RU2576738C9 - Method of natural gas processing and device to this end - Google Patents

Method of natural gas processing and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2576738C9
RU2576738C9 RU2014145778/06A RU2014145778A RU2576738C9 RU 2576738 C9 RU2576738 C9 RU 2576738C9 RU 2014145778/06 A RU2014145778/06 A RU 2014145778/06A RU 2014145778 A RU2014145778 A RU 2014145778A RU 2576738 C9 RU2576738 C9 RU 2576738C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
hydrogen sulfide
sulfur
unit
separation
Prior art date
Application number
RU2014145778/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2576738C1 (en
Inventor
Виктор Алексеевич Крючков
Александр Львович Серебровский
Лев Аркадьевич Багиров
Салават Зайнетдинович Имаев
Владимир Иванович Резуненко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭНГО Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЭНГО Инжиниринг" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭНГО Инжиниринг"
Priority to RU2014145778/06A priority Critical patent/RU2576738C9/en
Priority to PCT/RU2015/000740 priority patent/WO2016076755A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2576738C1 publication Critical patent/RU2576738C1/en
Publication of RU2576738C9 publication Critical patent/RU2576738C9/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/0404Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
    • C01B17/0408Pretreatment of the hydrogen sulfide containing gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456Removing acid components
    • B01D53/1468Removing hydrogen sulfide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/0404Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
    • C01B17/0413Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process characterised by the combustion step
    • C01B17/0417Combustion reactors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/0404Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
    • C01B17/0426Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process characterised by the catalytic conversion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/0404Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
    • C01B17/0447Separation of the obtained sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101Removal of contaminants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101Removal of contaminants
    • C10L3/102Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/103Sulfur containing contaminants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101Removal of contaminants
    • C10L3/102Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/104Carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101Removal of contaminants
    • C10L3/106Removal of contaminants of water
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2252/00Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20Organic absorbents
    • B01D2252/202Alcohols or their derivatives
    • B01D2252/2023Glycols, diols or their derivatives
    • B01D2252/2026Polyethylene glycol, ethers or esters thereof, e.g. Selexol
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24Hydrocarbons
    • B01D2256/245Methane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/30Sulfur compounds
    • B01D2257/304Hydrogen sulfide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/70Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702Hydrocarbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/80Water
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/80Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/816Sonic or ultrasonic vibration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/46Compressors or pumps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/54Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/54Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
    • C10L2290/541Absorption of impurities during preparation or upgrading of a fuel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: method includes primary separation of raw natural gas flow with separation of water and gas condensate from it and further treatment of the separated gas from acid components containing hydrogen sulphide and carbon dioxide. Treatment from acid components is performed at two stages: at first hydrogen sulphide removal stage is implemented using adsorbent with hydrogen fractional selectivity and at the next stage carbon dioxide is removed using ultrasound separation. At that gas condensate upon primary separation and ultrasound separation is subjected to stabilization process and in this process gas is returned to hydrogen sulphide removal stage. Hydrogen sulphide upon hydrogen sulphide removal stage is sent to sulphur recovery stage by means of Claus conversion process, the obtained sulphur is subjected to degassing and gas from sulphur degassing is returned to sulphur recovery stage.
EFFECT: improved treatment degree for natural gas from hydrogen sulphide and carbon dioxide at fuller conversion of sulphur compounds.
14 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к технологии переработки природного газа с использованием процесса низкотемпературной сепарации для очистки от сероводорода и углекислоты.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to a technology for processing natural gas using a low-temperature separation process for purification from hydrogen sulfide and carbon dioxide.

Проблемы освоения запасов природного газа на газовых и газоконденсатных месторождениях с высоким содержанием сероводорода связаны с наличием существенных экологических ограничений по выбросам в атмосферу сернистых соединений с газоперерабатывающих предприятий.The problems of developing natural gas reserves in gas and gas condensate fields with a high content of hydrogen sulfide are associated with significant environmental restrictions on emissions of sulfur compounds from gas processing enterprises into the atmosphere.

Например, газ Астраханского газоконденсатного месторождения, имеющего запасы около 3 трлн м3 газа и 1 млрд т конденсата, характеризуется высоким содержанием сероводорода (до 25 об. %), углекислоты (до 16 об. %), а также сероорганических соединений, меркаптанов при значительной доле тяжелых углеводородов.For example, the gas of the Astrakhan gas condensate field, which has reserves of about 3 trillion m 3 of gas and 1 billion tons of condensate, is characterized by a high content of hydrogen sulfide (up to 25 vol.%), Carbon dioxide (up to 16 vol.%), As well as organosulfur compounds, mercaptans with significant the proportion of heavy hydrocarbons.

На Астраханском газоперерабатывающем заводе (ГПЗ) для очистки газа от кислых компонентов (сероводорода и углекислоты) используется следующая технология:1. Первичная сепарация потока сырого природного газа с отделением от него воды и газового конденсата.At the Astrakhan gas processing plant (GPP), the following technology is used to purify gas from acidic components (hydrogen sulfide and carbon dioxide): 1. Primary separation of the raw natural gas stream with the separation of water and gas condensate from it.

2. Абсорбционная очистка газа сепарации от кислых компонентов. В качестве абсорбентов используется водный раствор диэтаноламина с исходной концентрацией 38,3% масс. Принципиальная особенность этой технологии: H2S и СО2 сорбируются совместно без разделения на компоненты и совместно как балласт удаляются из основного потока природного газа.2. Absorption purification of gas separation from acidic components. As absorbents, an aqueous solution of diethanolamine with an initial concentration of 38.3% of the mass is used. A fundamental feature of this technology: H 2 S and CO 2 are sorbed together without separation into components and together as ballast are removed from the main stream of natural gas.

3. Извлечение основного объема серы из сероводорода на установке Клауса посредством прямого окисления в реакционных печах. При этом углекислота не удаляется, а в качестве балласта переходит в хвостовой газ.3. Extraction of the main volume of sulfur from hydrogen sulfide at the Claus facility through direct oxidation in reaction furnaces. In this case, carbon dioxide is not removed, but as a ballast passes into the tail gas.

4. Доочистка хвостовых газов на катализаторе установки «Сульфрин» с дополнительным извлечением серы из газа.4. Post-treatment of tail gases on the catalyst of the Sulfrin installation with additional sulfur recovery from gas.

5. Далее перед сбросом в атмосферу все сернистые соединения, имеющиеся на выходе блока «Сульфрин», преобразуются в SO2 на блоке печей дожига остаточных газов.5. Next, before discharge into the atmosphere, all sulfur compounds present at the outlet of the Sulfrin block are converted to SO 2 on the block of residual gas afterburning furnaces.

6. Для извлечения сероводорода, абсорбированного в сере, полученной в блоках «Клаус» и «Сульфрин», используют процесс дегазации жидкой серы. См.: http://www.vipusk.rusoil.net/pages/daykariera/50/en.html.6. To remove hydrogen sulfide absorbed in sulfur obtained in the blocks "Klaus" and "Sulfrin", use the process of degassing liquid sulfur. See: http://www.vipusk.rusoil.net/pages/daykariera/50/en.html.

В данной технологии высокое содержание углекислого газа в кислой части смеси газов, поступающих на окисление на блоки Клауса, отрицательно влияет на процесс горения сероводорода. Кроме того, за счет реакций сероводорода с углекислым газом образуются соединения CS2 и COS, которые не подвергаются дальнейшей конверсии, уменьшают выход серы и затрудняют работу блока «Сульфрин». По описанной технологии достигается извлечение из природного газа сероводорода не более 99,6%. С точки зрения экологии достигнутая степень очистки природного газа от сернистых соединений недостаточна и при дальнейшем увеличении его добычи масса выбросов серы становится экологически опасной, поскольку при существующей производительности ГПЗ за год выбрасывается в атмосферу большой объем сернистых соединений. Технология переработки газа Астраханского месторождения требует усовершенствования.In this technology, the high content of carbon dioxide in the acidic part of the mixture of gases supplied for oxidation to Klaus blocks adversely affects the process of burning hydrogen sulfide. In addition, due to the reactions of hydrogen sulfide with carbon dioxide, CS 2 and COS compounds are formed, which are not subjected to further conversion, reduce the sulfur yield and impede the operation of the Sulfrin unit. According to the described technology, recovery of not more than 99.6% of hydrogen sulfide from natural gas is achieved. From an environmental point of view, the achieved degree of purification of natural gas from sulfur compounds is insufficient, and with a further increase in its production, the mass of sulfur emissions becomes environmentally hazardous, since with the existing gas processing capacity a large amount of sulfur compounds is released into the atmosphere during the year. The gas processing technology of the Astrakhan field requires improvement.

Из уровня техники известен способ очистки сырого природного газа, включающий первичную сепарацию с отделением от газовой смеси конденсата и воды с последующей вихревой сепарацией для извлечения из газовой смеси сероводородов и углекислого газа (см. патент RU 2216698, МПК: F25J 3/08, опубл. 20.11.2003). Способ предусматривает извлечение сероводорода и углекислого газа на одном общем этапе вихревой сепарации, что несет в себе риск засорения очищенного природного газа парами выкипающего сероводорода.The prior art method for purification of raw natural gas, including primary separation with separation from the gas mixture of condensate and water, followed by vortex separation to extract hydrogen sulfide and carbon dioxide from the gas mixture (see patent RU 2216698, IPC: F25J 3/08, publ. 11/20/2003). The method involves the extraction of hydrogen sulfide and carbon dioxide at one general stage of vortex separation, which carries the risk of clogging the purified natural gas with vapors of boiling hydrogen sulfide.

