Очистка природного газа перед сжижением

Очистка и осушка природного газа

До поступления в установку сжижения природный газ должен быть подвергнут очистке от диоксида углерода (С02), сероводорода (H2S) и других серосоединений, а также осушке . При необходимости газ должен быть очищен от избытков азота (N2), ртути (при наличии ее в газе) и алюминия (в конструкции установки).

Если не производить эти операции, то С02 и H2S, а также вода в твердом состоянии могут «забить» оборудование установки и вывести ее из строя. В зависимости от месторождения возможны следующие колебания состава природного газа, % об.:

СН4 … от 83,0 до 95,1 С5Н12 … до 0,5

С2Н6 … от 0,15 до 5 С6Н14 … до 0,5

Содержание соединений серы (в пересчете на серу) в любом газе может быть не более 56 мг/м3. Содержание влаги в природном газе, поступающем на осушку, принимают равным 1,8 г/нм3 (из условия насыщения парами воды при температуре +40 ‘С и давлении 4,5 МПа).

Содержание указанных компонентов в природном газе перед сжижением должно быть снижено:

по сероводороду — не более 0 5 мг/м3; диоксиду углерода — не более 1 %о (промиля); влажности — точка росы газа не выше —70 °С; содержанию азота — не более 0,9 % об.

Очистка от С02 и H2S.

Существующие способы очистки природного газа от С02 и H2S можно условно разделить на три группы:

1) химические методы очистки , в которых природный газ очищается от С02 и H2S посредством химических реакций следующими способами:

• мышьяково-содовым;
• с помощью карбоната калия под давлением;
• этаноламиновым;
• с помощью окиси цинка;

2) сорбционные методы очистки , в которых происходит адсорбция или абсорбция С02 и H2S;

3) физические способы очистки , в которых С02 и H2S вымораживаются на охлаждаемых насадках либо отделяются от природного газа в ректификационных колоннах.

Источник

Очистка и фракционирование природного газа

В общем случае в установке сжижения природного газа блок фракционирования предусмотрен для следующих целей:

• Очистка природного газа перед сжижением
• Производство флюидов холодильных циклов
• Извлечение дополнительной коммерческой выгоды (продажа производимых на газофракционирующей установке продуктов)
• Использование производных продуктов для энергетических нужд завода по сжижению

Осушка природного газа

Влага, содержащаяся в природном газе при температурах и давлениях, создаваемых в процессе сжижения, образовывала бы гидраты с углеводородами и происходило бы образование гидратных пробок в дроссельных устройствах, если бы газ не осушался до уровня примерно I v.p.m. (одна часть на миллион по объему).

Очистка от углекислого газа, сероводорода и других компонентов

По тем же причинам диоксид углерода СО₂ образует углеродный лед. Углекислый газ плохо растворим в углеводородах (слега растворим в бутане), поэтому необходимо удалять СО₂ до уровня v.p.m. (несколько десятков v.p.m., если извлекают пропан-бутан).

Сероводород и другие кислые газы должны быть также удалены.

Следы ртути, даже минимальные, опасны для теплообменников и должны быть тщательно удалены. Наконец, тяжелые углеводороды С₅₊ могут также вызвать образование пробок, поэтому конденсат должен быть выделен в процессе охлаждения.

Что касается насыщенных углеводородов (алканы от С₁ до С₅), они при необходимости могут быть
выделены сепарацией и ректификацией для восполнения циклового газа (компенсация потерь и продувок). Как об этом уже говорилось, если компоненты С₂-С₃-С₄-С₅ входят в состав природного газа в значительных количествах, их выделяют для продажи.

Все, что выделяется сверх потребностей (например, этан, если продают только пропан и бутан), или подается в поток сжижаемого газа или используется на месте для производства энергии.

Кстати, инертные газы, азот и гелий, которые могут в небольших количествах находиться в природных газах, их сжижение вместе с метаном стоит дорого с точки зрения затрат энергии; их транспорт метановозами стоит дорого из-за занимаемого ими объема, их присутствие в составе СПГ при регазификации уменьшает теплотворную способность. Следовательно, желательно их выделить перед сжижением.

Газ сепарации после однократной конденсации содержит весь гелий и весь или почти весь азот в смести с метаном. Этот газ сепарации считают сбросным, достаточно бедным газом и используют преимущественно для производства энергии, необходимой заводу.

