ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УСТАНОВКИ СТАБИЛИЗАЦИИ КОНДЕНСАТА НА ПРИМЕРЕ ПРОМЫСЛА «КОКДУМАЛАК»

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена оптимизация технологических параметров режима работы установки стабилизации газового конденсата на примере промысла «Кокдумалак», с приминением метода моделирования и созданием цифрового двойника. Определены оптимальные параметры режима работы установки стабилизации газового конденсата, с улучшением качества выпускаемой продукции в соответсвии с регламентирующим документом.

ABSTRACT

The article considers the optimization of the technological parameters of the operating mode of the gas condensate stabilization unit at the «Kokdumalak» field, using the modeling methods and creating a digital twin. The optimal parameters of the operating mode of the gas condensate stabilization unit have been determined, leading to an improvement in the quality of products in accordance with the regulatory document.

Ключевые слова: газовый конденсат, сжиженные углеводородные газы, установка стабилизация конденсата, деэтанизатор и теплообменник.

Keywords: gas condensate, liquefied natural gas, condensate stabilization unit, deethanizer and heat exchanger.

Введение

В современном мире существует несколько десятков видов энергоресурсов в зависимости от предназначения их применений. В настоящее время потребность населения и отраслей экономики мирового общества, в том числе Республики Узбекистана сильно зависит от энергоресурсов. По мере популяции населения Республики и развития социально-экономического сектора, потребность в энергоресурсах год за годом увеличивается. В качестве информации надо отметить, что добыча нефти в Узбекистане за 2023 год составило 788,0×10³ t/y, а выработка стабильного газового конденсата достигло 1287,0×10³ t/y.

Стабильный газовый конденсат извлекается из состава природного газа, добываемых с газоконденсатных месторождений на установках низкотемпературной сепарации газа [1].

В целях обеспечения качественных показателей стабильного конденсата в соответствии с O‘zDSt 2978:2015 «Конденсат газовый стабильный, Технические условия» [6], извлеченный в процессе низкотемпературной сепарации жидкие углеводороды подлежат к последующей подготовке на установках деэтанизации и стабилизации конденсата (УСК). Товарными продуктами УСК являются деэтанизированный или стабильный конденсат, широкая фракция лёгких углеводородов (ШФЛУ) различные сжиженные газы, газы выветрривания и деэанизации и т.д [2].

Сжиженные углеводородные газы извлечённые в процессе подготовки газового конденсата должны соответствовать межгосударственному стандарту ГОСТ 27578-2018 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта» [5].

Одной из распространённой проблемой при процессе подготовки углеводородного сырья является непостоянный состав поступающей продукции из разных газоконденсатных месторождений. В том числе такая ситуация нередко встречается на УСК.

В мире многие исследователи занимались и продолжают свои исследования в этом направлении так, как данный вопрос связан с компонентным составом месторождений. При этом каждая установка требует индивидуальный подход [3-4].

Объект исследования

Объектом данного исследования является УСК установленном на нефтегазоконденсатном месторождении «Кокдумалак». УСК «Кокдумалак» введена в эксплуатацию 2003 году, согласно проекту ВНИПИнефть, г. Москва. Проектная производительность УСК «Кокдумалак» составляет 562,8·10³ t/y (по нестабильному конденсату). УСК «Кокдумалак» предназначена для выделения растворенных в конденсате углеводородных газов и одновременно для утилизации пропан-бутановой фракции – сжиженного углеводородного газа (СУГ) [7].

Сырьём УСК «Кокдумалак» является нестабильный конденсат, поступающий с установки комплексной подготовки газа (УКПГ) “Кокдумалак”, а также нестабильный конденсат, поступающий с месторождений “Култак”, “Памук”, “Алан”, “Зеварды”, “Чулькувар” и “Гирсан”.

Принимая во внимание уменьшение объема подаваемого сырья (нестабильного конденсата), неполноценный охват автоматизированной системы управления технологических процессов, изменение параметров поступающего сырья и отсутствие подбора технологического режима работы современными методами (создание цифрового двойника) на УСК «Кокдумалак», качество выпускаемой продукции в частности сжиженный углеводородный газ не соответствует требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 27578.

Сравнительная таблица качественных показателей сжиженного углеводородного газа извлеченной на УКС «Кокдумалак» представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Фактические и требуемые качественных показателей сжиженного углеводородного газа на УКС «Кокдумалак»

Результаты сравнительного анализа качественных показателей сжиженного углеводородного газа, вырабатываемой на УКС «Кокдумалак» показывают превышение количества сероводорода и доли жидкого остатка по сравнению с показателями, предусмотренными ГОСТом 27578.

Превышение требуемых показателей в составе СУГ является недопустимой, с точки зрения технологии и экологической безопасности, а также негативно влияет на окружающую среду. Эксплуатация оборудований и технологических трубопроводов под воздействием сероводорода с повышенной концентрацией может привести к интенсификации коррозии, в конечном итоге привести оборудования в непригодное состояние.

Метод исследования

В целях обеспечения определения оптимальных параметров режима работы установки по стабилизации конденсата Кокдумалак, создан цифровой двойник (симулятор макет) установки на специальном программном обеспечении Aspen Hysys с применением численного моделирования.

Экспериментальная часть

Принципиальная технологическая схема представлена на рисунке 1 с отображением ректификации многокомпонентной смеси по двухколонной.

Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема установки стабилизации конденсата «Кокдумалак»

В соответствии с технологией установки стабилизации конденсата, в состав основных оборудований входят:

- сепаратор - Е-102;

- теплообменник - Т-101, Т-102, Т-103;

- теплообменник -Х-111, Н-112/А,Б,В,Г;

Е-101/А - разделитель;

Н-111А/Б - насос;

Е-111 - емкость;

К-101, К-111 - колонна;

ХВ-111/А,Б,В - аппарат воздушного охлаждения;

ХВ-112/А,Б,В,Г - аппарат воздушного охлаждения;

П – 101,111 – печи.

На рисунке 2 показана блочная схема последовательности технологического процесса установки стабилизации конденсата УСК «Кокдумалак».

Рисунок 2. Блочная схема последовательности технологического процесса установки стабилизации конденсата

В соответствии с компоновкой, создан симулятор макет цифрового двойника УСК «Кокдумалак» на специализированном программном обеспечении Aspen Hysys на двух режимах:

Базовый режим – отображающий фактические параметры режима работы УСК «Кокдумалак», включая качественные параметры выпускаемой продукции;

Рекомендуемый режим – отображающий оптимальный технологический режим эксплуатации установки с обеспечением качественных показателей выпускаемой продукции в соответствии с национальным и межгосударственным стандартом.

Результаты расчёта базового режима показали, что объёмная доля жидкого остатка составляет 3,59 %, а по результатам фактического анализа, составляет 3,451 %. При этом погрешность расчёта не превышает 4 % и можно сделать однозначный вывод о том, что целесообразно провести дальнейшие расчёты с помощью программного обеспечения.

Результаты исследований

По итогам проведённого исследования разработан рекомендуемый режим эксплуатации УКС «Кокдумалак» с целью доведения качества выпускаемой продукции (СУГ) по содержанию сероводорода и объемной доли жидкого остатка в соответствии с ГОСТом. Сравнительный анализ базового и рекомендуемого режима эксплуатации УСК «Кокдумалак» представлен в таблице 2.

Таблица 2.

Сравнительный анализ базового и рекомендуемого режима эксплуатации УСК «Кокдумалак»

Для извлечения сероводорода из нестабильного конденсата на рекомендуемом режиме, температура куба колонны К-101 была увеличена с 172 до 176°C. При этом остаточное содержание сероводорода в смеси углеводородов, направляемый на колонну К-111, уменьшилось с 109 до 0,02 ррм, тем самым было достигнуто обеспечение качественных показателей сжиженного углеводородного газа (СУГ) с полным извлечением сероводорода.

Обеспечение остаточного объёма жидкости в составе СУГ было достигнуто путём увеличения объёма орошения на колонну К-111 с 7475 до 8001 kg/h (на 7%) и повышения температуры верхней части колонны на 1 ^оС. Данное изменение в технологическом режиме установки обеспечило снижение Объемной доли жидкого остатка с 3,59 до 1,47%, соответствующего установленным ГОСТом показателям.

Выводы

В целях обеспечения качественных показателей выпускаемой продукции на установке стабилизации конденсата «Кокдумалак» в соответствии с ГОСТом, проведены расчёты методом численного моделирования на специальном программном обеспечении Aspen Hysys.

По итогам, результаты моделирования и сравнительный анализ базового и рекомендуемого режима показали возможность обеспечения достижения значений ГОСТа по содержанию сероводорода в составе сжиженного углеводородного газа путём увеличения температуры кубовой части колонны К-101 и остаточного объёма жидкости с увеличением объёма орошения в колонну К-111 на 7% и повышением температуры верхней части колонны всего на 1 ^оС. Рекомендованы оптимальные параметры режима работы установки стабилизации конденсата с улучшением качества выпускаемой продукции.

Применение вышеуказанных рекомендаций позволит обеспечить достижение требуемых значений ГОСТа по содержанию сероводорода и объемной доле жидкого остатка в сжиженном углеводородном газе, производимом на УКС "Кокдумалак". Это повысит качество выпускаемой продукции и снизит негативное воздействие на окружающую среду.

Список литературы:

1. Нурмухаммедов Х.С., Темиров О.Ш., Туробжонов С.М., Юсупбеков Н.Р., Зокиров С.Г., Таджиходжаев З.А., Аппараты и процессы технологии переработки нефти и газа – Т.: «Фан ва технология», 2016 – 856 с.
2. Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А., Технология обработки газа и конденсата. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. – 596 с.
3. Ушева Н.В., Мойзес О.Е., Кузьменко Е.А., Хлебникова Е.С. Разработка модуля оптимизации и исследование процессов промысловой подготовки газового конденсата с применением моделирующей системы // Известия Томского политехнического университета. 2012. Т. 321. № 5
4. Насибулина А.И., Оптимизация схемы переработки газового конденсата // Сборник Наука и современность – 2010 Технические науки – С. 254-257
5. ГОСТ 27578-2018 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта»
6. O‘zDSt 2978:2015 «Конденсат газовый стабильный, Технические условия»
7. Постоянный технологический регламент на эксплуатацию установки стабилизации конденсата «Кокдумалак» - Разработано со стороны АО «O‘ZLITINEFTGAZ» - 2021 г.