Известна технология очистки потока сырого природного газа от сероводорода, в которой после сепарации сероводорода из потока выделяют серу с помощью установки Клауса, осуществляют дегазацию серы, а полученный газ дегазации возвращают на этап извлечения сероводорода (см. патент Японии JP 3602268, МПК: B01D 53/86; C01B 17/04, опубл. 15.12.2004). Полученный природный газ не очищен от СО2, что снижает его качество и затрудняет последующую переработку.There is a known technology for purifying a stream of raw natural gas from hydrogen sulfide, in which sulfur is separated from the stream using a Klaus plant, sulfur is degassed, and the obtained gas is returned to the hydrogen sulfide extraction stage (see Japan Patent JP 3602268, IPC: B01D 53 / 86; C01B 17/04, publ. 15.12.2004). The resulting natural gas is not purified from CO 2 , which reduces its quality and complicates subsequent processing.

Кроме того, из уровня техники известен способ разделения смеси углеводородных газов, включающий охлаждение смеси, расширение смеси или ее части, частичную конденсацию смеси при ее расширении, разделение смеси или ее части в ректификационной колонне с получением продуктов в жидкой и газовой фазе. Процесс расширения смеси проводят, пропуская смесь через сопловой канал, причем в сопловом канале и/или на входе в сопловой канал поток смеси закручивают, на выходе из соплового канала или его части поток смеси разделяют по крайней мере на два потока, один из которых обогащен компонентами тяжелее метана, а другой обеднен этими компонентами. Обогащенный поток частью или полностью направляют в ректификационную колонну, а газофазные продукты, полученные в ректификационной колонне, частично или полностью направляют в смесь до ее расширения (см. патент РФ №2272973, МПК: F25J 3/02, опубл. 27.03.2006). Описанный способ позволяет улучшить качество разделения компонентов смеси и существенно повысить чистоту выделенных фаз.In addition, a method for separating a mixture of hydrocarbon gases is known from the prior art, including cooling the mixture, expanding the mixture or part thereof, partially condensing the mixture during expansion, separating the mixture or part thereof in a distillation column to obtain products in the liquid and gas phase. The process of expansion of the mixture is carried out by passing the mixture through the nozzle channel, and in the nozzle channel and / or at the entrance to the nozzle channel, the mixture flow is twisted, at the outlet of the nozzle channel or part thereof, the mixture stream is divided into at least two streams, one of which is enriched with components heavier than methane, and the other is depleted in these components. The enriched stream is partially or completely sent to the distillation column, and the gas-phase products obtained in the distillation column are partially or completely sent to the mixture until it is expanded (see RF patent No. 2272973, IPC: F25J 3/02, publ. March 27, 2006). The described method allows to improve the quality of separation of the components of the mixture and significantly increase the purity of the selected phases.

В уровне техники не обнаружены источники информации, раскрывающие проведение этапа извлечения сероводородов и этапа извлечения углекислого газа из природного газа при помощи отдельных последовательно выполняемых операций с использованием для извлечения СО2 метода сверхзвуковой сепарации.No information sources have been found in the prior art that reveal the stage of extraction of hydrogen sulfide and the stage of extraction of carbon dioxide from natural gas using separate sequentially performed operations using supersonic separation to extract CO 2 .

Наиболее близким аналогом изобретения является упомянутый выше способ очистки сырого природного газа, включающий первичную сепарацию и последующую вихревую сепарацию при совместном извлечении из газовой смеси сероводорода и углекислого газа (RU 2216698, МПК: F25J 3/08, опубликованный 20.11.2003).The closest analogue of the invention is the aforementioned method for purification of raw natural gas, including primary separation and subsequent vortex separation by joint extraction from a gas mixture of hydrogen sulfide and carbon dioxide (RU 2216698, IPC: F25J 3/08, published November 20, 2003).

Изобретение направлено на повышение экологической безопасности процессов переработки природного газа и газового конденсата с высоким содержанием кислых компонентов.The invention is aimed at improving the environmental safety of the processes of processing natural gas and gas condensate with a high content of acidic components.

Техническим результатом является повышение степени очистки природного газа от сероводорода и углекислого газа при обеспечении более полной конверсии сернистых соединений. Кроме того, заявленное изобретение позволяет снизить содержание балластных компонентов и вредных примесей в товарных продуктах газопереработки при повышении эффективности технологических процессов, в частности процесса Клауса.The technical result is to increase the degree of purification of natural gas from hydrogen sulfide and carbon dioxide while providing a more complete conversion of sulfur compounds. In addition, the claimed invention allows to reduce the content of ballast components and harmful impurities in commercial gas processing products while increasing the efficiency of technological processes, in particular the Klaus process.

Для решения поставленной задачи предложен способ очистки и переработки природного газа, включающий первичную сепарацию потока сырого природного газа с отделением от него воды и газового конденсата и последующую очистку газа сепарации от кислых компонентов, содержащих сероводород и углекислый газ. Заявленное решение отличается от прототипа тем, что извлечение сероводорода (а также других сернистых соединений) и извлечение углекислого газа осуществляют на разных этапах. То есть очистку газа сепарации от сероводорода и углекислого газа осуществляют последовательно в два этапа: сначала осуществляют этап извлечения сероводорода с использованием абсорбента с избирательной селективностью по сероводороду (например, абсорбента на основе соединений полиэтиленгликоля), а на следующем этапе извлекают углекислый газ и остаточную фазу газового конденсата с использованием сверхзвуковой сепарации. Газовый конденсат после первичной сепарации и газовый конденсат, полученный после выхода из установки (блока) сверхзвуковой сепарации, подвергают процессу стабилизации, при этом газ стабилизации возвращают на этап извлечения сероводорода, а сероводород с этапа извлечения сероводорода направляют на этап выделения серы прямым окислением в печах с помощью процесса Клауса. Полученную серу подвергают дегазации, а газ от дегазации серы возвращают на этап извлечения сероводорода. После дегазации серу, предпочтительно гранулируют.To solve this problem, a method for purification and processing of natural gas is proposed, including primary separation of the flow of crude natural gas with separation of water and gas condensate from it and subsequent purification of the gas of separation from acidic components containing hydrogen sulfide and carbon dioxide. The claimed solution differs from the prototype in that the extraction of hydrogen sulfide (as well as other sulfur compounds) and the extraction of carbon dioxide is carried out at different stages. That is, the separation gas is purified from hydrogen sulfide and carbon dioxide in succession in two stages: first, a hydrogen sulfide extraction step is carried out using an absorbent with selective hydrogen sulfide selectivity (for example, an absorbent based on polyethylene glycol compounds), and in the next step, carbon dioxide and the residual gas phase are recovered condensate using supersonic separation. The gas condensate after primary separation and the gas condensate obtained after exiting the supersonic separation unit (unit) are subjected to a stabilization process, while the stabilization gas is returned to the hydrogen sulfide extraction stage, and hydrogen sulfide from the hydrogen sulfide extraction stage is sent to the sulfur separation stage by direct oxidation in furnaces with using the Klaus process. The sulfur obtained is subjected to degassing, and the gas from sulfur degassing is returned to the hydrogen sulfide extraction step. After degassing, sulfur is preferably granulated.

Полученные после выделения серы с помощью процесса Клауса хвостовые газы подвергают тонкой очистке от сероводорода путем его адсорбции окислами железа (или адсорбентами на основе оксидов железа) с направлением выделенной серы также на грануляцию, а остаточных после тонкой очистки хвостовых газов - на дожиг (факел).The tail gases obtained after the separation of sulfur using the Klaus process are subjected to fine purification from hydrogen sulfide by its adsorption by iron oxides (or adsorbents based on iron oxides) with the direction of the released sulfur also to granulation, and the residual after fine purification of tail gases to afterburning (torch).

Пластовую воду, выделенную при первичной сепарации сырого природного газа, содержащую соли и механические примеси, подвергают фильтрации и утилизации.The produced water released during the primary separation of raw natural gas, containing salts and solids, is filtered and disposed of.

Газовый конденсат, полученный после первичной сепарации сырого природного газа, и газовый конденсат, полученный после выхода из установки сверхзвуковой сепарации, является нестабильным продуктом, который требует дальнейшей обработки. Его подвергают процессу стабилизации. В результате осуществления процесса стабилизации выделяют фракцию стабильного газового конденсата и широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ).Gas condensate obtained after the primary separation of crude natural gas and gas condensate obtained after exiting the supersonic separation unit is an unstable product that requires further processing. It is subjected to a stabilization process. As a result of the stabilization process, a fraction of stable gas condensate and a wide fraction of light hydrocarbons (NGL) are isolated.

ШФЛУ либо подвергают дальнейшему фракционированию с получением сжиженных газов и с выделением остаточной фракции стабильного газового конденсата либо отгружают в качестве товарного продукта потребителю.NGL is either further fractionated to produce liquefied gases and with the release of the residual fraction of stable gas condensate or shipped as a commercial product to the consumer.

Следует отметить, что этап сверхзвуковой сепарации осуществляют с выводом из установки продуктов в виде чистого углекислого газа и очищенного (товарного) природного газа, содержащего смесь углеводородов на основе метана (метан более 85 об. %, этан-пропан-бутан 12-13 об. %). Причем упомянутый товарный природный газ содержит примесь углекислого газа в количестве не более 3% и азота не более 0,6%. Готовый продукт, полученный в виде чистого углекислого газа, содержит СО2>80%, предпочтительно CO2>85%, наиболее предпочтительно количество CO2 составляет более 95% (по объему).It should be noted that the supersonic separation stage is carried out with the removal of products from the installation in the form of pure carbon dioxide and purified (commercial) natural gas containing a mixture of hydrocarbons based on methane (methane more than 85 vol.%, Ethane-propane-butane 12-13 vol. %). Moreover, the above-mentioned commercial natural gas contains an admixture of carbon dioxide in an amount of not more than 3% and nitrogen not more than 0.6%. The finished product, obtained as pure carbon dioxide, contains CO 2 > 80%, preferably CO 2 > 85%, most preferably the amount of CO 2 is more than 95% (by volume).

