УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ Российский патент 2016 года по МПК B01D19/00 

Предложение относится к установкам подготовки сероводородсодержащей нефти и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при подготовке сероводородсодержащей нефти, преимущественно на объектах, имеющих ограничения по объемам подачи сероводородсодержащего газа в систему газосбора и на установку очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода (сероочистки), а также где имеются незначительные объемы отдувочного газа.

Известна установка подготовки сероводородсодержащей нефти, включающая сепараторы первой и второй ступени сепарации, блок обезвоживания и обессоливания нефти, состоящий из ступени предварительного обезвоживания нефти, сырьевых насосов, нагревателя нефти, отстойников ступени обезвоживания, электродегидраторы ступени обессоливания нефти, емкость горячей ступени сепарации и резервуары товарной нефти (Позднышев Г.Н., Соколов А.Г. Эксплуатация залежей и подготовка нефти с повышенным содержанием сероводорода. Обзорная информация. - 1984. - С. 34-35).

Недостатком указанной установки является то, что при подготовке сероводородсодержащей нефти, прошедшей сепарацию при обычной и повышенной температуре, не достигается требуемая эффективность удаления сероводорода из нефти и его концентрация превышает требуемое ГОСТ 51858-2002 значение, равное 20 млн^-1.

Известна установка подготовки сероводородсодержащей нефти, включающая сепараторы высокого и низкого давления, насос, подогреватель, колонну и сепаратор горячей ступени сепарации (Лесухин С.П. и др. Основные направления развития технологии очистки нефти от сероводорода // Нефтяное хозяйство. - 1989. - №8. С. 50-53).

Недостатком указанной установки является то, что для проведения отдувки нефти в колонне с целью снижения массовой доли сероводорода до 20 млн^-1 требуется подача на отдувку десорбирующего газа, не содержащего сероводород, в объеме 5-50 м³/м³, что приводит к образованию большого объема сероводородсодержащего газа отдувки, требующего последующей очистки. При этом производительность установки сероочистки до введения требований ГОСТ Ρ 51858-2002 по остаточной массовой доле сероводорода в товарной нефти рассчитана на очистку определенного объема газа со ступеней сепарации нефти. Подача значительного количества сероводородсодержащего газа с колонны на установку сероочистки приводит к снижению степени его очистки и, как следствие, необходимости увеличения ее производительности.

Известна установка подготовки сероводородсодержащей нефти (патент РФ №2412740, В01D 19/00, C10G 29/00, опубл. 27.02.2011, Бюл. №6), включающая нефтепровод, ступени сепарации, блок обезвоживания и обессоливания нефти, состоящий из ступени предварительного обезвоживания нефти с резервуарами-отстойниками, сырьевых насосов, нагревателя нефти, отстойников ступени глубокого обезвоживания и отстойников ступени обессоливания нефти с трубопроводом сброса отстоявшейся в них воды и трубопроводом пресной воды, соединенным с участком нефтепровода перед отстойниками обессоливания, установку очистки нефти от сероводорода и легких меркаптанов, содержащую блок отдувки сероводорода, состоящий из десорбционной колонны с подводящими и отводящими газопроводами и нефтепроводами и сепаратора с выкидным нефтепроводом, блок химической нейтрализации сероводорода и меркаптанов, резервуары товарной нефти.

Недостатком указанной установки является то, что проведение отдувки сероводорода из нефти в десорбционной колонне при повышенном давлении, равном 0,012-0,07 МПа, приводит к необходимости подачи в нее значительного количества десорбирующего газа для удаления сероводорода из нефти в объеме не менее 80%. При этом образуется большое количество сероводородсодержащего газа отдувки, что приводит к снижению степени очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода на установке сероочистки.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка подготовки сероводородсодержащей нефти, предназначенная для реализации способа подготовки сероводородсодержащей нефти (патент РФ №2262975, В01D 19/00, опубл. 27.10.2005, Бюл. №30), включающая подводящий трубопровод сероводородсодержащей нефти, сепараторы первой и второй ступени сепарации с газопроводами отвода газа, блок обезвоживания и обессоливания нефти, состоящий из нагревателя нефти, отстойников ступеней обезвоживания и обессоливания нефти с трубопроводом сброса отстоявшейся в них воды, трубопровода пресной промывочной воды, газопровод для подачи десорбирующего газа в нефть, сепаратор концевой ступени сепарации с трубопроводом отвода газа, узел химической нейтрализации.

