ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЛОННЫ ДЕБУТАНИЗАЦИИ НА УСТАНОВКЕ СТАБИЛИЗАЦИИ КОНДЕНСАТА «КОКДУМАЛАК»

АННОТАЦИЯ

Одним из основных факторов в процессе стабилизации конденсата является правильный выбор температурного режима работы колонны дебутанизации. Это позволит обеспечить правильную и бесперебойную работу установки при выработке сжиженного углеводородного газа. В данной статье рассмотрены исследования по определению температурного режима работы эксплуатации колонны дебутанизации на установке стабилизации конденсата промысла «Кокдумалак» с оптимизацией технологических параметров, приминением метода моделирования и созданием цифрового двойника. Методом математического моделирования определены оптимальные параметры режима работы установки стабилизации газового конденсата, с улучшением качества выпускаемой продукции в соответсвии с регламентирующим документом.

ABSTRACT

One of the main factors in the process of condensate stabilization is the correct choice of the temperature mode of operation of the debutanization column. This makes it possible to ensure the correct and uninterrupted operation of the installation during the production of liquefied petroleum gas. The article considers research on determining the temperature regime of operation of the debutanization column at the «Kokdumalak» condensate stabilization unit, with optimization of technological parameters, with the application of the modeling method and the creation of 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 стабилизации конденсата, колонна, деэтанизатор и теплообменник.

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

Одним из основных процессов при подготовке углеводородного сырья является фракционирование. Процесс фракционирования жидких углеводородов в нефтегазовой промышленности осуществляется с помощью ректификационных колонн, оснащенных ребойлером и конденсатором.

Одним из основных факторов в процессе фракционирования углеводородного сырья является правильный выбор температурного режима работы аппаратов и оборудований. Корректный подбор температурного режима работы колонны обеспечивает безопасную и стабильную эксплуатацию всей установки, что в свою очередь гарантирует качество товарной и побочной продукций [1-2].

В данном направлении работают многие исследователи по всему миру, поскольку проблема связана с компонентным составом газоконденсатных месторождений и индивидуальным подходом к каждой установке. [3-4].

Установка стабилизации конденсата (УСК) на нефтегазоконденсатном месторождении Кокдумалак предназначена для отделения растворенных в конденсате углеводородных газов и одновременной утилизации пропан-бутановой фракции (ПБФ).

Исходным сырьем для производства является нестабильный конденсат, поступающий из установки комплексной подготовки газа (УКПГ) малосернистых месторождений Мубарекского нефтегазодобывающего управления (НГДУ) АО «Узбекнефтегаз».

Производственная мощность УСК «Кокдумалак» по нестабильному конденсату составляет до 562,8·10³ t/y с получением не менее 40×10³ t сжиженного углеводородного газа (СУГ) и 468×10³ t стабильного конденсата в год.

Принципиальная блок схема УСК «Кокдумалак» представлена на рисунке 1.

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

На фоне снижения объема подаваемого сырья и изменения параметров исходного сырья на УСК «Кокдумалак», а также учитывая габаритные размеры установленных оборудований, рассчитанных на подготовку больших объемов газового конденсата, вопрос по корректному подбору температурного режима работы ректификационных колонн на действующей установке является немаловажным фактором при обеспечении качественных и количественных показателей товарной продукции.

Исследование по корректному подбору температурного режима работы ректификационных колонн выполнялись с привлечением множества инженеров и технологов, научных сотрудников, а также инструментальных и лабораторных оборудований и приборов, которые потребовали много времени и человеческих и финансовых ресурсов.

С развитием науки и техники, а также уровня цифровизации, стали доступны проведение инженерных расчетов и моделирование процессов на объектах нефтегазовой отрасли с применением лицензионных программных продуктов (Aspen HYSYS), получивших в современном мире название цифровой двойник (Digital twin), с помощью которого была создана модель колонны дебутанизации УКС Кокдумалак на базе фактических исходных данных.

В стабилизаторе К-111 из деэтанизированого конденсата методом ректификации отделяется в виде дистиллята - ПБФ, а из куба колонны К-111 выводится стабильный конденсат. Для получения ПБФ, содержащей минимальное количество тяжелых углеводородов, на верхнюю тарелку колонны К-111 подается орошение. В качестве орошения колонны используется ПБФ из рефлюксной емкости Е-111. Принципиальная технологическая схема ректификационной колонны К-111 на УСК Кокдумалак представлена на рисунке 2 [7].

Принимая во внимание, что из верхней части колонны дебутанизатора К-111 необходимо получить сжиженный углеводородный газ, качество которого должно соответствовать ГОСТ 27578-2018 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта. Технические условия», объемная доля жидкого остатка при температуре 20 ^оС не должна превышать 1,6%.

Рисунок 2. Принципиальная технологическая схема ректификационной колонны К-111 на УСК «Кокдумалак»

Стабильный конденсат, отводимый из куба колонны К-111 должен соответствовать требованиям O‘z DSt 2978:2015 «Газовый конденсат стабильный. Технические условия», где давление насыщенных паров регламентировано не более 66,7 кРа.

Для определения оптимального диапазона температурного режима работы колонны К-111 на основе фактического состава сырья было проведено научное исследование различных сценариев рабочих температурных режимов. В качестве регламентирующих параметров при выполнении расчетов использовались объемная доля жидкого остатка в составе СУГ и давления насыщенных паров газового конденсата.

Анализ режима работы колонны дебутанизации К-111 при различных температурных режимах представлен в таблице 1 и в виде графика 1.

Таблица 1.

Анализ режима работы колонны дебутанизации (К-111) при различных температурных режимах