В основу предложенной технологической схемы положена концепция раздельного постадийного извлечения кислых компонентов из природного газа. На первой стадии извлечения кислых компонентов (после первичной сепарации) из газа сепарации извлекаются сернистые соединения с использованием абсорбента с избирательной селективностью по сероводороду, например «Селексол».The proposed technological scheme is based on the concept of separate stepwise extraction of acidic components from natural gas. At the first stage of the extraction of acidic components (after the initial separation), sulfur compounds are extracted from the separation gas using an absorbent with selective hydrogen sulfide selectivity, for example, Selexol.

Преимущества абсорбента типа «Селексол» для предложенной схемы очистки газа:Advantages of the Selexol type absorbent for the proposed gas purification scheme:

- стабильность абсорбционной способности (до 10 лет);- stability of absorption capacity (up to 10 years);

- хорошая биологическая разлагаемость;- good biodegradability;

- нетоксичность и очень малая коррозионная активность;- non-toxicity and very low corrosivity;

- небольшая теплота абсорбции (не требуется промежуточное охлаждение в абсорбере);- low heat of absorption (intermediate cooling in the absorber is not required);

- высокая гигроскопичность и возможность достижения низкой точки росы газа в одну ступень;- high hygroscopicity and the ability to achieve a low gas dew point in one step;

- низкая склонность к вспениванию и малое давление насыщенных паров;- low tendency to foaming and low pressure of saturated vapors;

- низкая абсорбция углекислого газа по сравнению с сероводородом.- low absorption of carbon dioxide compared with hydrogen sulfide.

На второй стадии газ, освободившийся от основной массы H2S, поступает на установку сверхзвуковой сепарации, где происходит сепарирование CO2 и остаточных конденсатных фаз. На выходе получается товарный природный газ, содержащий не более 3% CO2, и фракция, содержащая более 80% CO2, тоже являющаяся товарным продуктом.In the second stage, the gas released from the main mass of H 2 S enters the supersonic separation unit, where the separation of CO 2 and residual condensate phases occurs. The output produces commercial natural gas containing not more than 3% CO 2 , and a fraction containing more than 80% CO 2 , which is also a commercial product.

Изобретение иллюстрируется фигурой 1, на которой показан один из возможных вариантов схемы установки очистки и переработки природного газа заявленным способом.The invention is illustrated in figure 1, which shows one of the possible options for the installation of purification and processing of natural gas of the claimed method.

Для осуществления заявленного способа используется установка для очистки и переработки природного газа, включающая в себя следующие основные блоки, связанные между собой по потоку газа и/или выделенных из него компонентов (продуктов):To implement the claimed method, an installation for purification and processing of natural gas is used, which includes the following main blocks, interconnected by the flow of gas and / or components (products) extracted from it:

блок 1 первичной сепарации сырого природного газа;unit 1 of the primary separation of raw natural gas;

блок 2 извлечения сероводорода абсорбентом с избирательной селективностью по сероводороду;block 2 extraction of hydrogen sulfide absorbent with selective selectivity for hydrogen sulfide;

блок 3 сверхзвуковой сепарации;supersonic separation unit 3;

блок 4 стабилизации газового конденсата;gas condensate stabilization unit 4;

блок 5 дегазации серы;block 5 degassing sulfur;

блок 6 выделения серы с помощью процесса Клауса;sulfur recovery unit 6 using the Claus process;

блок 7 фракционирования ШФЛУ;block 7 fractionation of BFLH;

блок 8 грануляции серы;block 8 granulation of sulfur;

блок 9 тонкой очистки от сероводорода остаточных газов после процесса Клауса;block 9 of fine purification of hydrogen sulfide residual gases after the Claus process;

блок 10 очистки воды.block 10 water purification.

Установка очистки и переработки природного газа содержит связанные между собой блок 1 первичной сепарации сырого природного газа, выполненный с возможностью отделения воды и газового конденсата, блок 2 извлечения сероводорода абсорбентом с избирательной селективностью по сероводороду и блок 3 сверхзвуковой сепарации. Причем блок 3 установлен с возможностью получения на выходе из него углекислого газа и товарного природного газа на основе метана. При этом первый вход блока 2 извлечения сероводорода связан с первым выходом блока 1 первичной сепарации, второй выход которого служит для вывода на утилизацию воды с механическими примесями, третий выход соединен с первым входом блока 4 стабилизации газового конденсата, а вход сообщен с системой подачи сырого природного газа. Причем второй и третий входы блока 2 извлечения сероводорода связаны соответственно с блоком 4 стабилизации конденсата и с блоком 5 дегазации серы, а выходы этого блока связаны с блоком 6 выделения серы с помощью процесса Клауса и с блоком 3 сверхзвуковой сепарации. Выход блока 3 связан со вторым входом блока 4 стабилизации конденсата, с возможностью получения на выходе стабильного конденсата. При этом выход блока 4 стабилизации по ШФЛУ сообщен с блоком 7 фракционирования ШФЛУ, а блок 6 выделения серы с помощью процесса Клауса своими первым и вторым выходами связан с блоком 8 грануляции серы соответственно через блок 5 дегазации и через блок 9 тонкой очистки от сероводорода.The installation for purification and processing of natural gas contains interconnected unit 1 for the primary separation of raw natural gas, configured to separate water and gas condensate, unit 2 for the extraction of hydrogen sulfide with absorbent with selective selectivity for hydrogen sulfide, and block 3 for supersonic separation. Moreover, block 3 is installed with the possibility of obtaining carbon dioxide and marketable natural gas based on methane at the outlet of it. In this case, the first input of the hydrogen sulfide extraction unit 2 is connected to the first output of the primary separation unit 1, the second output of which is used for outputting water with mechanical impurities, the third output is connected to the first input of the gas condensate stabilization unit 4, and the input is in communication with the raw natural feed system gas. Moreover, the second and third inputs of the hydrogen sulfide extraction unit 2 are connected respectively to the condensate stabilization unit 4 and to the sulfur degassing unit 5, and the outputs of this block are connected to the sulfur recovery unit 6 using the Klaus process and to the supersonic separation unit 3. The output of block 3 is connected to the second input of the condensate stabilization block 4, with the possibility of obtaining stable condensate at the output. At the same time, the output of the NGL stabilization unit 4 is communicated with the NGL fractionation unit 7, and the sulfur separation unit 6 is connected to the sulfur granulation unit 8 via the Claus process through the degassing unit 5 and through the fine hydrogen purification unit 9, respectively.

Характеристики основных блоков установки.Characteristics of the main units of the installation.

Первичная сепарация является головным процессом переработки природного газа на месторождениях. На блоке 1 первичной сепарации пластовая смесь сырого природного газа разделяется на отсепарированный газ, нестабильный газовый конденсат и пластовую воду.Primary separation is the primary process for processing natural gas in the fields. On the primary separation unit 1, the formation mixture of the raw natural gas is separated into separated gas, unstable gas condensate and produced water.

Сырой природный газ с промысла под давлением приблизительно 7 МПа и с температурой приблизительно 30°С по трубопроводу направляется в буферную емкость блока 1, где происходит первичное выделение жидкой фазы из потока сырого газа. Отсепарированная жидкость (конденсат, пластовая вода) дросселируется с 7,0 МПа до 6,2 МПа и подается в верхнюю часть сепарационной емкости, снабженную отбойником. При ударе об отбойник жидкость разбрызгивается, чем, с одной стороны, интенсифицируется процесс ее дегазирования, с другой стороны, происходит насыщение газа капельной жидкостью и образование эмульсии.Crude natural gas from a field at a pressure of approximately 7 MPa and with a temperature of approximately 30 ° C is piped to the buffer tank of unit 1, where the primary separation of the liquid phase from the crude gas stream takes place. The separated liquid (condensate, produced water) is throttled from 7.0 MPa to 6.2 MPa and is fed to the upper part of the separation tank equipped with a chipper. Upon impact with the chipper, the liquid is sprayed, which, on the one hand, intensifies the process of its degassing, on the other hand, the gas is saturated with a droplet liquid and an emulsion is formed.

Газ из буферной емкости через клапан - регулятор давления - поступает по патрубкам в верхнюю часть сепарационной емкости. В отстойнике сепарационной емкости происходит разделение на три потока:Gas from the buffer tank through the valve - pressure regulator - enters through the nozzles in the upper part of the separation tank. In the sump of the separation tank, there is a separation into three streams:

a) вода, содержащая механические примеси и соли, через фильтр направляется на установку обработки вод после сепарации твердых частиц;a) water containing solids and salts is sent through a filter to a water treatment plant after separation of solid particles;

b) углеводородный конденсат направляется на установку стабилизации или в резервуарный парк;b) hydrocarbon condensate is sent to a stabilization plant or tank farm;

c) газ из отстойника, проходя завихритель, необходимый для более четкой сепарации газа, поступает в колонну, оснащенную пятью колпачковыми тарелками, обеспечивающую удаление микрокапель жидкости, увлеченных газовой фазой.c) the gas from the sump, passing through the swirl necessary for a more accurate gas separation, enters a column equipped with five cap plates, which ensures the removal of micro droplets of liquid entrained in the gas phase.

После колонны отсепарированный природный газ с Р=6,6 МПа и Т=39°С, проходя через замерный пункт, отправляется на очистку от кислых компонентов на блоки 2 и 3.After the column, the separated natural gas with P = 6.6 MPa and T = 39 ° C, passing through the metering point, is sent for cleaning from acidic components to blocks 2 and 3.