Если гелия достаточно много, можно предусмотреть его выделение, производя сепарацию в две ступени и таким образом, чтобы смесь Не + N₂ выделялась бы в одной ступени сепарации.

Примечание:
Нет норм на состав СПГ. Существуют только особые спецификации у потребителя сырья, которые, например, на заводах сжижения для экспорта газа связаны с контрактами на постановку (в частности, с теплотворной способностью). Следовательно, остаточные газы, используемые для производства энергии, разные по составу в разных местах.

Источник: «Энциклопедия газовой промышленности» (1994)

Источник

Современные отечественные решения для очистки природного газа от углекислоты перед сжижением

Группа компаний «Синтез ОКА» включает производственный комплекс с собственной теплоэлектростанцией, расположенный в г. Дзержинске Нижегородской области, научно-исследовательский центр и центр развития инвестиционных проектов в Санкт-Петербурге – АО «Химтэк Инжиниринг».

Производство и продажа аминов – ключевое направление бизнеса Группы компаний «Синтез ОКА». Лидирующая позиция на рынке аминов (доля рынка в России и СНГ до 60%) достигнута за счет многолетнего опыта работы предприятий Группы, а также разработки и внедрения инновационных для России технологий химического производства. Продукция ГК «Синтез-ОКА» востребована и в Европе.

Общая мощность производств – более 50 000 т различных аминов в год. Выручка в 2017 г. планируется на уровне 5 млрд. руб.

В 1994 г. было построено уникальное производство МДЭА – единственное в РФ и ближайшем зарубежье. Производство построено последним в мире, что позволило аккумулировать опыт предшественников – установок синтеза МДЭА, разработанных ведущими мировыми химическими компаниями. В 2009 г. производство было полностью модернизировано.

В настоящее время производятся следующие марки МДЭА:

• Индивидуальный МДЭА (ТУ 2423-005-11159873–2010) – применяется как селективный амин, удаляет из газа весь сероводород, оставляя достаточное количество углекислоты.
• Различные смесевые композиции на основе МДЭА: МДЭА модифицированный специальный (МДЭАмс) (ТУ 2423-001-11159873–2008) различных марок, позволяют решать и другие задачи;
• МДЭАмс марки А с физическим растворителем – для удаления соединений серы, таких как меркаптаны, наряду с сероводородом;
• МДЭАмс марки Б с физическим растворителем и активатором не селективного действия – для дополнительного удаления соединений серы;
• МДЭАмс марки Г с активатором – для удаления сероводорода и углекислоты;
• МДЭАмс марки В с повышенным содержанием активатора – для подпитки рабочего раствора марки Г, для коррекции концентрации активатора.

Выпускаются также новые амины:

• МДЭАмс марки Д с повышенной селективностью по сероводороду, содержащий специальный активатор;
• МДЭАмс марки Е с повышенной термостабильностью – для замены ДЭА в процессах очистки природного газа.

Основные отрасли потребления этаноламинов и алкилэтаноламинов: газовая промышленность (переработка природного газа и попутного нефтяного газа, сжижение природного газа; нефтеперерабатывающая промышленность; азотная промышленность и установки получения углекислоты (см. таблицу).

Ведущие компании России всегда отдавали приоритет самым передовым технологиям и продуктам. В связи с известными событиями часть из них стала труднодоступной. Для поставок самой современной химической продукции ГК «Синтез Ока» ведет активную работу с зарубежными партнерами по локализации производства ряда продуктов в России.

В 2013 г. по лицензии компании BASF был выпущен высокоселективный абсорбент МДЭАмс марки Д. В течение 2014–2015 гг. были проведены опытно-промышленные испытания абсорбента на установке 3У370 третьей очереди Оренбургского ГПЗ. МДЭАмс марки Д показал себя с положительной стороны при очистке газа Карачаганакского месторождения: увеличился объем перерабатываемого газа; увеличилась селективность по сероводороду.

В 2017 г. заключен лицензионный договор с компанией PROSERNAT, на основании которого будет выпускаться еще один новый абсорбент на основе МДЭА – МДЭАмс марки Е. Этот абсорбент будет испытываться на одной из установок Астраханского ГПЗ как замена ДЭА, обладающего рядом отрицательных свойств – в первую очередь недостаточной термостабильностью и высокой степенью деградации.

