Установка осушки газа для нефтеперерабатывающего завода

Заказчик: Нефтеперерабатывающее предприятие
Месторасположение: Приволжский федеральный округ
Производительность установки по входному газу: 35 тыс. нм3/год.

Продукты:

Газ, осушенный до точки росы минус 40°С.

Объем работ:

Концептуальный инжиниринг, проектирование, поставка оборудования, шефнадзор за ПНР.
Период выполнения работ: 2018-2019 г.г.

Описание установки

Блочно-модульная установка влажных отработанных газов регенерации методом гликолевой абсорбции производительностью по газу 35 тыс. нм3/час с точкой росы по воде минус 40 °С при давлении 1,55 МПа. Размещена на территории нефтеперерабатывающего завода.

Задачи проекта

Осушить влажные отработанные газы с двух установок низкотемпературной конденсации и ректификации до точки росы минус 40°С по воде с целью перспективной дополнительной загрузки мощностей газопереработки нефтеперерабатывающего предприятия.

Основные решения

Газ на установку подаётся двумя потоками с разными характеристиками по давлениям, расходам и температуре. Требовалось осушить его до точки росы минус 40°С по воде и раздать по четырём потокам с разными характеристиками по расходам и давлениям. Для выполнения вышеперечисленных технических решений нами была поставлена установка осушки с узлом смешения входящих потоков и разделения выходящего потока по четырём линиям. Особенностью установки осушки является применение азеотропной регенерации, позволяющее получить триэтиленгликоль (ТЭГ) с чистотой 99.9+%, который может осушить газ до точки росы по воде минус 40°С и ниже, в отличии от обычной атмосферной регенерации, позволяющей получить ТЭГ с чистотой 99,5% и точку росы не более −20 С. Азеотропная регенерация представляет собой традиционную атмосферную регенерацию гликоля с добавлением контура циркуляции углеводородов (С6+).

Состав оборудования

• Блок приёма влажного газа и выдачи осушенного.
• Блок подготовки газа.
• Блок колонны-абсорбера.
• Блок регенерации и циркуляции ТЭГ.
• Блок ввода химических реагентов.
• Ёмкости подпитки ТЭГ и сольвента.
• Факельный сепаратор и дренажная ёмкость.
• Комплектная система управления РСУ и ПАЗ.

Блок приема влажного газа и выдачи осушенного

Состоит из клапанов-регуляторов давления потоков влажного газа перед смешением, клапанов-регуляторов давления выходных потоков осушенного газа, расходомеров на каждом потоке и анализатора влажности осушенного газа.

Блок подготовки газа

Смешанный поток проходит фильтр-сепаратор (один рабочий, один резервный) с избирательностью 5-10 мкм и охлаждается до температуры +31°С в теплообменнике «газ — вода». Затем газ подается в вертикальный фильтр-коалесцер, где удаляется сконденсиро­ванная вода. Жидкость из фильтров отводится автоматически в дренажную линию.

Блок колонны абсорбера

Очищенный от мехпримесей и капельных включений газ поступает в абсорбер, в ко­тором вода абсорбируется потоком триэтиленгликоля из регенератора с массовой концентрацией ТЭГ 99,9+ %. Движущей силой процесса является разница парциальных давлений (упругости пара) воды над поверхностью регенерированного ТЭГа и в природном газе. При контакте «газ-ТЭГ» про­исходит переход воды из газовой фазы в жидкую снизу-вверх по колонне, вплоть до вырав­нивания парциального давления воды в газе до парциального давления воды над поверхно­стью регенерированного ТЭГа. Результатом процесса становятся следующие продукты:

• осушенный до точки росы минус 40°С газ, который направляется в секцию каплеуловителя и далее отводится из абсорбера
• насыщенный водой гликоль, который скапливается в кубовой секции абсорбера и да­лее отводится на регенерацию.

Абсорбер состоит из 3 секций (снизу-вверх): кубовая секция, секция контактора «газ-ТЭГ» и секция каплеуловителя. Влагонасыщенный газ подаётся в межсекционное пространство между кубовой и контакторной секциями. Далее через нижнюю тарелку контактора газ поступа­ет в контактную секцию абсорбера, где раствор триэтиленгликоля абсорбирует воду из по­тока природного газа. Данная секция образована структурированной насадкой. Последняя секция абсорбера — секция каплеуловителя, предназначенная для максимально эффективного удаления гликоля из потока осушенного газа. Таким образом снижается уро­вень потерь абсорбента. После секции каплеуловителя осушенный до точки росы минус 40°С поток газа покидает абсорбер. Насыщенный водой гликоль скапливается в кубовой сек­ции и по сигналу автоматического контроллера уровня отводится из абсорбера в дегазатор V-3010. Также в кубовой секции имеется ручной дренаж.

