Способ утилизации нефтяного газа из резервуаров Советский патент 1992 года по МПК B01D53/34 B01D53/14 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам улавливания углеводородных паров, и может быть использовано в резервуарных парках пунктов подготовки нефти и нефтеперекачивающих станций.

Известен способ улавливания углеводородного газа из резервуаров, включающий откачку углеводородных паров жидкостным эжектором, подачу газожидкостной смеси в аппарат, отделение очищенного газа от жидкости и возврат жидкости на прием эжектора.

Данный способ позволяет улавливать ценные фракции нефти и нефтепродуктов. Улавливание паров происходит за счет контакта их с нелетучим нефтепродуктом, например керосином. Эффективность данного способа составляет 96-98%.

Однако керосин имеет ограниченную поглотительную способность, которая снижается по мере насыщения его уловленными углеводородными параии, В результате этого часть неабсорбированных углеводородов (метан, этан и частично пропан) постоянно выбрасывается в атмосферу, это приводит к повышению фоновых концентраций углеводородов в районе деятельности нефтедобывающего объекта и потере углеводородного сырья.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ улавливания углеводородных паров из резервуаров, включающий откачку углеводе Ч

о о

со

4

родных пар%в жидкостным эжектором, подачу гэзожидкостной смеси в сепаратор, отделение очищенного газа от жидкости, возврат жидкости на эжектор и подачу газа потребителю.

Известный способ позволяет полностью улавливать углеводородные пары при стационарном режиме работы резервуаров и полезно их использовать путем подачи потребителю. При этом исключаются посто- янные выбросы углеводородов в атмосферу, что снижает фоновые концентрации углеводородов. При нестабильном режиме работы резервуаров, например при колебаниях количества поступающей в резервуары нефти, колебаниях уровня нефти, колебаниях газосодержания нефти, неравномерностях работы насосно- эжекторной системы, давление в резервуарах колеблется от 200 мм вод. ст. (избыточных) до вакуума 20-40 мм вод. ст. При снижении давления ниже атмосферного в резервуары засасывается атмосферный воздух, в результате чего в уловленных парах появляется воздух в ко- личес .. е от 0 (следы) до 70-80%. Так как уловленные углеводороды дополнительно сжимаются в компрессорах для транспортирования потребителю по газопроводу либо в компрессорах на газоперерабатывающем заводе, то такое содержание воздуха в газе при компримировании представляет взры- воопасность. Учитывая,чго по требованиям трыпобезопаснрсти содержание воздуха в i азовоздушной смеси, подаваемой на компрессор, не должно превышать 60%, а по требованиям к качеству газа, поставляемого потребителю (ГОСТ 3022-80), содержание кислорода не должно превышать 1%, уловленные пары с повышенным содержанием воздуха не подают потребителю, а сбрасы- вают в атмосферу. При этом безвозвратно теряются не только метан-пропановые фракции, но и компоненты: бутан, пентан и гексан, являющиеся ценным нефтехимическим сырьем. Кроме того, происходит зал- повое загрязнение атмосферного воздуха как на территории самого объекта, так и за его пределами, в том числе с превышением предельно допустимой концентрации в рабочей зоне в 1,8 раз.

Цель изобретения - сокращение потерь и выбросов нефтяного газа в атмосферу за счет улучшения его качества.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу улавливания углеводо- родных паров нефтяного газа из резервуаров, включающему откачку нефтяного газа газожидкостным эжектором, подачу газожидкостной смеси в сепаратор, отделение газа от жидкости, возврат жидкости на

эжектор и подачу газа потребителю, в качестве рабочей жидкости эжектора используют водный раствор, содержащий этилендиаминтетрауксусную кислоту ЭДТА, соль, преимущественно сульфат железа (II), и тринатрийфосфат ТНФ при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

ЭДТА6,0-20,0

Сол№, преимущественно

сульфат железа (II)1,5-5,0

ТНФ3,0-6,0

ВодаОстальное

и после отделения от жидкости газа через нее пропускают сероводородсодержзщий газ.

