2 в разделяемом газе Так, при разделении газа, содержащего более 60 % об CO2 температура пермеата и апермеата снижается более чем на 23 К Аналогичные эффекты зафиксированы и при эксплуатации пилотной установки [145].
Поэтому в рассмотренной ранее технологии "Delsep" разделение проводят не в одном, а в нескольких последовательно расположенных мембранных разделителях, между которыми установлены подогреватели газа. В этих аппаратах пермеат отбирается в общий коллектор и обеспечивается общая степень отбора, удовлетворяющая условиям разделения. Чтобы избежать образования конденсата в разделяемом потоке, исходный газовый поток должен быть нагрет до температуры, которая ограничивается, с одной стороны, максимальной рабочей тем-
494
12
Рис. 4.119. Процесс "Delsep" извлечения CO2 из нефтяного попутного газа для закачки в пласт:
/ - нефтяной попутный газ; 2 - сепаратор; 3 ~ компрессор; 4 - холодильник; 5 - осушка; 6 - теплообменник; 7 - деэтанизатор; 8 - мембранный аппарат; 9 - нагреватель; 10 - жидкие углеводороды; // - товарный природный газ; 12 - CO2 на закачку
пературой мембраны, и, с другой стороны, температурой точки росы апермеата.
Ввиду того, что исходный углеводородный поток, поступающий на мембрану, имеет точку росы по углеводородам порядка 20-70 °С при 3,0-7,0 МПа, во всех случаях требуется предварительная обработка газа конденсацией и охлаждением с целью снижения содержания легкоконденсирующихся компонентов.
В большинстве случаев применение мембранного процесса выделения CO2 вместо или в комбинации с традиционным процессом оказывается экономически эффективным.
В таблице 4.101 дано сравнение экономических показателей традиционных процессов и процессов, использующих мембранное разделение в технологии подготовки природного и попутного газов в режиме увеличения нефтеотдачи пласта путем закачки CO2. Таблица составлена по данным обзора [159].
495
Таблица 4.101
Технология
Показатели из природного газа; 1 -106 м!/сут при 5 МПа, 15 % CO2 из природного и попутного газов для закачки CO2 в пласт; 4¦1O6 м3/сут, 90 % CO2
Процесс ДЭА Трехступенчатая мембранная очистка ДЭА Криогенный Комбинированные мембра-ны+ДЭА ТЭА
Капитальные вложения, млн, дол. Эксплуатационные затраты, млн. дол/год В том числе потери метана млн. дол/год Общие (приведенные) затраты, млн. дол/год 5,45 2,33 0,07 3,45 3,87 0,97 0,93 2,02 103,6 35,8 0,1 68,2 73,5 28,4 2,6 48,2 47,0 20,4 0,9 33,1 65,0 22,9 0,1 40,4
Таким образом, даже беглый обзор опыта и перспектив использования мембранных процессов для выделения CO2 из углеводородных смесей приводит к выводу, что такие решения являются технически и экономически обоснованными. Наиболее экономично применение комбинированных технологий при способах добычи нефти и газа, предусматривающих использование CO2 для повышения нефтегазоотдачи пласта.
Что касается процессов концентрирования кислых компонентов из природного газа, содержащего значительные количества сероводорода, следует отметить работу [150], где такой процесс описан для газа, состав которого весьма близок к Астраханскому. Схема и рабочие параметры комбинированного метода (мембранное разделение и абсорбция) очистки газа с высоким содержанием CO2 и H2S даны на рис. 4.120 и в табл. 4.102.
