Технология переработки
углеводородных газов
Лекция № 15
Газопереработка в России. Астраханский и Оренбургские
газоперерабатывающие заводы.
Лектор – к.т.н., доцент отделения химической
инженерии ИШПР Юрьев Е.М.
Литература
1. Квалифицированная первичная переработка нефтяных и природных
углеводородных газов / М. А. Берлин, В. Г. Гореченков, В. П. Капралов. —
Краснодар: Советская Кубань, 2012. — 515 с.
2. Технология переработки природного газа и газового конденсата на
Астраханском газоперерабатывающем заводе / Г. В. Тараканов. –
Астрахань: Изд-во АГТУ, 2013 г. – 148 с.
3. Комплексная подготовка и переработка многокомпонентных природных
газов на газохимических комплексах / Молчанов С.А., Самакаева Т.О. М.: ООО «Издательский дом Недра», 2013. - 517 с.
4. Основы переработки природного газа : пер. с англ. / А. Дж. Кидни, У. Р.
Парриш, Д. Маккартни. — Санкт-Петербург: Профессия, 2014. — 664 с.
5. Лапидус, Альберт Львович. Газохимия : учебное пособие / А. Л.
Лапидус, И. А. Голубева, Ф. Г. Жагфаров. — М. : ЦентрЛитНефтеГаз,
2008. — 447 с.
6. Технология переработки природного газа и конденсата: Справочник в
2 ч. / Под ред. В. И. Мурина и др. — М.: Недра, 2002. - Ч. 1. — 517 с.
Газопереработка в России
Газоперерабатывающий завод, ГПЗ —
промышленное предприятие по переработке природного
и попутного газа, газового конденсата с получением
индивидуальных углеводородов и их смесей, а также
сопутствующих продуктов (серы, гелия) и газомоторных
топлив.
Виды газоперерабатывающих предприятий:
- установка комплексной подготовки газа (УКПГ);
- газоперерабатывающий завод (ГПЗ);
- завод подготовки/переработки/стабилизации газового
конденсата;
- гелиевый завод;
- завод по сжижению ПГ/регазификационный завод;
+ газофракционирующая установка на НПЗ.
Газопереработка в России
Основные процессы подготовки/переработки газа:
- предварительная сепарация / «пробкоулавливание»
- очистка сырого газа от «кислых» компонентов;
- осушка газа;
- отбензинивание газа (удаление конденсата);
- разделение газа на фракции и индивидуальные компоненты;
- стабилизация конденсата;
- получение сопутствующих продуктов: ШФЛУ, СУГ, пентангексановая фракция, гелий, сера, одорант, технический
углерод и т.д.;
- получение моторных топлив из стабильного газового
конденсата и т.п.
Магистральные газопроводы России
Газопереработка в России
ПАО НК «Роснефть»
- ООО «РН-Печора СПГ» (г. Нарьян-Мар);
- ООО «РН-Бузулукское ГПП» (Оренбургская область);
- ООО «Туймазинское ГПП» и ООО «Шкаповское ГПП» (респ.
Башкортостан);
- АО «Отрадненский ГПЗ» и АО «Нефтегорский ГПЗ» (Самарская
область).
ОАО «Газпром»:
- 6 газо- и конденсатоперерабатывающих заводов;
- 6 малотоннажных установок по получению моторных топлив и
метанола, используемых для местных нужд;
ПАО «Новатэк»:
- Ямал-СПГ (60 %);
- Пуровский ЗПК;
- перевалочный терминал в МТП «Усть-Луга».
Астраханский газоперерабатывающий завод
Место расположения - Астраханская обл., пос. Аксарайский.
