2.5 Извлечение тяжёлых углеводородов из газа (отбензинивание)

Как уже было указано, в составе природных газов присутствуют углеводороды от метана до пентана, причем если метан и, частично, этан – это целевые составляющие газа, используемого в быту и в промышленности как газовое топливо, то пропан, бутаны и пентаны в газовом топливе нежелательны, хотя сами они являются ценными соединениями и могут быть использованы для других нужд. Поэтому до подачи природного газа в транспортные магистральные сети из него должны быть удалены углеводороды от этана (частично) до пентанов включительно (называемые в данном случае тяжелыми). Извлеченная сумма тяжелых углеводородов С₂-С5 называется обычно газовым бензином и направляется на газофракционирующие установки (ГФУ) для разделения на отдельные углеводороды и стабильный бензин.

К основным технологическим методам извлечения тяжелых углеводородов из газа относятся: низкотемпературная сепарация (НТС), низкотемпературная конденсация (НТК) и масляная абсорбция при высоком (до 14 МПа) давлении и низкой температуре.

Низкотемпературная сепарация

Сущность процесса низкотемпературной сепарации (НТС) состоит в однократной конденсации углеводородов при понижении температуры газа до минус 25° – минус 30 °С за счет его дросселирования (эффект Джоуля-Томсона). Вместо дросселирования через клапан (изоэнтальпийный процесс) может быть использовано расширение газа в турбодетандере (изоэнтропийный процесс), что позволяет более эффективно использовать перепад давления газа.

В связи с тем, что процесс НТС протекает при низких температурах, в поток газа вводят ингибитор гидратообразования, что позволяет предотвратить образование гидратов.

Низкотемпературная конденсация

Процесс начал развиваться в 1960-е годы, когда повысился спрос на этан – один из основных мономеров в ассортименте сырьевых ресурсов нефтехимии. Это потребовало перейти на низкие температуры охлаждения газа, с тем чтобы увеличить степень извлечения из него этана (и соответственно –- более тяжелых углеводородов). Это в свою очередь потребовало наряду с эффектом дросселирования применять искусственное охлаждение с использованием пропанового холода (для охлаждения до –70 °С) или каскадного холодильного пропан-этанового цикла, с помощью которого стало возможным извлечь из газа 85-87% этана, почти полностью (99%) – пропан и 100% всех остальных углеводородов. Для производства искусственного холода используют обычно компрессорные холодильные машины, хладагентом в которых являются пропан, этан или фреон, а также турбодетандеры, в которых энергия расширяющегося газа рекуперируется для производства холода.

Маслоабсорбционное извлечение

Это один из массовых процессов извлечения из газа тяжелых углеводородов, ведущий свое начало с 1913 г. Сущность его состоит в поглощении (растворении) тяжелых углеводородов газа в абсорбенте (масле) с последующей их десорбцией (отпаркой) из абсорбента. В качестве абсорбента используют обычно керосиновую или дизельную фракцию нефти со средней молекулярной массой от 140 до 200.