«Проблемы и пути повышения эффективности работы установки стабилизации конденсата (уск) гп-2 бованеновского нгкм»
Тимергалеев Р.Р.
ООО «Газпром добыча Надым»
Филиал «Ямальское Газопромысловое управление»
Производственно-технический отдел
23 октября 2012 года введено в эксплуатацию уникальное по запасам Бованенковское НГКМ – первое месторождение ОАО «Газпром», введенное в результате реализации Мегапроекта «Ямал» по освоению месторождений полуострова Ямал.
На сегодняшний день введены в эксплуатацию 2 модуля ГП-2, суммарной годовой мощностью по газу 60 млрд. м3, в составе которого так же – первый пусковой комплекс установки стабилизации конденсата (УСК) и регенерации метанола (УРМ).
УСК обеспечивает стабилизацию газового конденсата способом колонной ректификации с получением товарного стабильного конденсата соответствующий ОСТ 51.65-80 “Конденсат газовый стабильный. Технические условия”, а также газов стабилизации и выветривания, подготавливаемых в качестве газа собственных нужд. Установка содержит три технологические нитки (2 рабочие + 1 резервная) с проектной производительностью 5,5 тонн/час каждая из расчета максимального поступления нестабильного конденсата.
Принципиальная технологическая схема УСК представлена на Рисунке 1.
Отсепарированная на установке НТС ГП-2 газожидкостная смесь ВМР и НК поступает в буферную емкость 100Е-5 предназначенную для накопления сырья и частичной его дегазации. Далее смесь проходит теплообменник 100Т‑1 в котором он подогревается за счет рекуперации тепла стабильного конденсата, который в свою очередь охлаждается. Из теплообменника 100Т‑1 поток поступает в блок трехфазного делителя 100Р-1, где происходит дегазация и разделение газожидкостной смеси на НК и ВМР. ВМР подается на установку регенерации метанола, часть конденсата – на орошение в колонну стабилизации, а другая часть в рекуперативный теплообменник. Количество НК, поступающего в колонну на орошение, определяется температурным режимом в верхней части колонны. Из теплообменника 100Т‑3 нестабильный конденсат подается на тарелку питания в блок колонны стабилизации 100К-1.
Колонна представляет собой вертикальный аппарат переменного сечения диаметрами 219/377/530/1000 мм с узлами ввода питания и орошения, полуглухой тарелкой, распределительными тарелками и контактными устройствами в виде пакетов сетчатой насадки с провальными тарелками.
Рис.1. Принципиальная технологическая схема УСК.
Кубовая часть колонны разделена на две камеры: приемную и отбора продукта. В колонне в результате тепло- и массообмена при нагревании компоненты конденсата газа нестабильного с более низкой температурой кипения переходят в пары, а компоненты с высокой температурой кипения остаются в жидкости.
Для поддержания необходимого температурного режима колонны производится циркуляция постоянного количества кубовой жидкости насосами 100Н‑2 через блок печи стабилизации 100П‑1 и возврат парожидкостной смеси в нижнюю часть стабилизатора. Стабильный конденсат из кубовой части колонны, проходя теплообменники 100Т‑3 и 100Т‑1, охлаждается и направляется в резервуарный парк стабильного конденсата (РПК).
Учитывая тот факт, что после вывода месторождения на полное развитие с объемом добычи газа около 100 млрд. м3/год, загрузка колонны стабилизации составит 6,8…7,2 т/ч. Вместе с тем, если учесть подключение в разработку пластов ХМ с пока неизвестным конденсатным фактором, но, предположительно – 3…6 г/м3, то загрузка одной колонны может возрасти до 10 т/ч. Тогда как проектная загрузка колонны 100К-1 составляет всего 5,5 т/ч.
В связи с данным обстоятельством в марте-апреле 2014 года совместно со специалистами ООО «Газпром ВНИИГАЗ» были проведены специальные испытания. Задачей испытания являлось – определение возможности работы технологической линии УСК с повышенной загрузкой по сырью: 9–10 т/ч против 5,5 т/ч по проекту.
На первом этапе исследовалась проектная схема УСК с «полной» колонной. Данный цикл исследований проводился при относительно высоком давлении в дегазаторе 20Д-1 и в аппаратах УСК.
На основании анализа многочисленных режимов были сделаны следующие выводы:
1. При работе по проектной схеме максимально достижимая загрузка колонны стабилизации 100К-1, составила около 7 т/ч. При объёмном расходе газа стабилизации более 20 м3/ч наблюдался активный вынос жидкости с газом стабилизации, который регистрировался стремительным повышением уровня жидкости в сепараторе подготовки топливного газа для собственных нужд 100С-1, что недопустимо.
2. Увеличение производительности УСК может быть достигнуто только в результате значительного снижения газонасыщенности сырья УСК, как результат понижения давления в дегазаторе 20Д-1 и аппаратах УСК.
На втором этапе исследовалась проектная схема УСК с «усеченной» колонной, при пониженных давлениях в системе 20Д-1 – 100Е-5 – 100Р-1 – 100К-1. Согласно этому решению отключается подача орошения, и весь поток направляется в середину, т.е. в этом случае тарелки верхней секции колонны исключаются из работы, число рабочих тарелок составляет шесть единиц (три теоретические тарелки), в результате работает только нижняя часть колонны, которая имеет значительно больший диаметр (377 мм против 200 мм в верхней части). При этом колонна работает устойчиво, технически удалось загрузить 100К-1 сырьём в количестве 9 т/ч, без уноса конденсата с газом стабилизации, а ДНП стабильного конденсата полностью удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 54389-2011, которое должно быть не выше 66,7 кПа (500 мм.рт.ст.). Важно также отметить, что при этом оказалось возможным резко снизить давление в 100К-1: с фактических 0,85 МПа до 0,35 МПа, что позволило работать на повышенных расходах с тем же огневым подогревателем 100П‑1.
На основании проведенного анализа режимов работы УСК можно сделать следующие выводы:
1. Значительное увеличение производительности УСК может быть достигнуто только при работе по схеме с «усечённой» колонной.
2. Максимальный расход газа стабилизации, который не приводит к «выносу» жидкости из верхней части колонны, составляет 50 м3/ч при фактических термобарических параметрах.
3. Имеются все основания полагать, что УСК обеспечит работу при загрузке 10 т/ч.
Во время проведения второго этапа исследований и по настоящее время УСК успешно работает по схеме с «усеченной» колонной.