Недостатками установки является то, что при очистке нефти с исходной массовой долей сероводорода более 1000 млн¹ и достижении не более 85%-ной степени его удаления после сепаратора концевой ступени сепарации остаточная концентрация сероводорода в нефти после него превышает 150 млн¹. Для снижения массовой доли сероводорода в нефти до требуемых ГОСТ Ρ 51858-2002 значений, т.е. до 100 и 20 млн^-1  _,   требуется подача значительного количества реагента в нефть, что приводит к образованию в ней большого количества термически нестабильных серосодержащих соединений. При переработке нефти такого качества под действием высоких температур происходит их разложение с образованием серы и сероводорода, что приводит к ускоренной коррозии оборудования. Сочетание подачи десорбирующего газа в подводящий нефтепровод сепаратора концевой ступени сепарации и снижение давления в нем до 0,05-0,07 МПа приводят в большинстве случаев к интенсивному вспениванию нефти и выбросу нефтяной пены в сопловой блок жидкостно-газового эжектора (ЖГЭ) и нестабильной его работе. Использование нефти или водонефтяной эмульсии с повышенным газосодержанием в качестве рабочей жидкости для создания вакуума в ЖГЭ приводит к запиранию камеры смешения газами, выделяющимися из нефти вследствие снижения давления, и, как следствие, срыву работы ЖГЭ. Для создания устойчивого вакуума при использовании горячей пластовой воды, сбрасываемой с блока обезвоживания и обессоливания, в качестве рабочей жидкости требуется предварительное ее охлаждение для предотвращения запирания камеры ЖГЭ водяными парами. После вакуумирования для доведения качества пластовой воды до нормативных значений по концентрации нефтепродуктов в большинстве случаев требуется ее нагрев, что приводит к дополнительным затратам. Использование пластовой воды также ограничивается вследствие непостоянства ее расхода, обусловленного работой регулирующих клапанов в режиме полного открытия и закрытия, установленных на трубопроводах сброса воды с отстойников и электродегидраторов. Для стабильной работы ЖГЭ необходимо поддерживать определенный расход откачиваемого газа, что является затруднительным вследствие изменения во времени расхода и состава нефти, технологических параметров работы установки и т.п. Низкий КПД эжектора приводит к значительным энергетическим затратам, связанным с созданием вакуума и откачкой газа с сепаратора концевой ступени.

Техническими задачами предлагаемой установки являются повышение качества товарной нефти путем увеличения эффективности удаления сероводорода с газом, повышение степени очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода за счет снижения расхода газа, подаваемого на установку сероочистки, снижение расхода десорбирующего газа, снижение энергетических затрат.

Поставленные технические задачи решаются описываемой установкой подготовки сероводородсодержащей нефти, включающей подводящий трубопровод сероводородсодержащей нефти, сепараторы первой и второй ступени сепарации с газопроводами отвода газа, блок обезвоживания и обессоливания нефти, состоящий из нагревателя нефти, отстойников ступеней обезвоживания и обессоливания нефти с трубопроводом сброса отстоявшейся в них воды, трубопровода пресной промывочной воды, сепаратор концевой ступени сепарации с трубопроводом отвода газа, узел химической нейтрализации.

Новым является то, что она дополнительно содержит водокольцевой насос, вход которого соединен с подводящим трубопроводом пресной промывочной воды и трубопроводом отвода газа с сепаратора концевой ступени сепарации, и газоводоотделитель, вход которого соединен трубопроводом с выходом водокольцевого насоса, при этом нижняя часть газоводоотделителя трубопроводом соединена с нефтепроводом перед отстойниками ступени обессоливания нефти, а верхняя часть - с газопроводом отвода газа из сепаратора второй ступени сепарации. На фигуре представлена принципиальная схема предлагаемой установки подготовки сероводородсодержащей нефти.