Сначала отсепарированный газ отправляется на блок 2 извлечения сероводорода. Выделение сероводорода на блоке 2 осуществляется физической абсорбцией с применением растворов абсорбентов, которые хорошо абсорбируют сероводород и плохо абсорбируют углекислый газ, например, в качестве абсорбента используют диметиловый эфир полиэтиленгликоля или аналогичный абсорбент Селексол, содержащий смесь диметиловых эфиров полиэтиленгликолей (три-, тетра-, пента-, гекса- и гептаэтиленгликолей). Селексол для абсорбции используют в концентрированном виде при содержании воды от 0 до 5 масс. %.First, the separated gas is sent to the hydrogen sulfide extraction unit 2. The separation of hydrogen sulfide on block 2 is carried out by physical absorption using solutions of absorbents that absorb hydrogen sulfide well and poorly absorb carbon dioxide, for example, polyethylene glycol dimethyl ether or a similar Selexol absorbent containing a mixture of dimethyl ethers of polyethylene glycols (tri-, tetra-penta) are used as absorbent. -, hexa- and heptaethylene glycols). Selexol for absorption is used in concentrated form with a water content of from 0 to 5 mass. %

По снижению поглотительной способности Селексола различные компоненты газа располагаются в следующем ряду:To reduce the absorption capacity of Selexol, various gas components are located in the following row:

Figure 00000001
Figure 00000001

Процесс выделения сероводорода абсорбентом типа Селексол обладает высокой избирательностью по сероводороду, растворимость которого в поглотителе в 9-10 раз выше, чем углекислого газа, и поэтому его использование позволяет достичь глубокой очистки газа от серосодержащих компонентов. Для повышения селективности процесса абсорбент предварительно насыщают СО2.The process of releasing hydrogen sulfide with an absorbent such as Selexol has a high selectivity for hydrogen sulfide, the solubility of which in the absorber is 9-10 times higher than that of carbon dioxide, and therefore its use allows to achieve deep gas purification from sulfur-containing components. To increase the selectivity of the process, the absorbent is pre-saturated with CO 2 .

Основным элементом блока 2 является насадочный абсорбер. Газ сепарации при температуре 20°С и давлении 7 МПа поступает в нижнюю часть насадочного абсорбера, на верх которого подается регенерированный абсорбент Селескол, проходящий предварительно через воздушный холодильник и емкость орошения для снижения потерь абсорбента с очищенным газом. Из нижней части абсорбера выводится абсорбент, насыщенный кислыми компонентами и содержащий некоторое количество углеводородов.The main element of block 2 is a packed absorber. Separation gas at a temperature of 20 ° C and a pressure of 7 MPa enters the lower part of the packed absorber, on top of which a regenerated absorbent Seleskol is supplied, which passes through an air cooler and an irrigation tank to reduce losses of absorbent with purified gas. An absorbent saturated with acidic components and containing a certain amount of hydrocarbons is discharged from the bottom of the absorber.

После извлечения сероводорода природный газ, обогащенный углекислым газом, направляется на блок 3, включающий в себя установку сверхзвуковой сепарации для выделения CO2. Содержание серы в нем порядка 5 мг/м3. Основным кислым компонентом является углекислый газ. Блок 3, включающий в себя установку сверхзвуковой сепарации, позволяет разделить газ на два потока: поток, обедненный CO2, - это товарный природный газ на основе метана (примесь CO2 ~2 мас. %), и поток, обогащенный CO2, в котором содержание CO2≥95 мас. %.After the extraction of hydrogen sulfide, natural gas enriched in carbon dioxide is sent to block 3, which includes a supersonic separation unit for the emission of CO 2 . The sulfur content in it is about 5 mg / m 3 . The main acidic component is carbon dioxide. Block 3, which includes a supersonic separation unit, allows you to split the gas into two streams: a stream depleted in CO 2 is a commodity natural gas based on methane (admixture of CO 2 ~ 2 wt.%), And a stream enriched in CO 2 wherein the content of CO 2 ≥95 wt. %

Блок 3 включает в себя следующее основное оборудование: теплообменники, колонну фракционирования, установку сверхзвуковой сепарации, газожидкостный сепаратор, насос, клапан Джоуля-Томсона, смеситель, входной и выходной компрессоры. Для компримирования газа возможно также использовать компрессорное оборудование, которое установлено на сырьевом и товарном потоке газа.Block 3 includes the following basic equipment: heat exchangers, fractionation column, supersonic separation unit, gas-liquid separator, pump, Joule-Thomson valve, mixer, inlet and outlet compressors. To compress gas, it is also possible to use compressor equipment, which is installed on the feed and gas flow of gas.

Блок 3 работает следующим образом. Входной газ после компримирования и осушки поступает на вход теплообменника с давлением 4,6 МПа, где охлаждается до температуры - 55°С. После чего охлажденный поток направляется в среднюю часть колонны фракционирования. Газовый поток с верха колонны смешивается в смесителе с частью товарного газа, прошедшего компримирование и охлаждение в теплообменнике. За счет смешения с товарным газом газовый поток с верха колонны охлаждается до температуры - 70°С и поступает на вход газожидкостного сепаратора. Газовая фаза из указанного сепаратора направляется на вход установки сверхзвуковой сепарации, в которой происходит охлаждение природного газа в сверхзвуковом закрученном потоке газа. Сверхзвуковой поток реализуется с помощью конфузорно-диффузорного сопла Лаваля, в котором газ разгоняется до скоростей, превышающих скорость распространения звука в газе. При этом происходит сильное охлаждение газа. Выделившаяся в результате охлаждения жидкость (углекислота) центробежными силами с ускорением, достигающим 106 м/с2, отбрасывается к стенкам выходного раструба, а очищенный природный газ (в основном - метан) выходит через диффузор. В диффузоре кинетическая энергия, приобретенная потоком, переходит в давление (давление на выходе составляет 70-80% от входного давления).Block 3 works as follows. After compression and drying, the inlet gas enters the inlet of the heat exchanger with a pressure of 4.6 MPa, where it is cooled to a temperature of 55 ° C. Then the cooled stream is sent to the middle part of the fractionation column. The gas stream from the top of the column is mixed in the mixer with part of the commercial gas that has been compressed and cooled in the heat exchanger. Due to mixing with commercial gas, the gas stream from the top of the column is cooled to a temperature of - 70 ° C and enters the inlet of the gas-liquid separator. The gas phase from the specified separator is directed to the inlet of the supersonic separation unit, in which the natural gas is cooled in a supersonic swirling gas stream. The supersonic flow is realized using the Laval confuser-diffuser nozzle, in which the gas accelerates to speeds exceeding the speed of sound propagation in the gas. In this case, strong cooling of the gas occurs. The liquid (carbon dioxide) released as a result of cooling by centrifugal forces with acceleration reaching 10 6 m / s 2 is discarded to the walls of the outlet bell, and the purified natural gas (mainly methane) leaves through the diffuser. In the diffuser, the kinetic energy acquired by the flow passes into pressure (the outlet pressure is 70-80% of the inlet pressure).

Очищенный поток товарного природного газа, выходящий из установки сверхзвуковой сепарации, нагревается в теплообменнике и направляется для сжатия в компрессор товарного газа. Двухфазный поток, содержащий нестабильный газовый конденсат, выходя из установки сверхзвуковой сепарации, нагревается в теплообменнике и направляется на вход компрессора для сырьевого газа. Для обеспечения в двухфазном потоке, поступающем из установки сверхзвуковой сепарации, температуры выше температуры кристаллизации CO2, осуществляется подача в установку сверхзвуковой сепарации горячего сырьевого газа. Для снижения мощности нагрева низа колонны предлагается дополнительно прокачивать жидкость из одной части колонны в другую с помощью насоса, при этом прокачиваемая жидкость нагревается в теплообменнике. Извлеченный CO2 с низа колонны дросселируется до давления 0,5 МПА в клапане Джоуля-Томсона и нагревается в теплообменнике.The purified flow of commercial natural gas exiting the supersonic separation unit is heated in a heat exchanger and sent for compression to the commercial gas compressor. A two-phase stream containing unstable gas condensate, leaving the supersonic separation unit, is heated in a heat exchanger and sent to the input of the compressor for raw gas. In order to ensure a temperature above the crystallization temperature of CO 2 in the two-phase flow coming from the supersonic separation unit, a hot feed gas is supplied to the supersonic separation unit. To reduce the heating power of the bottom of the column, it is proposed to additionally pump liquid from one part of the column to another using a pump, while the pumped liquid is heated in a heat exchanger. The extracted CO 2 from the bottom of the column is throttled to a pressure of 0.5 MPA in the Joule-Thomson valve and heated in a heat exchanger.

В блоке 3 не используются источники внешнего охлаждения (холодильники отсутствуют). Тепловая мощность 1,8 МВт, необходимая для нагрева колонны, может быть подведена за счет охлаждения сырьевого или товарного газа, прошедшего компримирование.In block 3, external cooling sources are not used (there are no refrigerators). The thermal power of 1.8 MW, necessary for heating the column, can be summed up by cooling the raw or commercial gas that has undergone compression.

Блок 3 обеспечивает снижение содержания CO2 в газе с 60% до 2.7%, при этом полностью исключается образование кристаллического CO2 в элементах установки.Block 3 provides a reduction in the CO 2 content in the gas from 60% to 2.7%, while the formation of crystalline CO 2 in the plant elements is completely eliminated.

Двухфазный поток, содержащий нестабильный газовый конденсат, с выхода блока 3 направляется на вход блока 4 стабилизации газового конденсата. Кроме этого, на другой вход указанного блока 4 направляется поток нестабильного газового конденсата, полученного в процессе первичной сепарации сырого природного газа на блоке 1.A two-phase stream containing unstable gas condensate is directed from the output of block 3 to the input of the gas condensate stabilization block 4. In addition, the flow of unstable gas condensate obtained in the process of primary separation of raw natural gas at block 1 is directed to another input of the indicated block 4.