Сырьевая база - Астраханское газоконденсатное месторождение:
- 4 трлн. м3 газа, 1 млрд. т конденсата, запасы серы 1 млрд т. (до 200 лет);
- глубина добывающей скважины – 4100 м, размеры залежи – 100 х 40 км;
- начальная пластовая температура – 110 °С; начальное пластовое
давление – 62,4 МПа;
- дебит скважин: 60-600 тыс. м3/сут газа, до 200 м3/сут конденсата;
Высокое содержание сероводорода (26% об.), CO2 (16 % об.),
сероорганических соединений, меркаптанов, значительное содержание
углеводородного конденсата. Содержание в газе сероводорода и углекислого
газа после сепарации составляет почти 50%,
С5+ - ок. 4 %, конденсатогазовый фактор –
- 0,54 л/м3;
Мощность ГПЗ: по газу сепарации –
- 12 млрд. нм3/год, по конденсату – 3 млн.т/год
Астраханский газоперерабатывающий завод
Основные особенности Астраханского ГПЗ:
- сырье – пластовая смесь (нет промежуточных УКПГ) ;
- темпы добычи газа определяются экологическими ограничениями
заводской переработки, ограниченностью рынка серы;
- 2 очереди производительностью по 6 млрд. м3/год отсепарированного газа
(давление на входе 6,7 МПа и температурой 30 °С) – можно варьировать
производительность в пределах 1,5-12 млрд. м3/год;
- производство по переработке газового конденсата – мощностью 3 млн.
т/год.
В каждой очереди несколько технологических линий:
- сепарации пластового газа высокого давления;
- очистки от H2S газа высокого давления с помощью ДЭА;
- осушки и отбензинивания газа;
- очистки и компримирования газа среднего давления;
- производство серы и доочистки хвостовых газов;
- стабилизации конденсата и обработки пластовой воды;
- очистки сточных вод;
+ общее производство по переработке конденсата: ЭЛОУ СГК,
комбинированная установка (АТ, вторичная перегонка, ГФУ, «Мерокс»
для СУГ), гидроочистка, катриформинг и т.п.
Астраханский газоперерабатывающий завод
Переработка конденсата (аналог НПЗ):
- ЭЛОУ СГК (3 млн.т/год);
- комбинированная установка, включающая блок
атмосферной перегонки (2,92 млн.т/год), блок вторичной
перегонки СГК (2 млн.т/год), установку ГФУ и очистки
сжиженных газов «Мерокс» (0,36 млн.т/год);
- установка гидроочистки фракции н.к.-350°С (2
млн.т/год);
- установка каталитического риформинга бензина
мощностью (1 млн.т/год).
Астраханский газоперерабатывающий завод
Астраханский газоперерабатывающий завод
Товарная продукция завода:
- Сухой газ, направляемый в магистральный газопровод,
- Техническая газовая сера: жидкая, гранулированная и комовая - по
ГОСТ; пониженной сортности (7000) – по ТУ,
- Бензин автомобильный марок АИ-92, АИ-95, АИ-98 (ЭК не ниже 3),
- Дизельное топливо ДТ-Л-40-К2,
- Топочный мазут М100 (сернистый) по ГОСТ и мазут 100 ГКТ по ТУ,
- СУГ: ПБА, ПА, БТ.
При остановке переработки газового конденсата (или при его
получении большем, чем мощность завода по ГК) ГПЗ может
выпускать:
-
Стабильный газовый конденсат;
-
ШФЛУ.
Астраханский газоперерабатывающий завод
Основные недостатки ГПЗ:
- недостаточное извлечение из газа ценных компонентов (этана);
- устаревшая технология переработки конденсата,
ориентированная на выпуск низкооктанового бензина (1985 г.).
- продукция не полностью удовлетворяет современным
требованиям к качеству выпускаемых моторных топлив и
глубине переработки сырья - необходимость увеличения
производства бензинов АИ-92 и выше;
- необходимость повышения четкости ректификации на
установках атмосферной и вторичной перегонок;
- необходимость обеспечения производительности установок
гидроочистки и вторичной перегонки.
Астраханский газоперерабатывающий завод
Перспективы развития:
•
•
•
•
•
Высокая обеспеченность сырьем и выгодное географическое положение
позволяют рассматривать Астраханский ГПЗ в качестве крупного
производителя газа и нефтепродуктов для юга РФ на длительную
перспективу (до 200 лет);
Модернизация переработки ГК с получением топлив высоких ЭК: выпуск
автомобильных бензинов ЭК Евро-4, 5; строительство установок
изомеризации, вторичной перегонки и гидроочистки бензина, производства и
концентрирования ВСГ;
Выработка газовой серы на АГПЗ достаточна для удовлетворения
потребности всей РФ в этом продукте;
Необходимо рассмотреть вариант создания на базе товарного газа,
содержащего > 4 % этана, и газового конденсата, содержащего до 30 %
ароматических соединений, завод по выпуску химической продукции, в т.ч. по
выпуску полистирола или полиэтилена;
Целесообразно развивать выпуск сероасфальта и серобетона, изделий для
строительной и дорожной индустрии и т.д.;
Оренбургский газоперерабатывающий завод
Месторасположение – 30 км южнее г. Оренбурга.