Новым является также то, что она дополнительно содержит десорбционную колонну на участке нефтепровода между блоком обезвоживания и обессоливания нефти и сепаратором концевой ступени сепарации, при этом вход водокольцевого насоса соединен с трубопроводом отвода газа с десорбционной колонны, верхняя часть газоводоотделителя соединена с участком нефтепровода, расположенным между сепараторами первой и второй ступени сепарации.

Установка содержит нефтепровод 1, сепаратор 2 первой ступени сепарации, сепаратор 3 второй ступени сепарации с газопроводом 4, блок 5 обезвоживания и обессоливания нефти, трубопровод 6 подачи нефти в десорбционную колонну 7, трубопровод 8 подачи нефти в сепаратор 9 концевой ступени сепарации, узел 10 химической нейтрализации, трубопровод 11 отвода товарной нефти, водокольцевой насос 12, трубопровод подачи пресной промывочной воды 13, газоводоотделитель 14, газопровод 15 подачи газа с газоводоотделителя в газопровод второй ступени сепарации, трубопровод 16 подачи пресной промывочной воды перед отстойниками ступени обессоливания нефти, газопровод 17 подачи газа с газоводоотделителя в участок нефтепровода между сепараторами первой и второй ступени сепарации.

Установка подготовки сероводородсодержащей нефти работает следующим образом. Сырую сероводородсодержащую нефть по нефтепроводу 1 подают в сепаратор 2 первой ступени сепарации. Газ, отобранный с него, направляют на установку сероочистки. Нефть через сепаратор 3 второй ступени поступает в блок 5 обезвоживания и обессоливания нефти, в котором осуществляется нагрев нефти до 30-65°C, процесс обезвоживания и обессоливания нефти в отстойниках и сброс с них воды. Газ, отобранный с сепаратора 3, по газопроводу 4 направляют на компрессорную станцию. Обезвоженная и обессоленная нефть с массовой долей сероводорода в нефти 300 млн^-1 и более по трубопроводу 6 поступает в десорбционную колонну 7, в которой осуществляется отдувка сероводорода из нефти десорбирующим газом и далее в сепаратор 9 концевой ступени сепарации. Обезвоженная и обессоленная нефть с более низкой массовой долей сероводорода - менее 300 млн^-1 по трубопроводу 8 поступает в сепаратор 9 концевой ступени сепарации, минуя десорбционную колонну 7. Абсолютное давление в сепараторе и десорбционной колонне преимущественно поддерживают на уровне 0,05-0,11 МПа, что позволяет обеспечить снижение массовой доли сероводорода в нефти до величин, равных или близких к требуемым ГОСТ Ρ 51858-2002 значениям - не более 100 и 20 млн^-1. Проведение процессов отдувки и сепарации нефти при указанном давлении позволяет максимально удалить сероводород из нефти с газом, исключить или минимизировать использование реагентов-нейтрализаторов сероводорода и, как следствие, образование термически нестабильных серосодержащих соединений в товарной нефти. При незначительном превышении концентрации сероводорода в товарной нефти указанных значений в нефть после сепаратора 9 концевой ступени с узла 10 химической нейтрализации подается небольшое количество реагента-нейтрализатора. Подготовленная к транспорту очищенная товарная нефть отводится по трубопроводу 11.

Пониженное давление (вакуум) в аппаратах создают с помощью водокольцевого насоса 12, вход которого соединен с подводящим трубопроводом 13 пресной промывочной воды, верхней частью десорбционной колонны 7 и сепаратора 9 концевой ступени сепарации. Использование водокольцевого насоса позволяет стабильно поддерживать пониженное давление в аппаратах. Сероводородсодержащий газ с выкида водокольцевого насоса через газоводоотделитель 14 по газопроводу 15 подается на смешение с газом, выделившимся из сепаратора 3 второй ступени сепарации, и далее поступает на компрессорную станцию. При прямом контакте сероводородсодержащего газа с пресной промывочной водой его температура снижается, что способствует более эффективной конденсации тяжелых углеводородов из газа. Затем пресная вода с конденсатом по трубопроводу 16 подается в нефть перед отстойниками ступени обессоливания. При этом возврат конденсата в нефть способствует увеличению выхода товарной нефти. Для минимизации уноса тяжелых углеводородов с газом отдувки он с газоводоотделителя подается по газопроводу 17 в участок нефтепровода, расположенный между сепараторами первой и второй ступени сепарации, либо в охладитель (на фигуре не показан) с последующим возвратом тяжелых углеводородов в начало установки подготовки нефти.