В кооперации с компанией Clariant производится ряд присадок: депрессорные, депрессорно-диспергирующие, противоизносные, использующиеся на предприятиях ПАО «Газпром».

В настоящее время одним из наиболее активно развивающихся направлений, где применяется МДЭА, является очистка природного газа от СО₂ для целей сжижения. ГК «Синтез-ОКА» стала обладателем уникального опыта по применению МДЭАмс для этих целей на объектах различной мощности: от локальных малотоннажных установок до средне- и крупнотоннажных.

Исторически первым успешным опытом применения нового МДЭАмс стала поставка абсорбента на проект «Сахалин-2». Технология активированного МДЭА на этапе проекта разработана фирмой Shell.

В 2016 г. был открыт завод по сжижению природного газа, построенный ЗАО «Криогаз» (Группа компаний АО «Газпромбанк») в г. Псков. Комплекс сжижения природного газа с автогазонаполнительной (КСПГ с АГНКС) представляет собой малотоннажный завод производительностью 23 000 т сжиженного природного газа в год.

Амины	Природный газ			Технологические газы
Сжижение природного газа	Переработка попутного нефтяного газа	Переработка газа	Нефтепереработка	Получение аммиака, углекислоты
МДЭА	√	√	√
МДЭА модифицированный специальный	Марка А	√	√	√
	Марка Б	√
	Марка В	√	√	√
	Марка Г	√	√	√
	Марка Д	√
	Марка Е	√
МЭА	√	√	√
ДЭА	√	√

В технологической цепочке завода важное место занимает блок очистки природного газа от углекислоты, который построен по технологии и по исходным данным АО «Химтэк Инжиниринг». Специалисты предприятия осуществляли научно-техническое сопровождение проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию блока очистки.

Мощность установки – 14 000 м 3 /ч. В качестве амина в блоке очистки используется метилдиэтаноламин модифицированный специальный, производимый ЗАО «Химсорбент». В январе 2017 г. при участии специалистов АО «Химтэк Инжиниринг» блок очистки введен в постоянную эксплуатацию. Качество очистки превышает требования технического задания заказчика. Содержание углекислоты в очищенном газе составляет менее 0,005% об.

В настоящее время АО «Химтэк Инжиниринг» принимает участие в создании еще нескольких установок очистки. Наиболее значимый – это проект «Арктик СПГ 2» компании «Новатэк». Проект представляет собой интегрированный комплекс по сжижению природного газа с планируемой мощностью производства товарного СПГ не менее 18,3 млн. т/год (три технологические линии СПГ мощностью 6,1 млн. т/год каждая) и ~1,4 млн. т/год товарного стабильного конденсата.

На завод будет поступать газ, добываемый на нефтегазоконденсатном месторождении Салмановское (Утреннее), расположенном на Гыданском полуострове в Ямало-Ненецком автономном округе. Скважинный флюид с месторождения будет доставляться через объекты обустройства месторождения и перерабатываться на заводе, состоящем из трех технологических линий производства СПГ и сопутствующих хранилищ СПГ/стабильного конденсата, установленных на основании гравитационного типа (ОГТ). Каждая из технологических линий СПГ будет оснащена собственными приемными сооружениями, установкой стабилизации конденсата, установками очистки газа, установкой выделения СУГ и сжижения газа с сопутствующей системой охлаждения.

АО «Химтэк Инжиниринг» для проекта «Арктик СПГ» предоставил технологию очистки природного газа от углекислоты.

На всех установках в разном масштабе решается одна техническая задача – необходимо снизить содержание углекислоты в природном газе с 2,5–1% мольных до требуемых для сжижения газа значений.

Применение МДЭАмс позволяет гарантированно снизить содержание углекислоты до значения не более 50 ppm и при этом дать значительную экономию энергоресурсов: экономия пара по сравнению с применением диэтаноламина (ДЭА) может достигать 10–30% и более (в зависимости условий работы установки, прежде всего давления очищаемого газа).

Применение МДЭАмс позволяет получить абсорбент с высокими эксплуатационными свойствами: длительным сроком использования, малой деградацией, низкой коррозионной активностью.

Следует особо отметить, что при создании блока очистки КСПГ «Псков» использовались только отечественные технологические разработки, применяются отечественные химические компоненты и оборудование. Для проекта «Арктик СПГ» использование отечественных разработок и материалов является также приоритетным.

Источник