Сырьевая база – Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение:
- 2 трлн. м3 газа, 600 млн. т нефти, 120 млн. т конденсата;
- глубина добывающей скважины – 1300-1800 м, размеры залежи – 125 х 25
км;
- дебит скважин (падающая добыча): 2,7-53,5 млн. м3/сут газа, до 214,5
т/сут нефти;
Содержание сероводорода - 5% об., диоксида углерода – 2 %, суммарное
содержание жидкости – 0,7 л/м3;
Мощность ГПЗ: по газу сепарации – 30 млрд. нм3/год, по нефти – 0,38 млн.
т/год и конденсату – 6 млн. т/год.
Оренбургский газоперерабатывающий завод
Состав ООО «Газпром добыча Оренбург»: УКПГ + трубопроводы + ГПЗ +
гелиевый завод.
ГПЗ – крупнейший в Европе, состоит из 3 очередей по 15 млрд. м3/год
каждая.
В каждой очереди несколько технологических линий:
- очистка газа с отделением механической сепарации;
- сероочистка газа раствором ДЭА;
- низкотемпературная осушка газа с использованием пропанового
холодильного цикла;
- очистка и стабилизация углеводородного конденсата;
- производство серы по методу Клауса с доочисткой по методу
Сульфрен;
- получение ШФЛУ из газа стабилизации конденсата;
- очистку газа от меркаптанов на цеолитах;
+ установка низкотемпературной масляной абсорбции на 3 линии.
Оренбургский газоперерабатывающий завод
Оренбургский газоперерабатывающий завод
Из анализа работы ОГПЗ видно, что:
- технологические процессы ГПЗ способны обеспечить переработку
планируемых видов собственного и давальческого сырья;
- для переработки всего планируемого объема давальческого конденсата и
нефти потребуется сооружение новых установок стабилизации.
Товарная продукция завода
- сухой газ,
- сера (жидкая, комовая, молотая),
- ШФЛУ, на заводе её выпускают под названием ФУМ (фракция
углеводородов многокомпонентная),
- стабильный конденсат,
- сжиженный газ,
- одорант (смесь природных меркаптанов) - одорант «СПМ» представляет
собой смесь природных меркаптанов С2-С5.
Оренбургский газоперерабатывающий завод
Перспективы развития
Развитие новых производств по переработке газа и конденсата на заводе
предусматривает строительство установок:
- грануляции серы мощностью 350 тыс.т/год,
- очистки газоконденсата от сернистых соединений,
- компримирования газов стабилизации,
- производства нефтепродуктов,
- производства индивидуальных меркаптанов,
- реконструкция 2-х установок стабилизации для обеспечения показателя
«доля сероводорода не более 0,03 % масс».
Сокращение производства продукции, которая имеет ограниченный спрос:
- неочищенной от сернистых соединений ШФЛУ (ШФЛУ будет
вырабатываться на гелиевом заводе, с дальнейшей переработкой
некоторой ее части в индивидуальные углеводороды С3-С5)
- комовой серы (вся сера будет выпускаться только в гранулированном и в
жидком виде);
Перспективы развития ОГПЗ связаны со снижением объемов
переработки собственного сырья и необходимостью обеспечения
загрузки мощностей завода давальческим сырьем.
Оренбургский гелиевый завод
Оренбургский гелиевый завод расположен рядом с Оренбургским ГПЗ и
введен в эксплуатацию в 1978 г.
Проектная мощность ОГЗ по сырью составляла 18 млрд.м3/год, в настоящее
время она составляет 15 млрд.м3/год.
На ОГЗ поступает природный газ с ОГПЗ, очищенный от сероводорода и диоксида
углерода и осушенный до температуры точки росы минус 10 °С.