Предлагаемая установка позволяет осуществлять подготовку сероводородсодержащей нефти до требований ГОСТ Ρ 51858-2002 и по сравнению с известными имеет следующие преимущества:

- повышается качество товарной нефти за счет снижения концентрации термически нестабильных серосодержащих соединений в нефти в результате увеличения эффективности удаления сероводорода из нефти путем его перехода в газ;

- повышается степень очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода на установках сероочистки за счет снижения расхода сероводородсодержащего газа, подаваемого на установку сероочистки;

- снижается расход десорбирующего газа;

- по сравнению с работой ЖГЭ при использовании водокольцевого насоса обеспечивается устойчивый режим по созданию пониженного давления (вакуума) в аппаратах, снижаются энергетические затраты.

Предлагаемая установка подготовки сероводородсодержащей нефти технологична и проста в исполнении, легко реализуема на действующих объектах подготовки сероводородсодержащей нефти и позволяет получать нефть в соответствии с требованиями ГОСТ Ρ 51858-2002 при минимальных затратах.

Изобретение относится к установкам подготовки сероводородсодержащей нефти и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при подготовке сероводородсодержащей нефти. Установка подготовки сероводородсодержащей нефти включает подводящий трубопровод сероводородсодержащей нефти, сепараторы первой и второй ступени сепарации с газопроводами отвода газа, блок обезвоживания и обессоливания нефти, состоящий из нагревателя нефти, отстойников ступеней обезвоживания и обессоливания нефти с трубопроводом сброса отстоявшейся в них воды, трубопровода пресной промывочной воды, газопровод для подачи десорбирующего газа в нефть, сепаратор концевой ступени сепарации с трубопроводом отвода газа, узел химической нейтрализации. Установка дополнительно содержит водокольцевой насос, вход которого соединен с подводящим трубопроводом пресной промывочной воды и трубопроводом отвода газа с сепаратора концевой ступени сепарации, и газоводоотделитель, вход которого соединен трубопроводом с выходом водокольцевого насоса. При этом нижняя часть газоводоотделителя трубопроводом соединена с нефтепроводом перед отстойниками ступени обессоливания нефти, а верхняя часть - с газопроводом отвода газа из сепаратора второй ступени сепарации. Техническим результатом является повышение качества товарной нефти и степени очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода, снижение энергетических затрат, возможность реализации на действующих объектах подготовки сероводородсодержащей нефти. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка подготовки сероводородсодержащей нефти, включающая подводящий трубопровод сероводородсодержащей нефти, сепараторы первой и второй ступени сепарации с газопроводами отвода газа, блок обезвоживания и обессоливания нефти, состоящий из нагревателя нефти, отстойников ступеней обезвоживания и обессоливания нефти с трубопроводом сброса отстоявшейся в них воды, трубопровода пресной промывочной воды, газопровод для подачи десорбирующего газа в нефть, сепаратор концевой ступени сепарации с трубопроводом отвода газа, узел химической нейтрализации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водокольцевой насос, вход которого соединен с подводящим трубопроводом пресной промывочной воды и трубопроводом отвода газа с сепаратора концевой ступени сепарации, и газоводоотделитель, вход которого соединен трубопроводом с выходом водокольцевого насоса, при этом нижняя часть газоводоотделителя трубопроводом соединена с нефтепроводом перед отстойниками ступени обессоливания нефти, а верхняя часть - с газопроводом отвода газа из сепаратора второй ступени сепарации.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит десорбционную колонну на участке нефтепровода между блоком обезвоживания и обессоливания нефти и сепаратором концевой ступени сепарации, при этом вход водокольцевого насоса соединен с трубопроводом отвода газа с десорбционной колонны, верхняя часть газоводоотделителя соединена с участком нефтепровода, расположенным между сепараторами первой и второй ступени сепарации.