Блок 4 включает в себя одну или несколько параллельно работающих линий, реализующих следующие стадии обработки конденсата:Block 4 includes one or several parallel working lines that implement the following stages of condensate processing:

a) двухступенчатая дегазация конденсата с одновременным отстоем от воды;a) two-stage degassing of condensate with simultaneous separation from water;

b) электрообессоливание конденсата;b) electrical desalination of condensate;

c) стабилизация конденсата.c) condensate stabilization.

Целевым продуктом блока 4 стабилизации газового конденсата являются:The target product of the block 4 stabilization of gas condensate are:

- газ стабилизации (дегазации) конденсата, поступающий на блок 2 извлечения сероводорода абсорбентом с избирательной селективностью по сероводороду;- gas stabilization (degassing) of the condensate entering the block 2 extraction of hydrogen sulfide absorbent with selective selectivity for hydrogen sulfide;

- стабильный конденсат, поступающий на производство нефтепродуктов.- stable condensate supplied to the production of petroleum products.

Нестабильный газовый конденсат поступает в блок 4 сначала в емкость-накопитель, затем на первую ступень дегазации и отстоя в сепаратор, где происходит отделение газовой фазы и конденсата от воды. Отсепарированный конденсат проходит последовательно два теплообменника, где происходит дополнительная дегазация газоконденсата, а также отстаивание воды.Unstable gas condensate enters block 4 first into a storage tank, then to the first stage of degassing and sludge in a separator, where the gas phase and condensate are separated from water. The separated condensate passes sequentially through two heat exchangers, where additional gas condensate degassing takes place, as well as water settling.

Обессоливание осуществляется в два этапа:Desalination is carried out in two stages:

1) в конденсат подается технологическая вода и тщательно перемешивается для растворения солей, находящихся в конденсате;1) process water is supplied to the condensate and thoroughly mixed to dissolve the salts in the condensate;

2) конденсатную эмульсию подают в электрообессоливатель для разделения конденсата и воды с растворенными солями.2) a condensate emulsion is fed to an electric desalting unit to separate condensate and water with dissolved salts.

Подача технологической воды в конденсат осуществляется двумя потоками. Первый поток воды в количестве до 3 м3/ч впрыскивается в конденсат перед входом в электрообессоливатель. Второй поток воды подается в углеводородный конденсат перед теплообменником. Для улучшения перемешивания конденсата с водой на линии конденсата после впрыска установлен ручной смесительный клапан. После перемешивания конденсатная эмульсия подается в электрообессоливатель.The supply of process water to the condensate is carried out in two streams. The first stream of water in an amount of up to 3 m 3 / h is injected into the condensate before entering the electric desalting machine. A second stream of water is supplied to the hydrocarbon condensate in front of the heat exchanger. To improve the mixing of condensate with water, a manual mixing valve is installed on the condensate line after injection. After mixing, the condensate emulsion is fed to an electric desalting machine.

Электрообессоливатель оборудован электродами, на которые через трансформатор подается напряжение до 16000 В. При попадании конденсатной эмульсии в переменное электрическое поле между электродами мелкие капли воды поляризуются, укрупняются и осаждаются вместе с растворенными в ней солями.The electric desalter is equipped with electrodes, to which a voltage of up to 16000 V is applied through a transformer. When a condensate emulsion enters an alternating electric field between the electrodes, small drops of water are polarized, coarsened and precipitated together with salts dissolved in it.

Обезвоженный и обессоленный конденсат поднимается и выводится в верхней части электрообессоливателя. Обогащенная солями вода, отделенная от конденсата, выводится из его нижней части. Поддержание определенного уровня воды в нижней части аппарата создает дополнительное электрическое поле в зоне отстоя между поверхностью слоя воды и электродами, что способствует более эффективному обезвоживанию конденсата. Вода из электрообессоливателя сбрасывается на установку фильтрации.Dehydrated and desalted condensate rises and is discharged in the upper part of the electric desalting machine. The salt-enriched water, separated from the condensate, is discharged from its lower part. Maintaining a certain water level in the lower part of the apparatus creates an additional electric field in the sludge zone between the surface of the water layer and the electrodes, which contributes to more efficient dehydration of the condensate. Water from the electric demineralizer is discharged to the filtration unit.

Конденсат с верхней части электрообессоливателя подается на загрузку в колонну стабилизации. Обессоленный конденсат после электрообессоливателя разделяется на два потока. Первый поток в количестве до 40% от общего количества подается на 19-ю тарелку колонны стабилизации в качестве холодного орошения.Condensate from the top of the desalination unit is fed to the stabilization column. The desalted condensate after the electric desalting unit is divided into two streams. The first stream in an amount of up to 40% of the total quantity is supplied to the 19th plate of the stabilization column as cold irrigation.

Второй поток обессоленного конденсата направляется в теплообменники, где нагревается за счет встречного потока стабильного конденсата 130-150°С и подается на восьмую тарелку колонны стабилизации в качестве питания.The second desalted condensate stream is sent to heat exchangers, where it is heated by a counterflow of stable condensate 130-150 ° C and fed to the eighth plate of the stabilization column as power.

Колонна стабилизации представляет собой вертикальный аппарат, оборудованный 19-ю клапанными тарелками. Кубовая часть колонны разделена вертикальной перегородкой на два отсека. Конструкция 15-й и 17-й тарелок позволяет выводить отпаренную от конденсата воду в выносной сборник. Вода из сборника сбрасывается в коллектор загрязненных технологических вод и далее на установку фильтрации.The stabilization column is a vertical apparatus equipped with 19 valve plates. The bottom part of the column is divided by a vertical partition into two compartments. The design of the 15th and 17th plates allows you to output the water evaporated from the condensate to a remote collection. Water from the collector is discharged into the collector of contaminated process water and then to the filtration unit.

В колонне стабилизации при давлении 14,7-16 кгс/см2 и температуре куба 245-260°С отпариваются легкие углеводороды, чем достигается стабилизация конденсата. Тепло, необходимое для отпарки легких углеводородов, подводится в кубовую часть потоком горячей циркуляции конденсата через печь. Восходящий из куба паровой поток контактирует на тарелках с встречным потоком конденсата. В результате тепло- и массообмена конденсат освобождается от легких компонентов, которые при температуре 40-55°С в виде газов стабилизации отводятся из верхней части колонны стабилизации в коллектор, ведущий на вход блока 2.In the stabilization column at a pressure of 14.7-16 kgf / cm 2 and a cube temperature of 245-260 ° C, light hydrocarbons are evaporated, thereby stabilizing the condensate. The heat required for stripping light hydrocarbons is supplied to the bottom part by a stream of hot condensate circulation through the furnace. The steam flow rising from the cube is in contact with the counter flow of condensate on the trays. As a result of heat and mass transfer, the condensate is freed from light components, which at a temperature of 40-55 ° C in the form of stabilization gases are removed from the upper part of the stabilization column to the collector leading to the input of block 2.

Стабилизируемый конденсат контактирует на тарелках с восходящим паровым потоком, освобождается от легких углеводородов и стекает в "холодный отсек" куба колонны стабилизации, откуда насосом подается в змеевик печи для подогрева.The stabilized condensate contacts the upward steam flow on the plates, is freed from light hydrocarbons and flows into the “cold compartment” of the cube of the stabilization column, from where it is pumped to the coil of the furnace for heating.

Подвод тепла в куб колонны осуществляется за счет циркуляции конденсата через змеевики упомянутой печи.The supply of heat to the cube of the column is due to the circulation of condensate through the coils of the furnace.

Стабильный конденсат из "холодного отсека" куба колонны центробежным насосом прокачивается через сетчатый фильтр грубой очистки и четырьмя потоками подается в конвекционную камеру печи.Stable condensate from the "cold compartment" of the cube column is pumped through a centrifugal pump through a coarse strainer and is fed into the convection chamber of the furnace in four streams.

Подогретый в конвекционной камере печи отходящими дымовыми газами стабильный конденсат поступает в радиантную камеру печи, где за счет теплового излучения продуктов сгорания нагревается до температуры 245-260°С и объединенным потоком подается под нижнюю тарелку колонны стабилизации.Stable condensate heated in the convection chamber of the furnace by the exhaust flue gases enters the radiant chamber of the furnace, where it is heated to a temperature of 245-260 ° C due to the thermal radiation of the combustion products and is supplied under the combined plate to the bottom plate of the stabilization column.

Парожидкостная смесь, поступающая от печи под первую тарелку колонны стабилизации, разделяется на газовую и жидкую фазы.The vapor-liquid mixture coming from the furnace under the first plate of the stabilization column is divided into gas and liquid phases.

Жидкая фаза (стабильный конденсат) стекает во второй отсек куба колонны и по мере накопления выводится к потребителю.The liquid phase (stable condensate) flows into the second compartment of the column cube and, as it accumulates, is discharged to the consumer.

Газовая фаза стабильного конденсата с температурой 245-260°С из куба колонны стабилизации проходит в межтрубное пространство теплообменника, где охлаждается до температуры 195-205°С нестабильным конденсатом, поступающим в питательную часть колонны, и подается в межтрубное пространство следующего теплообменника.The gas phase of a stable condensate with a temperature of 245-260 ° C from the cube of the stabilization column passes into the annulus of the heat exchanger, where it is cooled to a temperature of 195-205 ° C by unstable condensate entering the feed part of the column, and is fed into the annulus of the next heat exchanger.

После теплообменника стабильный конденсат подается на охлаждение в воздушный холодильник и в водяной холодильник.After the heat exchanger, the stable condensate is supplied for cooling to the air cooler and to the water cooler.