Газ после очистки поступает на криогенные гелиевые блоки, где из него извлекают
этановую фракцию, ШФЛУ и гелиевый концентрат, из которого после
каталитической и адсорбционной очистки от водорода, азота и неона получают
товарный газообразный гелий.
Процесс разделения осуществляется путём конденсации всех углеводородных
компонентов газовой смеси и низкотемпературной ректификации. Для получения
холода используется собственная энергия газа (при его расширении в
турбодетандерах и дросселировании сжиженных фракций) и внешние холодильные
циклы (пропановые и азотные).
Оренбургский гелиевый завод
Оренбургский гелиевый завод
Продукты:
- товарный газообразный гелий при давлении 170 кгс/см2, который
направляется для заполнения баллонов и транспортных емкостей, в т.ч.
путем сжижения;
- этановая фракция, которая после сжатия в компрессорах до давления 75
кгс/см2 направляется по трубопроводу в ПО «Казаньнефтеоргсинтез»;
- ШФЛУ подается на установку получения сжиженных газов, где в
ректификационных колоннах выделяют
- марки СПБТ, ПТ, БТ
- пентан-гексановую фракцию
- пропан для холодильного цикла;
- товарный газ после сжатия в дожимных компрессорах подают в
магистральный газопровод;
- метановая фракция низкого давления (2 кгс/см2) направляется на ТЭЦ.
Оренбургский гелиевый завод
Перспективы развития
Сейчас: Технология криогенных установок ОГЗ ориентирована на высокое
извлечение гелия и низкое извлечение этана (не выше 40%) и ШФЛУ (7580%).
Доля этана в доходе от реализации товарной продукции ОГЗ возросла до
40% и более, ШФЛУ и сжиженных газов до 50%, а гелия снизилась до 5%.
На зарубежных ГПЗ экономически оптимальным считается извлечение 8090% этана и 90-100% ШФЛУ от их потенциала.
В будущем: Наиболее радикальным способом повышения экономической
эффективности ОГЗ является реконструкция двух криогенных гелиевых
установок:
- собственная выработка этана увеличится примерно в 2 раза, ШФЛУ – на
24% при снижении энергозатрат на 23%;
- при вовлечении в переработку, кроме газа ОГКМ, более "жирных" газов
можно увеличить ежегодное производство этана, производство гелия при
этом несколько снизится.
Дополнительная эффективность производства связана с получением более
дорогостоящих индивидуальных углеводородов для газохимии.
Газопереработка в России
Сосногорский ГПЗ:
- Старейший ГПЗ (40-ые гг. XX в.);
- Снизил объемы переработки Г и ГК из-за падения объемов добычи на
Вуктыльском месторождении;
- Единственное предприятие ОАО «Газпром», производящее технический С;
Оренбургский ГПЗ:
- 45 млрд.м3/год (Оренбургское мест., Карачаганакское мест., пониженная
мощность в наст. момент);
Оренбургский гелиевый завод:
- 18 млрд.м3/год газа с ОГПЗ;
- основной производитель He и C2H6 в стране;
- соединен 600-километровым этанопроводом с Казанским ЗОС;
Уренгойский ЗПГК + Сургутский ЗСК:
- Сырье - Уренгойское, Ямбургское мест-ния;
- Продукты:
- ЗПГК: моторные топлива для нужд газодобывающего района;
- ЗСК: этансодержащий газ (сырье для Уренгойского НГХК на 600
тыс. т в год); изопентан, пропан, смесь бутанов.
Газопереработка в России
Основные проблемы российских ГПЗ:
- недостаточная загрузка по сырью;
- высокая степень изношенности;
- низкая автоматизация процессов;
- недостаточная глубина переработки сырья.
Например (возможный вариант развития событий):
Допустим, на ГПЗ северного региона есть только процессы:
очистка газов и стабилизация конденсата.
Возникает необходимость расширения номенклатуры продуктов: –
добавляют переработку стабильного конденсата и нефти.
ОДНАКО, в странах США и Европы ГК изначально
перерабатывается на НПЗ или на специализированных
заводах.