Блок регенерации и циркуляции

ТЭГ Насыщенный водой гликоль по сигналу автоматического контроллера уровня отводится из кубовой секции абсорбера в дегазатор, где происходит выделение из гликоля газо­вой фазы, которая подается в качестве топливного газа на горелку регенератора.

В дегазаторе поддерживается минимально возможное давление (около 0,1-0,4 бар изб.) с це­лью удаления максимального количества растворенного кислорода. Гликоль же при помощи насосов (рабочий+резервный) последовательно проходит через предварительный механический фильтр, угольный фильтр, механический фильтр и далее подается в конденсатор, а после — в секцию дефлегматора испарительной колон­ны, где поток холодного гликоля позволяет снизить общие потери гликоля в регенера­торе, обеспечивая флегму колонне-регенератору. Вышедший из дефлегматора поток насыщенного гликоля поступает в кожухотрубный тепло­обменник, где нагревается за счет потока гликоля, идущего из регенератора.

Далее насыщенный гликоль поступает в испарительную колонну. В ней из гликоля выделяется водяной пар. Пар с верха испарительной колонны направляет­ся в теплообменник-конденсатор, конденсируется и подается в трёхфазный сепаратор, где разделяется на пар, воду и углеводородный конденсат. Пар сжигается в горелке регенератора, а вода отводится в дренажную систему предприятия. Углеводородный конденсат ис­пользуется в качестве азеотропного агента («сольвента») и подается с помощью насосов (рабочий+резервный) в стриппинг-колонну для регенерации гликоля (см. ниже). Перед подачей в колонну сольвент проходит фильтр-коалесцер, а затем подогревается во встроенном в регенератор гликоля подогревателе. В стриппинг-колонну сольвент поступает в паровой фазе.

Процесс регенерации раствора триэтиленгликоля ведется при температуре 204°С. Тепло под­водится за счет сгорания топливного газа в горелке, смонтированной в корпусе сосуда регенератора. Из регенератора гликоль с концентрацией ТЭГ 98,6-99,1 % масс. подаётся в стриппинг-колонну. В колонне снизу-вверх движутся пары сольвента. В результате образо­вания азеотропной смеси сольвента с водой последняя удаляется из гликоля. Паровая фаза (сольвент, насыщенный водой) с верха стриппинг-колонны подается в регенератор. Жидкая фаза снизу колонны, представляющая собой высококонцентрированный (99,9+%) ТЭГ, по­ступает в буферную ёмкость и далее после прохождения теплообменника с помощью насосов гликоля (рабочий+резервный) подается в колонну-абсорбер. Цикл гликоля замыкается. Для удаления продуктов деградации гликоля предусмотрен блок ионообменных фильтров, на который подается часть потока (до 10%).

Блок ввода химических реагентов

Для поддержания нормального химического состава ТЭГ, установка предусматривает подачу следующих реагентов: антипенной присадки, поглотителя кислорода, регулятора рН, сольвента, чистого ТЭГ.

Ёмкость поглотителя кислорода, ёмкость регулятора рH и насосы поглотителя кислорода/регулятора рH, ёмкость антипенной присадки и насос антипенной присадки расположены в обогреваемом блок-боксе, который является комплектной единицей. Ёмкости поглотителя кислорода и регулятора рH находятся под «азотной подушкой».

Ёмкости подпитки ТЭГ и сольвента

Ёмкость ТЭГ является подземной и находится под «азотной подушкой». ТЭГ подаётся на блок гликолевой осушки с помощью полупогружного насоса.

Ёмкость сольвента является подземной и находится под «азотной подушкой». Сольвент подаётся на блок гликолевой осушки с помощью полупогружного насоса.

Факельный сепаратор и дренажная ёмкость

В систему факельных сбросов направляются продувки, образующиеся при срабатывании предохранительных клапанов и при сбросе давления из оборудования при остановках установки осушки. В состав установки входит обогреваемый факельный сепаратор, который исключает содержания капельной жидкости и твердых частиц в газах и парах, сбрасываемых в общую факельную систему. Для исключения возможности кристаллизации возможной капельной жидкости предусмотрен электрообогрев факельного сепаратора и непрерывный отвод жидкости из него в дренажную емкость.

В состав установки также входит дренажная емкость, предназначенная для дренажей жидких остатков:

• водяного конденсата;
• ТЭГ;
• сольвента.

Для освобождения от конденсата дренажная емкость укомплектована двумя полупогружными насосами (рабочий и резервный).

Комплексная система РСУ и ПАЗ

Все блоки и аппараты блоков оборудованы современными контрольно-измерительными приборами, предохранительной, запорной, отсечной арматурой и снабжены автоматически управляемыми клапанами. Это позволяет вести технологический процесс в автоматическом, а также дистанционном режиме из помещения управления.

Результаты

• Оборудование введено в эксплуатацию и позволяет гарантированно достигать точку росы по воде минус 40°С.
• Из-за переменного характера подачи отработанных влажных газов установка доказала возможность работы в широких диапазонах регулирования.