Охлажденный стабильный конденсат с температурой поступает для дальнейшей переработки на нефтепродукты или на склад хранения.Cooled stable condensate with a temperature is supplied for further processing to oil products or to a storage warehouse.

Блок 6 перерабатывает кислый газ, содержащий в основном сероводород (>84%), выделенный из потока газа сепарации, на блоке 2 абсорбентом с избирательной селективностью по сероводороду. Сероводород на блоке 6 перерабатывается при помощи процесса Клауса с выделением элементарной серы. Большая концентрация сероводорода и низкое содержание CO2 в кислом газе, поступающем на процесс Клауса, при реализации заявленного способа позволяет снизить энергозатраты процесса переработки.Block 6 processes acid gas, which mainly contains hydrogen sulfide (> 84%), separated from the separation gas stream, on block 2 with an absorbent with selective hydrogen sulfide selectivity. Hydrogen sulfide at block 6 is processed using the Claus process with the release of elemental sulfur. A high concentration of hydrogen sulfide and a low content of CO 2 in the acid gas supplied to the Claus process, when implementing the inventive method allows to reduce the energy consumption of the processing process.

Процесс Клауса является основным процессом получения серы из сероводорода и основан на окислении сероводорода до серы.The Klaus process is the main process for producing sulfur from hydrogen sulfide and is based on the oxidation of hydrogen sulfide to sulfur.

В модифицированном варианте окисление разделяют на две стадии - термическую и каталитическую. На термической стадии ведут пламенное окисление сероводорода воздухом со стехиометрическим количеством кислорода при 900-1350°С. При этом часть сероводорода окисляется до диоксида серы:In a modified version, the oxidation is divided into two stages - thermal and catalytic. At the thermal stage, flame hydrogen sulfide is oxidized by air with a stoichiometric amount of oxygen at 900-1350 ° C. In this case, part of the hydrogen sulfide is oxidized to sulfur dioxide:

Figure 00000002
Figure 00000002

На каталитической стадии идет реакция между сероводородом и диоксидом серы в присутствии катализатора - боксита или активного триоксида алюминия - при 220-250°С.At the catalytic stage, there is a reaction between hydrogen sulfide and sulfur dioxide in the presence of a catalyst - bauxite or active aluminum trioxide - at 220-250 ° C.

Figure 00000003
Figure 00000003

Одновременно с таким двухстадийным образованием серы протекает реакция прямого окисления:Simultaneously with such a two-stage formation of sulfur, a direct oxidation reaction proceeds:

Figure 00000004
Figure 00000004

Поскольку в составе кислых газов кроме сероводорода присутствуют другие компоненты, в процессе горения протекают также следующие побочные реакции:Since in addition to hydrogen sulfide other components are present in the composition of acid gases, the following side reactions also occur during combustion:

Figure 00000005
Figure 00000005

Технология получения серы методом Клауса реализует указанные выше реакции обычно в три ступени. Технологическое оформление процесса зависит при этом от состава кислого газа - содержания в нем сероводорода и углеводородов. Содержание сероводорода определяет стабильность горения кислого газа: при содержании его выше 45 об.% горение стабильное, а если оно ниже, то требуется предпринимать соответствующие меры для стабилизации горения (подогрев газа и воздуха и др.). Большое содержание углекислого газа также отрицательно влияет на процесс горения сероводорода.The technology for producing sulfur by the Klaus method implements the above reactions, usually in three stages. The technological design of the process depends on the composition of acid gas - the content of hydrogen sulfide and hydrocarbons in it. The hydrogen sulfide content determines the stability of combustion of acid gas: when its content is above 45% vol., Combustion is stable, and if it is lower, then appropriate measures must be taken to stabilize combustion (heating gas and air, etc.). The high content of carbon dioxide also negatively affects the combustion process of hydrogen sulfide.

В предлагаемом способе предварительное извлечение сероводорода на стадии абсорбционной сепарации абсорбентом с избирательной селективностью по сероводороду приводит к тому, что в кислом газе, поступающем на процесс Клауса, будет находиться преимущественно сероводород в количестве 84-94 об.% с небольшими примесями CO2 и углеводородов. К тому же объем кислого газа заметно уменьшается за счет резкого снижения содержания в нем CO2. Такой кислый газ прекрасно горит, что значительно улучшает экономические показатели процесса Клауса, улучшается степень очистки от соединений серы отходящих газов и возрастает выход элементарной серы.In the proposed method, the preliminary extraction of hydrogen sulfide at the stage of absorption separation by an absorbent with selective selectivity for hydrogen sulfide leads to the fact that in the acid gas entering the Claus process, there will be mainly hydrogen sulfide in an amount of 84-94 vol.% With small impurities of CO 2 and hydrocarbons. In addition, the volume of acid gas is noticeably reduced due to a sharp decrease in the content of CO 2 in it. Such an acid gas burns well, which significantly improves the economic performance of the Claus process, improves the degree of purification of sulfur compounds from the exhaust gases, and increases the yield of elemental sulfur.

Блок 6 для осуществления процесса Клауса состоит из двух ступеней получения серы - термической и каталитической. Кислый газ на термической ступени сжигается, причем кислород воздуха подается в топку в количестве, необходимом для протекания окисления сероводорода до серы:Block 6 for the implementation of the Klaus process consists of two stages of sulfur production - thermal and catalytic. Acid gas is burned at the thermal stage, and the oxygen in the air is supplied to the furnace in the amount necessary for the oxidation of hydrogen sulfide to sulfur:

Figure 00000006
Figure 00000006

На термической ступени установок Клауса применяют цилиндрические реакторы, состоящие из топочной камеры и трубчатого теплообменника. В торцевой части топочной камеры расположены горелки. Основная часть сероводорода и воздуха подается по тангенциальным каналам. В зоне их смешения горение происходит в закрученном потоке. Затем, проходя решетку из расположенного в шахматном порядке огнеупорного кирпича, продукты сгорания поступают в основной топочный объем также цилиндрической формы большего диаметра.At the thermal stage of Klaus plants, cylindrical reactors are used, consisting of a combustion chamber and a tubular heat exchanger. In the end part of the combustion chamber there are burners. The main part of hydrogen sulfide and air is fed through tangential channels. In their mixing zone, combustion occurs in a swirling flow. Then, passing a grate of staggered refractory bricks, the combustion products enter the main combustion chamber of a cylindrical shape of a larger diameter.

Затем продукты сгорания охлаждаются водой, проходя по трубному пространству трубчатого теплообменника, и поступают в конденсатор, откуда полученная в термической ступени сера выводится в хранилище. Технологический газ после термической ступени, содержащий непрореагировавший сероводород, сернистый ангидрид, образовавшийся одновременно с серой при пламенном сжигании сероводорода, а также серооксид углерода и сероуглерод (продукты побочных реакций, протекающих в реакторе), вновь подогревается до 220-300°С и поступает на каталитическую ступень, где в слое катализатора происходит основная реакция:Then the combustion products are cooled by water, passing through the tube space of the tubular heat exchanger, and enter the condenser, from where the sulfur obtained in the thermal stage is discharged into the storage. The process gas after the thermal stage, containing unreacted hydrogen sulfide, sulfur dioxide, formed simultaneously with sulfur during the flame combustion of hydrogen sulfide, as well as carbon sulfide and carbon disulfide (products of side reactions occurring in the reactor), is again heated to 220-300 ° C and fed to the catalytic the stage where the main reaction occurs in the catalyst bed:

Figure 00000007
Figure 00000007

Выход серы в процессе Клауса обычно достигает 95-97% от теоретически возможного значения. За счет применения раздельной схемы извлечения сероводорода и углекислого газа удалось увеличить выход серы до 99-99,5%.The sulfur output in the Klaus process usually reaches 95-97% of the theoretically possible value. Through the use of a separate scheme for the extraction of hydrogen sulfide and carbon dioxide, it was possible to increase the yield of sulfur to 99-99.5%.

Сера, полученная на блоке 6, передается далее на блок 5 дегазации серы. Получаемая на установках Клауса сера содержит растворенный сероводород в виде свободного сероводорода и химически связанного полисульфида водорода, что приводит к его выделению во время хранения и транспортировке жидкой серы. Такое самопроизвольное выделение сероводорода из жидкой серы создает опасные ситуации в связи с токсичностью и взрывоопасностью сероводорода. Содержание H2S в сере составляет приблизительно 100-700 ppm. Кроме того, недегазированная сера более коррозионно активна к аппаратуре и оборудованию. Жидкая сера, полученная на блоке 6 процесса Клауса, самотеком поступает по подземным трубопроводам в приемную яму блока 5. Объем ямы рассчитан на прием серы, выработанной в течение суток на номинальной производительности.Sulfur obtained at block 6 is transferred further to block 5 degassing of sulfur. Sulfur obtained at Klaus plants contains dissolved hydrogen sulfide in the form of free hydrogen sulfide and chemically bound hydrogen polysulfide, which leads to its release during storage and transportation of liquid sulfur. Such spontaneous release of hydrogen sulfide from liquid sulfur creates dangerous situations in connection with the toxicity and explosiveness of hydrogen sulfide. The sulfur content of H 2 S is approximately 100-700 ppm. In addition, non-degassed sulfur is more corrosive to apparatus and equipment. Liquid sulfur, obtained at block 6 of the Klaus process, flows by gravity through underground pipelines to the receiving pit of block 5. The volume of the pit is designed to receive sulfur generated during the day at nominal capacity.

Приемная яма представляет собой полуподземный бетонный короб, свод которого оборудован двумя взрывными предохранительными клапанами. Для поддержания температуры жидкой серы приемная яма оборудована змеевиком обогрева, к которому подводится пар низкого давления.The receiving pit is a semi-underground concrete duct, the arch of which is equipped with two explosive safety valves. To maintain the temperature of liquid sulfur, the receiving pit is equipped with a heating coil, to which low-pressure steam is supplied.