Газопереработка в России
Факторы, ограничивающие повсеместное
распространение ГПЗ:
- сложности с шельфовыми и морскими
месторождениями (надежность сбора и подготовки
газа, экономическое обоснование);
- трудности с использованием сжиженного нефтяного
газа (отсутствие транспортной схемы,
экономическое обоснование переработки);
- выработка месторождений;
- отставание отечественных технологий от требований
рынка химических продуктов;
Газопереработка в России
Основные критерии выбора направления газопереработки и
технологической схемы ГПЗ:
- Сырьевая база по газу и по конденсату;
- Возможность использования ресурсов попутного газа как сырья для
нефтехимии;
- Проблема транспортировки ШФЛУ, в том числе для НХ-комбинатов;
- Оценка потребностей для производства крупнотоннажных НХ-продуктов:
олефинов, ароматических углеводородов, метанола, сажи, мономеров;
- Анализ возможностей использования газовых ресурсов для производства
моторных топлив.
Базовые подходы:
Основная задача при выборе схемы – выпуск сухого отбензиненного газа. Состав его
не регламентируется (!)
Основная тенденция с 1990-х гг. – извлечение этана из сухого газа, в целом
месторождений с высоким содержанием этана и его гомологов становится все
больше.
Получение концентрата метана (метана/этана) категорически невозможно без
низкотемпературных процессов (с учетом типичного давления газового потока).
Нужно учитывать изменение состава при падении пластового давления. Именно они
и определяют тот факт, что состав некоторых продуктов не регламентируется.
Газопереработка в России
Особенности добычи в суровых климатических зонах:
Прирост объема добычи газа будет осуществляться за счет месторождений
в суровых климатических зонах.
Для объектов на Крайнем Севере огромное значение имеет осушка среды
при пуске установок.
Повышение эффективности подготовки газа к транспорту с использованием
оборудования в блочно-комплектном исполнении (например, мест.
Медвежье: сроки стр-ва УКПГ сократились в 2 раза при сохранении
качества СОГ, в связи с низкими температурами воздуха он повсеместно
заместил оборотную воду в качестве теплоносителя).
РСН 68-87 Проектирование объектов промышленного и гражданского назначения Западно-Сибирского нефтегазового
комплекса.
ВНТП 03/170/567-87 "Противопожарные нормы проектирования объектов Западно-Сибирского нефтегазового
комплекса".
ВНТП 01/87/04-84 Объекты газовой и нефтяной промышленности, выполненные с применением блочных и блочнокомплектных устройств. Нормы технологического проектирования.
Газопереработка в России
Наиболее востребованные в перспективе процессы и аппараты ГП:
- процессы, обеспечивающие очистку газа от кислых газов, меркаптанов и
другой сероорганики в одну стадию;
- оборудование
большой
единичной
мощности:
сепараторы
и
пылеуловители 20 млн.м3/сут, абсорберы 10 млн.м3/сут.
- блоки регенерации, обеспечивающие получение абсорбентов с
концентрацией 99,5-99,9 %.
- процессы, исключающие отрицательное влияние минеральных солей на
работу технологического оборудования;
- комбинированные поглотители, способные в одной колонне извлекать
как влагу, так и тяжелые УВ;
- процессы улавливания отработанного метанола из газовой фазы;
- аппараты, работающих при повышенных скоростях газа, обеспечивает
снижение металлоемкости;
- сбор и утилизация низконапорных газов – герметизированный сбор
конденсата и эжекторов.
Газопереработка в России
Мероприятия по развитию действующих и созданию новых
газоконденсатоперерабатывающих мощностей:
1. Реконструкция действующих мощностей газоконденсатоперерабатывающих предприятий с насыщением их вторичными процессами,
улучшающими качество товарной продукции, повышением глубины извлечения
целевых компонентов и сокращением вредных выбросов.
2. Создание газоперерабатывающих и газохимических производств на базе
сырьевых ресурсов крупных газоконденсатных месторождений Западной
Сибири с получением полимерной и другой химической продукции.
3. Организация строительства установок по утилизации низконапорных
газов с производством фракций С3-С4, С5+ и товарного сухого газа.
4. Организация производств синтетических жидких углеводородов из
природного газа.
Газопереработка в России
Мероприятия по развитию действующих и созданию новых
газоконденсатоперерабатывающих мощностей (продолжение):
5. Расширение ассортимента серосодержащей продукции и
модификаций элементарной серы на базе газовой серы Оренбургского и
Астраханского ГПЗ.
