ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ СЕРООЧИСТНЫХ УЗЛОВ

АННОТАЦИЯ

В работе исследованы зависимости и условия течение процесса удаления кислых компонентов с целью определения эффективного поглотителя для процесса аминовой сероочистки газа. Были изучены свойства и эффективность отдельных растворов диэтаноламина (ДЭА) и метилдиэтаноламина (МДЭА), а также комбинации их растворов в сравнении с фактически используемыми растворами. Результаты работ показали перспективность и энерго-экономическую эффективность применения комбинированного раствора ДЭА и МДЭА на действующих узлах сероочистки, который можно внедрить без вложения значительных капитальных затрат на модернизацию технологического процесса и с внесением минимальных режимных корректировок.

Рассмотрены технико-экономические показатели процесса при изменении используемых растворов, выявлены ключевые факторы позволяющие достичь энерго-экономической эффективности процесса очистки газа от кислых соединений.

ABSTRACT

The work investigates the dependences and conditions for the process of removing acidic components in order to determine an effective absorber for the process of amine gas desulfurization. The properties and effectiveness of separate solutions of diethanolamine (DEA) and methyldiethanolamine (MDEA), as well as combinations of their solutions, were studied in comparison with the solutions actually used. The results of the work showed the promising and energy-economic efficiency of using a combined solution of DEA and MDEA at operating desulfurization units, which can be implemented without investing significant capital costs in modernizing the technological process and with making minimal operating adjustments.

The technical and economic indicators of the process when changing the solutions used are considered, the key factors are identified that make it possible to achieve the energy and economic efficiency of the gas purification process from acidic compounds.

Ключевые слова: кислые компоненты, энергоэффективность, товарный газ, нормативные требования, раствор амина.

Keywords: acid components, energy efficiency, sales gas, regulatory requirements, amine solution.

Введение

Состояние ресурсной базы в находящихся в разработке месторождений АО «Узбекнефтегаз» характеризуется бессернистыми, малосернистыми и высокосернистыми запасами природного газа. В свою очередь около 70% зрелых месторождений обеспечивающие основные объемы добычи природного газа находятся в послепиковой поздней стадии разработки. Наблюдается тенденция уменьшение объемов добычи бессернистого и малосернистого газа

Для компенсации выбывающих объемов газа, со стороны добывающих предприятий предпринимаются меры по удержанию темпов добычи на прогнозируемом уровне и недопущению резкого снижения поставок природного газа отраслям экономики. В связи с этим в настоящее время газодобывающая отрасль стремиться придерживаться тенденции удержания уровня производства за счет ввода в разработку новых месторождений ранее незадейственных и находящихся в консервации месторождений с высоким содержанием кислых компонентов в составе добываемого газа с малой ресурсной базой в условиях снижения добычи на основных активах.

Необходимые технологические меры по модернизации узлов очистки природного газа от кислых соединений для подготовки сырья с повышенным содержанием кислых компонентов по сравнению с проектными значениями, позволят обеспечить нормативный параметр по качеству товарного газа, при этом потребуется значительные объемы капитальных затраты на оборудования и строительно-монтажные работы.

В связи с этим в рамках данного исследования были рассмотрены возможности достижения нормативных показателей по качеству газа с учетом перспективного ужесточения требований к качеству в условиях ввода в разработку новых ресурсов газа с высоким содержанием кислых компонентов, с проведением исключительно режимной коррекции с целью недопущения выполнения капиталоёмких работ по модернизации установки аминовой сероочистки.

Объект исследования

Объектом для исследований был выбран узел сероочистки Головных Сооружений (ГС) Шуртанского нефтегазодобывающего управления (НГДУ) АО «Узбекнефтегаз». На данный момент в качестве поглотителя кислых соединений используется 25%-ный раствор ДЭА, который обеспечивает очистку газа до требований внутреннего рынка. При этом из-за более высокой селективности ДЭА к СО₂ содержание данного компонента в составе товарного газа намного меньше, чем установлено в требованиях [1].

Также данный регион характеризуется перспективность залежам природного газа с высоким содержанием кислых компонентов что обуславливает необходимость приспособления новым параметрам отличающихся от проектных значений установок сероочистки газа в данной регионе [3].

Результаты исследований

В данной работе обсуждаются задачи подбору эффективного поглотителя кислых компонентов для применения на узле сероочистки с целью улучшения технико-экономических показателей существующих объектов подготовки газа.

Суть предлагаемых решений заключается в применении комбинированных поглотителей взамен однокомпонентному раствору не представляющая возможности выполнения требований нормативных стандартов по качеству газа в перспективе [2].

Для расчетов были приняты следующие исходные данные:

- расход сырого газа – 250,0×10³ м³/ч

- удельный расход амина – 60 гр/1000 м³;

Расчеты проводились с целью определения выдаваемых качественных показателей растворов на основе ДЭА и МДЭА при одинаковых условиях идентичных фактическим параметрам работы установки аминовой сероочистки газа ГС Шуртанского НГДУ [3].

Исследованиями физико-химических и технологических свойств растворов ДЭА и МДЭА, их комбинаций с различным соотношением было выявлено, что по мере увеличения концентрации ДЭА от 5 до 25% температура регенерации увеличивалась примерно 0,5 ^оС на каждые 5%. При этом при увеличении концентрации МДЭА на 5% снижался расход всего раствора примерно от 3 до 5% на каждые 5% концентрации, при этом все итерационные расчеты проводились с условием достижения качественных показателей газа согласно государственному стандарту O’zDSt 948:2016 [4].

Исследованием зависимости поглощающих свойств каждого раствора выявлено, что с увеличением концентрации МДЭА степень поглощения СО₂ снижается на 3-5 % что обуславливается абсорбционной ёмкостью МДЭА к СО₂.

В итоге исследования физико-химических и технологических свойств аминовых растворов с применением комбинированного фракционного состава на основе ДЭА и МДЭА позволили выявить закономерности влияния их концентрации на параметры товарных продукций. Следует отметить, что предлагаемые растворы соответствуют требованиям к реагентам для очистки газа от кислых компонентов [5].

В таблице 1 приведены результаты сравнительного анализа технико-экономических показателей рассмотренных вариантов комбинаций аминового раствора в сравнении с фактическими параметрами установки.

Проведены исследования влияния расхода, фракционного состава поглотителя на эффективность извлечения кислых компонентов при использовании разных реагентов и построен график показывающий зависимость содержания H₂S в товарном газе от изменений значений рассматриваемого параметра (расхода, концентрации амина в поглотителе, комбинирование различных поглотителей и соотношений их комбинаций) и выявлено наиболее целесообразное соотношение ДЭА и МДЭА в комбинации в изучаемом диапазоне его значений [6].

Рисунок 1. Зависимость значения остаточного содержания H₂S от расхода и концентрации подаваемого поглотителя и их комбинаций

Рассмотренные комбинации отличаются друг от друга [1]:

- степенью очистки от кислых компонентов;

- массовым расходом (необходимый массовый расход для достижения нормативных значений по качеству);

- объемом денежных расходов;

- размерами эксплуатационных издержек;

Результаты проведенных сравнительных расчетов по потреблению материальных ресурсов при применении различных комбинаций аминовых растворов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

 Сравнение расхода материальных ресурсов для очистки газа от кислых компонентов при применении разных комбинаций аминовых растворов

Продолжение таблицы 1

Продолжение таблицы 1