Из приемной ямы сера перекачивается насосами по обогреваемому паром трубопроводу в яму дегазации серы, где происходит удаление сероводорода и разрушение соединений состава H2Sx в жидкой сере.Sulfur is pumped from the receiving well by pumps through a steam-heated pipeline to a sulfur degassing pit, where hydrogen sulfide is removed and compounds of the composition H 2 S x are destroyed in liquid sulfur.

Конструкция ямы дегазации аналогична конструкции приемной ямы. Дегазация серы производится один раз в сутки. При наличии нормального уровня заполнения в яме включаются насосы на циркуляцию, при этом в зону входа насосов подается аммиак. Аммиак способствует разрушению сульфатов и дегазированию серы. Выделившийся из серы газ дегазации, содержащий сероводород, направляется на вход блока 2.The design of the degassing pit is similar to the design of the receiving pit. Sulfur degassing is performed once a day. If there is a normal filling level in the pit, the circulation pumps are switched on, while ammonia is fed into the pump inlet zone. Ammonia contributes to the destruction of sulfates and degassing of sulfur. The degassing gas released from sulfur containing hydrogen sulfide is sent to the inlet of unit 2.

После дегазации серу предпочтительно направляют на грануляцию, затем отгружают потребителю. Но возможны другие варианты отгрузки готовой серы как в виде жидкой серы, так и в виде комковой или порошковой серы.After degassing, sulfur is preferably sent to granulation, then shipped to the consumer. But other options for shipment of finished sulfur are possible both in the form of liquid sulfur, and in the form of lumpy or powder sulfur.

Блок 8 грануляция серы состоит из следующих технологических узлов: гранулятора, системы отделения воды и транспортировки гранулированной серы на склад, площадки складирования серы и системы сбора и нейтрализации воды.Block 8 granulation of sulfur consists of the following technological units: a granulator, a system for separating water and transporting granular sulfur to a warehouse, a sulfur storage site and a system for collecting and neutralizing water.

Жидкая сера поступает на распределитель серы в верхней части гранулятора, где переливается в серные лотки, подогреваемые паром, затем через перфорированные серные лотки тонкими струйками жидкая сера поступает в гранулятор. Из струек серы под действием силы тяжести и поверхностного натяжения жидкой серы образуются капли серы. Когда капля серы отделяется от струйки серы, из хвостовой части крупной гранулы образуется мелкая гранула. Ее наружная поверхность быстро остывает и образует корку. Внутренняя часть капли остывает медленно из-за изолирующего свойств корки, остывая и сжимаясь в направлении к уже остывшей наружной части, образует точку низкого давления. Оболочка гранулы разрушается вокруг этой точки, образуя небольшую выемку или лунку. Количество влаги, находящейся в этой лунке, довольно небольшое, меньше 0,1%. Такой низкий уровень влаги в гранулированной сере объясняется поверхностным натяжением воды, действующей на поверхность гранулы, и тем, что поверхность лунки небольшая в сравнении с поверхностью сферической гранулы. Капли падают, проходя через холодную зону, и к моменту достижения нижней части конического гранулятора превращаются в твердые гладкие гранулы.Liquid sulfur enters the sulfur distributor in the upper part of the granulator where it is poured into sulfur trays heated by steam, then liquid sulfur enters the granulator through perforated sulfur trays in thin streams. Sulfur droplets form from sulfur streams under the influence of gravity and surface tension of liquid sulfur. When a drop of sulfur separates from a stream of sulfur, a fine granule is formed from the tail of the large granule. Its outer surface cools quickly and forms a crust. The inner part of the droplet cools slowly due to the insulating properties of the crust, cooling and contracting towards the already cooled outer part, forms a low pressure point. The pellet shell is destroyed around this point, forming a small recess or hole. The amount of moisture in this hole is quite small, less than 0.1%. Such a low moisture level in granular sulfur is explained by the surface tension of water acting on the surface of the granule, and the fact that the surface of the hole is small compared to the surface of a spherical granule. Drops fall, passing through the cold zone, and by the time they reach the bottom of the conical granulator, they turn into solid smooth granules.

Технологическая вода подается противотоком по направлению к серным каплям. Они продолжают постепенно остывать, проходя через более низкие и холодные зоны гранулятора, которые представляют собой камеру для отжига серных капель.Process water is supplied countercurrently towards sulfuric droplets. They continue to cool gradually, passing through the lower and colder zones of the granulator, which are a chamber for annealing sulfur drops.

Блок 7 фракционирования ШФЛУ является стандартным. (В качестве примера можно привести блок переработки ШФЛУ и конденсата Астраханского газового месторождения). Целевыми продуктами переработки ШФЛУ являются: пропан-бутановая фракция (СПБТ), фракция бутана технического (БТ), верхушка конденсатной фракции - газ - метан. Побочными продуктами являются сера и вода.Block 7 fractionation of NGL is standard. (An example is the processing unit for NGL and condensate from the Astrakhan gas field). The target products of BFLH processing are: propane-butane fraction (SPBT), technical butane fraction (BT), the top of the condensate fraction - gas - methane. By-products are sulfur and water.

Блок 9 тонкой очистки от сероводородаBlock 9 of fine purification from hydrogen sulfide

Цель работы блока тонкой очистки состоит в стабилизации процесса очистки и повышения глубины очистки отходящего газа процесса Клауса. Для дополнительной очистки газа от соединений серы до величины ≥99,99% предлагается использование метода химической адсорбции соединений серы окислами железа или адсорбентов на их основе. За основу взят окислительный процесс с использованием окислов железа.The purpose of the fine block is to stabilize the cleaning process and increase the depth of purification of the exhaust gas of the Klaus process. For additional gas purification from sulfur compounds to a value of ≥99.99%, the use of the method of chemical adsorption of sulfur compounds by iron oxides or adsorbents based on them is proposed. The oxidation process using iron oxides is taken as a basis.

Новизна блока тонкой очистка от сероводорода состоит в использовании катализатора окислительного процесса, который подвержен многократной регенерации.The novelty of the unit for fine purification from hydrogen sulfide is the use of a catalyst for the oxidation process, which is subject to repeated regeneration.

Принцип работы блока 9 следующий:The principle of operation of block 9 is as follows:

Кислый газ от процесса Клауса проходит через катализаторную засыпку колонны, далее чрез сепаратор и фильтр выхолит на факел. Через вторую колонну пропускают инертный газ (азот) с небольшим содержанием воздуха (кислорода). Происходит регенерация катализатора. Реакция идет с большим разогревом. Выдуваемая сера поступает через сепараторы и фильтр в бункер накопления. Колонны работают попеременно в режиме очистки и регенерации. Возможны схемы регенерации катализатора в воде или в присутствии острого пара.Sour gas from the Klaus process passes through the catalyst bed of the column, then through the separator and filter it will be flared. An inert gas (nitrogen) with a small content of air (oxygen) is passed through the second column. The catalyst regenerates. The reaction comes with a great warming up. The blown sulfur flows through separators and a filter into the storage hopper. The columns operate alternately in the cleaning and regeneration mode. Catalyst regeneration schemes are possible in water or in the presence of hot steam.

ПримерExample

Пример осуществления заявленного способа показан по отношению к технологии очистки и переработки сырого (пластового) природного газа Астраханского месторождения, который проведен на опытной установке, упрощенный вариант которой схематично показан на фиг. 1. На блоке 1 первичной сепарации поток сырого природного газа, поступающий с промысла под давлением приблизительно 7 МПа и с температурой приблизительно 30°С разделяется на поток отсепарированного природного газа (газ сепарации) и поток жидкой фазы, включающей в себя пластовую воду и нестабильный газовый конденсат. Из жидкой фазы на блоке 1 выделяется вода, содержащая механические примеси и соли, которая после отделения твердых частиц через фильтр направляется на установку очистки воды на блок 10, а нестабильный газовый конденсат направляется на установку стабилизации газового конденсата на блок 4 или в резервуарный парк.An example implementation of the inventive method is shown in relation to the technology for purification and processing of crude (formation) natural gas of the Astrakhan field, which was carried out in a pilot plant, a simplified version of which is schematically shown in FIG. 1. On the primary separation unit 1, the raw natural gas stream coming from the field at a pressure of approximately 7 MPa and with a temperature of approximately 30 ° C is divided into a separated natural gas stream (separation gas) and a liquid phase stream including formation water and unstable gas condensate. Water containing mechanical impurities and salts is separated from the liquid phase on block 1, which, after separation of solid particles through a filter, is sent to the water purification unit at block 10, and unstable gas condensate is sent to the gas condensate stabilization unit at block 4 or to the tank farm.