На чертеже показана схема осуществления способа утилизации нефтяного газа из резервуаров.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Углеводородные пары (легкие фракции нефти) совместно с воздухом, попавшим в газовое пространство резервуара из атмосферы, откачиваются из резервуара 1 жидкостным эжектором и смешиваются с рабочей жидкостью эжектора - водным раствором ЭДТА, двухвалентного железа и ТНсЬ, При смешивании кислород воздуха, присутствующий в парах, полностью расходуется на окисление двухвалентного железа до трехвалентного. Далее газожидкостнэя смесь подается в сепаратор 3, где разделяется на , азовую и жидкую фазы. Газовая фаза, состоящая из углеводородов и компонентов воздуха (без кислорода), направляется по газопроводу 4 потребителю, а жидкая фаза по трубопроводу 5 поступает в сепаратор 6, куда одновременно по трубопроводу 7 подается сероводородсодержа- щии газ. В результате реакции с сероводородом трехвалентное железо переходит в двухвалентное. Газ по трубопроводу 8 отводится от жидкости, а жидкость - раствор ЭДТА, двухвалентного железа и ТНФ по трубопроводу 9 через насос 10 возвращается снова на эжектор 2, где происходит поглощение (очистка) кислорода из уловленных углеводородных паров, что позволяет подать их потребителю и избежать потерь и выбросов углеводородов в атмосферу, т. е. снизить загрязнение окружающей среды.

Способ осуществляют следующим образом.

Сначала готовят водный раствор ЭДТА, двухвалентного железа и ТНФ следующего составэ,г/л ЭДТА 160; сернокислое железо (II) 40 ТНФ 55; вода остальное. Приготовленный раствор по трубопроводу 9 подают насосом 10 на эжектор 2. На всасывающем

патрубке эжектора создается разрежение, в результате чего откачивается нефтяной газ в количестве 800 м3/ч иэ резервуара 1. Состав газа следующий, об.%: пары углеводородных фракций нефти 32; воздух 68 (кислород 15) плотность углеводородных паров 1,9 кг/м3. В результате смешивания углеводородов, воздуха и приготовленного водного раствора в камере смешивания эжектора 2 в коммуникациях и в сепараторе 3 происходит реакция окисления двухвалентного железа кислородом воздуха

4Ре У+02ИН+- МРе У1-2Н20,

где Y - остаток ЭДТА.

Весь кислород полностью расходуется на окисление Fe V, так как реакция практически всегда осуществляется при избыточных количествах двухвалентного железа. Это обусловлено следующим. Для откачки нефтяного газа жидкостным эжектором в условиях резервуарных парков требуется соотношение расходов газовой фазы и жидкой фазы 5-6 1, т е для откачки 5-6 м нефтяного газа требуется расход раствора 1м /ч, а для извлечения кислорода из улащ- ливаемого нефтяного газа с содержанием воздуха 68 об % (кислорода 15 об.%) требуется соотношение 6 7 1 т е для извлечения кислорода из 5-6 м /ч нефтяного газа требуется расход раствора 0.7-1,0 м3/ч (в этом случае имеется избыток раствора 0-0,3 м /с} При более высоком содержании воздуха в нефтяном газе и практически предельном в резервуарных парках - 80 об % (кислорода 18 об.%) требуется соотношение 5-6.1 (для извлечения кислорода из 5-6 м /ч уловленного нефтяного газа требуется 0,85-1,0 м /ч раствора) При наиболее вероятном содержании воздуха в газе - 20 об % (кислород 4 об.%) требуется соотношение 20-24:1 (на 5-6 м /ч уловленного нефтяного газа требуется всего 0,21-0,3 м /ч раствора, при этом имеется избыток раствора 0,7-0,79 м /ч).

После разделения газожидкостной смеси в сепараторе 3 на газовую и жидкую фазы газ, состоящий из углеводородов и компонентов воздуха без кислорода, по газопроводу 4 подают на компрессорную станцию и далее потребителю. Жидкость (водный раствор ЭДТА, оставшегося двухвалентного железа, ТНФ и образовавшегося трехвалентного железа) по трубопроводу 5 отводят в сепаратор 6. Одновременно в сепаратор 6 подают сероводородсодержащий газ по трубопроводу 7 со ступеней сепарации высокосернистой нефти в количестве 2000 м3/ч с содержанием сероводорода 2 об.%. В сепараторе 6 протекает реакция

трехвалентного железа с сероводородом с образованием двухвалентного железа

2FeniY+H2S - 2Fe Y+S+2H+

Раствор с исходным содержанием двухвалентного железа по трубопроводу 9 насосом 10 возвращают на эжектор 2, и цикл повторяется. Отработанный сероводородсодержащий нефтяной газ по трубопроводу

0 8 возвращается на пункт сбора и подготовки высокосернистой нефти. Обработка раствора сероводородсодержащим газом позволяет восстановить исходные свойства раствора и использовать первоначально

5 приготовленный раствор в замкнутом контуре. Состав водного раствора ЭДТА, двух- валенгного железа и НФТ определяли опытным путем. Результаты испытаний приведены в табл. 1.