6. Снижение экологической нагрузки в районах расположения
газоперерабатывающих заводов и газохимических комплексов.
7. Разработка научно-технических и организационных мероприятий,
направленных на снижение капитальных затрат на вновь вводимых
комплексах по переработке газа и конденсата, а также эксплуатационных
затрат на действующих предприятиях. На ряде газоперерабатывающих
заводов рассматриваются перспективные направления химической
переработки газового и газоконденсатного сырья с получением ценных
продуктов.
Газопереработка в России
Газоперерабатывающий завод:
Каждая очередь завода (в России на ГПЗ до 3 очередей) –
это завершенный технологический цикл, в котором
осуществляется переработка газа - сепарация, очистка от
нежелательных компонентов, осушка - вплоть до
получения товарных продуктов.
Газопереработка в России
Газоперерабатывающий завод:
С газоконденсатных месторождений газ и конденсат могут
транспортироваться по магистральным трубопроводам
одним или раздельными потоками:
-Астраханский ГПЗ - газ и конденсат поступают
объединенным потоком, и жидкая фаза отделяется
сепарацией уже непосредственно на заводе;
-Оренбургский ГПЗ - газ и нестабильный конденсат
поступают по отдельным трубопроводам, на заводе
механическая сепарация газа, очистка, разделение и
стабилизацией конденсата.
Газопереработка в России
Газоперерабатывающий завод:
Поточные схемы различных ГПЗ отличаются перечнем
используемых процессов, ассортиментом выпускаемой
товарной продукции, но во всех случаях представляют
самостоятельные комплексы, обеспечивающие не
только переработку сырья до товарных продуктов, но и
получение на месте всех основных реагентов абсорбентов, хладагентов, теплоносителей и т.д.
Газопереработка в России
Перспективы развития газоперерабатывающей
отрасли ОАО «Газпром»:
- Развитие действующих и создание новых ГХК на базе
этансодержащего сырья;
- увеличением объемов переработки газового конденсата;
- улучшение экологических свойств автобензинов и дизельного
топлива (Евро-4, 5);
- автобензины –снижение содержания бензола и суммы
ароматических углеводородов, уменьшение давления
насыщенных паров и использование кислородсодержащих
соединений;
- дизельное топливо – снижение содержания сернистых и
ароматических соединений, повышение цетанового числа;
- использование современных катализаторов для гидроочистки и
риформинга, а также присадок различного функционального
назначения.
Газопереработка в России
Перспективы развития газоперерабатывающей
отрасли ОАО «Газпром»:
- строительство непосредственно на месторождениях
малотоннажных (малогабаритных) установок химического и
энергетического профилей;
- форсирование работ, направленных на получение новых
серосодержащих соединений (индивидуальные меркаптаны,
сульфиды, дисульфиды, присадки к маслам, строительные и
дорожные материалы и т.п.);
Газопереработка в России
Примеры проектируемых и строящихся объектов:
- Ново-Уренгойский ГХК - завод по выпуску полиэтилена мощностью
300 тыс. т/год;
- Сургутский ЗСК – производство 250 тыс.т/год метанола (для синтеза
МТБЭ) + производство 100 тыс.т/год полипропилена + установки
каталитического риформинга, блока каталитической депарафинизации
и гидроочистки дизельной фракции и блока гидроочистки реактивного
топлива производительностью 750 тыс.т/год.;
- г. Архангельск – метанол (900 тыс.т./год) для экспорта в Западную
Европу + формальдегид, уксусная кислота;
- г. Кохтла-Ярве (Эстония) – реконструкция завода азотных
удобрений - метанол (450 тыс.т./год) для стран Балтии; карбамид +
аммиак;
- Сосногорский ГПЗ – расширение номенклатуры производимого
техуглерода; производство полиэтилена (2 установки по 100
тыс.т./год);
Газопереработка в России
Выход этилена из этана при пиролизе – более 65 %.
Переработка газового конденсата с глубокой сероочисткой, извлечением
сернистых соединений экстракцией, конверсия сернистых соединений в
серу с выходом 99,9 % и выше.
Перерасчет рентабельности месторождений гелия на современную
рыночную ситуацию … в советское время было…
Строительство ГХК актуально только для месторождений с высоким
содержанием газовых конденсатов.
