Компрессионный способ извлечения жидких углеводородов из нефтяного газа

Компрессионный способ извлечения жидких углеводородов из нефтяного газа основан на принципе сжатия газа и последующего его охлаждения (рис.9.3, а). Этот способ применяют обычно для газов, содержащих значительное количество тяжелых углеводородов. Эффективность извлечения тяжелых углеводородов при этом способе обычно не превышает 40% от потенциала, поэтому его применяют в сочетании с другими способами, и в частности с

В настоящее время для эффективного извлечения углеводородов из нефтяного газа начинают применять винтовые детандеры (ВД), спаренные с винтовыми компрессорами (ВК).Схема такой установки показана на рис. 9.3, б. Работает данная установка следующим образом.

Жирный нефтяной газ по сборному коллектору 1 подается сначала в теплообменник 2, где предварительно охлаждается холодным газом, поступающим по линии 10.

После теплообменника охлажденный газ направляется в сепаратор первой ступени 3, в котором происходит отделение конденсата от газа. Конденсат по линии 9 сбрасывается в емкость 7, а отсепарированный газ поступает в винтовой детандер, где происходит расширение (редуцирование) газа и за счет этого совершается работа по его вращению.

Понижение давления газа в детандере на одну атмосферу и совершаемая этим газом работа снижает температуру газа приблизительно в 30 раз интенсивнее, чем эффект Джоуля—Томсона. Такое резкое изменение температуры газа происходит согласно первому закону термодинамики

(9.1)

гласящему, что работа расширения газа А осуществляется за счет некоторого количества теплоты ΔQ, выделяемой в результате изменения внутренней энергии ΔЕ, равной

(9.2)

где т — масса газа; С_V — удельная теплоемкость газа при постоянном объеме;

ΔT — изменение температуры газа.

При постоянном давлении имеет место известное соотношение

(9.3)

где С_Р — удельная теплоемкость при постоянном давлении.

Из соотношений (9.1) и (9.2) следует:

(9.4)

За счет резкого температурного перепада газа в детандере образуется большое количество углеводородного и водяного конденсатов, направляемых в сепаратор второй ступени для разделения. Из сепаратора конденсат направляется в емкость, а холодный газ поступает в теплообменник для предварительного охлаждения жирного газа. Для предотвращения образования гидратов в винтовой детандер вводят дозировочным насосом метанол по линии 11.

Для получения наибольшего эффекта в детандер целесообразно подавать газ, предварительно охлажденный в теплообменнике газом, обработанным в детандере. При этом поступающий газ можно предварительно охладить на 30—60 °С (в зависимости от температуры охлаждающего и теплоемкости охлаждаемого газа). В детандере происходит более интенсивное охлаждение газа при его расширении и выполнении работы — около 12—20 °С на 0,1 МПа снижения давления.

На одном валу с детандером 4 находится винтовой компрессор 5, который сжимает газ, прошедший через детандер 4, сепаратор 8 и теплообменник 2. В винтовом компрессоре 5 газ сжимается до давления, составляющего 30—40% от первоначального.

Обезжиренный и осушенный газ из компрессора 5 направляется через измеритель расхода 6потребителям или на компрессорную станцию для подачи его в магистральный газопровод.

Описанная установка со всем оборудованием весит 50 т, а производительность ее по жирному газу 250 тыс. м³/сут.

Установка может компоноваться в заводских условиях одним блоком и монтироваться на промыслах в течение 20 дней.

Широкое применение таких установок на наших промыслах позволит более эффективно использовать ресурсы нефтяного газа, дополнительно получить из него 5 - 6 млн. т пропан-бутановых фракций ежегодно.