0Из табл. 1 видно, что при снижении концентрации ЭДТА ниже 6мас.%, сернокислого железа (II) ниже 1,5 мас.%, ТНФ ниже 3 мас.% отмечается повышенное содержание кислорода в газе, подаваемом потребителю

5 При концентрациях реагентов выше указанных.величин содержание кислорода в газе подаваемом потребителю, становится меньше 1%, что соответствует требованиям ГОСТ 3022-80. Увеличение концентрации

0 реагентов ЭДТА свыше 20 мас.%, сернокислого железа (II) свыще 5 мас,%, ТНФ свыше 6 мас.%, практически не приводит к дальнейшему снижению концентрации кислорода в газе, подаваемом потребителю Та5 ким образом, концентрации реагентов, находящиеся в предлагаемых интервалах, позволяют практически исключить кислород из уловленных углеводородных паров как с невысоким исходным содержанием

0 кислорода (4,4 об.%), так и с предельно возможным в резервуарных парках (17,6 об.%), а следовательно, полностью подать уловленные пары потребителю.

Результаты, полученные при испытании

5 известного и предлагаемого способов, приведены в табл. 2, где рассматриваются три варианта исходного содержания воздуха в уловпенных парах 1 вариант 20 об % - час- го встречающееся в практике работы резер0 вуарных парков,2 вариант68об.% -пример конкретного исполнения; 3 вариант 80 об.% - практически возможная большая величина например, при значительных колебаниях уровня нефти в резервуаре),

5Из табл. 2 видно, что при использовании

известного способа из-за низкого качества уловленных паров содержание кислорода выше 1 об.% (1 вариант) и содержание воздуха выше 60 об.% (2 и 3 варианты), пары

сбрасываются в атмосферу, что приводит к загрязнению атмосферного воздуха в рабочей зоне углеводородами с превышением предельно допустимой концентрации ( мг/м3) в 1,8 раз (1 вариант) и потерям углеводородного сырья в количестве 300-1220 кг/ч. По предлагаемому способу углеводородные пары полностью подаются потребителю, так как содержание кислорода в них не превышает 1%, что исключает выбросы (загрязнение атмосферного воздуха) и потери углеводородного сырья.

Эффективность предлагаемого способа обусловлена увеличением количества углеводородного газа, поставляемого потребителю, и исключением штрафных санкций за выброс вредных веществ (углеводородов) в атмосферу.

Формула изобретения Способ утилизации нефтяного газа из резервуаров, включающий откачку нефтяного газа газожидкостным эжектором, подачу газожидкостной смеси в сепаратор, отделение газа от жидкости, возврат жидкости на эжектор и подачу газа потребителю, отличающийся тем, что, с целью сокращения потерь и выбросов нефтяного газа в атмосферу за счет улучшения его качества, в качестве рабочей жидкости эжектора используют водный раствор, содержащий этилендиаминтетрауксусную кислоту, соль, преимущественно сульфат железа (II) и три- натрийфосфат при следующем содержании ингредиентов, мас.%: Этилендиамин- тетрауксусная

кислота6,0-20,0

Трииатрийфосфат3,0-6,0

Соль, преимущественно сульфат железа (II)1,5-2,0

ВодаОстальное

и после отделения от жидкости газа через нее пропускают сероводородсодержащий газ.

Изобретение относится к технологии утилизации нефтяного газа из резервуаров, применяемой при подготовке и перекачке нефти и позволяющей сократить потери и выбросы в атмосферу нефтяного газа за счет улучшения его качества. Нефтяной газ из резервуаров откачивают газожидкостным эжектором В качестве рабочей жидкости эжектора используют водный раствор, содержащий, мас.%. этилендиаминтетраук- сусная кислота 6,0-20,0; сульфат железа (II) 1,542,0; тринатрийфосфат 3,0-6,0; вода остальное. Образующуюся газожидкостную смесь подают в сепаратор, после разделения газ подают потребителю, а через жидкость пропускают сероводородсодержащий газ для окисления ионов железа (III) Жидкость возвращают на эжектор. Очищенный нефтяной газ содержит менее 1% кислорода 1 ил., 2 табл. со С

Таблица 1

Продолжение табл 1

Таблица 2

Г

J- 1