Из блока 1 поток газа сепарации с давлением 6,6 МПа и при температуре 39°С через замерный пункт отправляется на очистку от кислых компонентов последовательно на блоки 2 и 3. Газ сепарации имеет приблизительно следующий состав (в мол. %):From block 1, the flow of separation gas with a pressure of 6.6 MPa and at a temperature of 39 ° C through the metering point is sent to clean acid components sequentially to blocks 2 and 3. The separation gas has approximately the following composition (in mol.%):

Figure 00000008
Figure 00000008

Сначала поток газа сепарации отправляется на блок 2 для извлечения сероводорода абсорбентом с избирательной селективностью по сероводороду. Выделение сероводорода на блоке 2 осуществляется физической абсорбцией с применением растворов абсорбентов, которые хорошо абсорбируют сероводород и плохо абсорбируют углекислый газ. В данном примере в качестве абсорбента используют диметиловый эфир полиэтиленгликоля. Основным элементом блока 2 является насадочный абсорбер (абсорбционная колонна). Газ сепарации при температуре 20°С и давлении 7 МПа поступает в нижнюю часть насадочного абсорбера, на верх которого подается регенерированный абсорбент, проходящий предварительно через воздушный холодильник и емкость орошения для снижения потерь абсорбента с очищенным газом. Из нижней части абсорбера выводится абсорбент, насыщенный кислыми компонентами и содержащий некоторое количество углеводородов.First, the separation gas stream is sent to block 2 for extraction of hydrogen sulfide with an absorbent with selective selectivity for hydrogen sulfide. The allocation of hydrogen sulfide on block 2 is carried out by physical absorption using solutions of absorbents that absorb hydrogen sulfide well and poorly absorb carbon dioxide. In this example, polyethylene glycol dimethyl ether is used as an absorbent. The main element of block 2 is a packed absorber (absorption column). Separation gas at a temperature of 20 ° C and a pressure of 7 MPa enters the lower part of the packed absorber, on top of which a regenerated absorbent is fed, which passes through an air cooler and an irrigation tank to reduce losses of absorbent with purified gas. An absorbent saturated with acidic components and containing a certain amount of hydrocarbons is discharged from the bottom of the absorber.

После извлечения сероводорода поток природного газа, обогащенный углекислым газом, направляется на блок 3. Газ, поступающий на блок 3, имеет приблизительно следующий состав в (мол. %):After the removal of hydrogen sulfide, a stream of natural gas enriched in carbon dioxide is directed to block 3. The gas entering block 3 has approximately the following composition (mol%):

Figure 00000009
Figure 00000009

Содержание соединений серы в потоке, поступающем на блок 3, составляет порядка 5 мг/м3, а основным кислым компонентом является углекислый газ. Блок 3, включающий в себя установку сверхзвуковой сепарации, позволяет разделить поток природного газа на два потока: поток, обедненный СО2, - это товарный природный газ на основе метана (примесь CO2 ~2 мас. %), и поток, обогащенный CO2, в котором содержание СО2≥95 мас. %. В блоке 3 газовый поток охлаждается до температуры - 70°С и поступает на вход газожидкостного сепаратора. Газовая фаза из указанного сепаратора направляется на вход установки сверхзвуковой сепарации, в которой происходит охлаждение природного газа в сверхзвуковом закрученном потоке газа. Сверхзвуковой поток реализуется с помощью конфузорно-диффузорного сопла Лаваля, в котором газ разгоняется до скоростей, превышающих скорость распространения звука в газе. При этом происходит сильное охлаждение газа. Выделившаяся в результате охлаждения жидкость (углекислота) центробежными силами с ускорением, достигающим 106 м/с2, отбрасывается к стенкам выходного раструба, а очищенный природный газ (в основном метан) выходит через диффузор. Очищенный поток товарного природного газа, выходящий из установки сверхзвуковой сепарации, нагревается в теплообменнике и направляется на сжатие в компрессор товарного газа. Извлеченный CO2 идет на реализацию. В другом варианте использование полученного углекислого газа может заключаться в том, что его закачивают обратно в пласт.The content of sulfur compounds in the stream entering block 3 is about 5 mg / m 3 , and the main acidic component is carbon dioxide. Block 3, which includes a supersonic separation unit, allows you to divide the natural gas stream into two streams: a stream depleted in CO 2 is a commodity natural gas based on methane (admixture of CO 2 ~ 2 wt.%), And a stream enriched in CO 2 in which the content of CO 2 ≥95 wt. % In block 3, the gas stream is cooled to a temperature of -70 ° C and enters the inlet of the gas-liquid separator. The gas phase from the specified separator is directed to the inlet of the supersonic separation unit, in which the natural gas is cooled in a supersonic swirling gas stream. The supersonic flow is realized using the Laval confuser-diffuser nozzle, in which the gas accelerates to speeds exceeding the speed of sound propagation in the gas. In this case, strong cooling of the gas occurs. The liquid (carbon dioxide) released as a result of cooling by centrifugal forces with acceleration reaching 10 6 m / s 2 is discarded to the walls of the outlet bell, and the purified natural gas (mainly methane) leaves through the diffuser. The purified flow of commercial natural gas exiting the supersonic separation unit is heated in a heat exchanger and sent for compression to the commercial gas compressor. The extracted CO 2 goes for implementation. In another embodiment, the use of the resulting carbon dioxide may be that it is pumped back into the formation.

Блок 3 обеспечивает снижение содержания СО2 в потоке природного газа с 60% до 2.7%.Block 3 provides a reduction in the content of CO 2 in the natural gas stream from 60% to 2.7%.

Нестабильный газовый конденсат с выхода блока 1 первичной сепарации и газовый конденсат, полученный на выходе из блока 3 сверхзвуковой сепарации, подвергают процессу стабилизации на блоке 4, при этом газ стабилизации возвращают на этап извлечения сероводорода на блок 2, а сероводород с этапа извлечения сероводорода направляют на блок 6 на этап выделения серы прямым окислением в печах с помощью процесса Клауса.The unstable gas condensate from the outlet of the primary separation unit 1 and the gas condensate obtained at the outlet of the supersonic separation unit 3 are subjected to the stabilization process at unit 4, while the stabilization gas is returned to the stage of extraction of hydrogen sulfide to block 2, and the hydrogen sulfide from the stage of extraction of hydrogen sulfide is directed to block 6 to the stage of sulfur evolution by direct oxidation in furnaces using the Claus process.

В предлагаемом способе предварительное извлечение сероводорода на блоке 2 абсорбентом с избирательной селективностью по сероводороду приводит к тому, что в кислом газе, поступающем на процесс Клауса, будет находиться преимущественно сероводород в количестве 84-94 об.% с небольшими примесями СО2 и углеводородов. К тому же объем кислого газа заметно уменьшается за счет резкого снижения содержания в нем CO2. Такой кислый газ прекрасно горит, что значительно улучшает экономические показатели процесса Клауса, улучшается степень очистки от соединений серы отходящих газов и возрастает выход элементарной серы. В соответствии с приведенным примером газ, поступающий на блок 6 на процесс Клауса, имеет приблизительно следующий состав (в мол.%):In the proposed method, the preliminary extraction of hydrogen sulfide on block 2 with an absorbent with selective selectivity for hydrogen sulfide leads to the fact that in the acid gas supplied to the Claus process, there will be mainly hydrogen sulfide in the amount of 84-94 vol.% With small impurities of CO 2 and hydrocarbons. In addition, the volume of acid gas is noticeably reduced due to a sharp decrease in the content of CO 2 in it. Such an acid gas burns well, which significantly improves the economic performance of the Claus process, improves the degree of purification of sulfur compounds from the exhaust gases, and increases the yield of elemental sulfur. In accordance with the above example, the gas entering block 6 for the Claus process has approximately the following composition (in mol.%):

Figure 00000010
Figure 00000010

Блок 6 для осуществления процесса Клауса состоит из двух ступеней получения серы - термической и каталитической. Кислый газ на термической ступени сжигается, причем кислород воздуха подается в топку в количестве, необходимом для протекания окисления сероводорода до серы:Block 6 for the implementation of the Klaus process consists of two stages of sulfur production - thermal and catalytic. Acid gas is burned at the thermal stage, and the oxygen in the air is supplied to the furnace in the amount necessary for the oxidation of hydrogen sulfide to sulfur:

Figure 00000011
Figure 00000011

На термической ступени установок Клауса применяют цилиндрические реакторы, состоящие из топочной камеры и трубчатого теплообменника. Продукты сгорания охлаждаются водой, проходя по трубному пространству трубчатого теплообменника, и поступают в конденсатор, откуда полученная в термической ступени сера выводится в хранилище. Технологический газ после термической ступени, содержащий непрореагировавший сероводород, сернистый ангидрид, образовавшийся одновременно с серой при пламенном сжигании сероводорода, а также серооксид углерода и сероуглерод (продукты побочных реакций, протекающих в реакторе), вновь подогревается до 220-300°С и поступает на каталитическую ступень, где в слое катализатора происходит основная реакция:At the thermal stage of Klaus plants, cylindrical reactors are used, consisting of a combustion chamber and a tubular heat exchanger. The combustion products are cooled by water, passing through the tube space of the tubular heat exchanger, and enter the condenser, from where the sulfur obtained in the thermal stage is discharged into the storage. The process gas after the thermal stage, containing unreacted hydrogen sulfide, sulfur dioxide, formed simultaneously with sulfur during the flame combustion of hydrogen sulfide, as well as carbon sulfide and carbon disulfide (products of side reactions occurring in the reactor), is again heated to 220-300 ° C and fed to the catalytic the stage where the main reaction occurs in the catalyst bed:

Figure 00000012
Figure 00000012

Выход серы в процессе Клауса обычно достигает 95-97% от теоретически возможного значения. За счет применения раздельной схемы извлечения сероводорода и углекислого газа удалось увеличить выход серы до 99-99,5%.The sulfur output in the Klaus process usually reaches 95-97% of the theoretically possible value. Through the use of a separate scheme for the extraction of hydrogen sulfide and carbon dioxide, it was possible to increase the yield of sulfur to 99-99.5%.

Сера, полученная на блоке 6, передается далее на блок 5 дегазации серы. Получаемая на установках Клауса сера содержит растворенный сероводород в виде свободного сероводорода и химически связанного полисульфида водорода, что приводит к его выделению во время хранения и транспортировки жидкой серы. Самопроизвольное выделение сероводорода из жидкой серы создает опасные ситуации в связи с токсичностью и взрывоопасностью сероводорода. Поэтому полученную на блоке 6 серу подвергают дегазации на блоке 5, а газ от дегазации серы снова возвращают на блок 2 на этап извлечения сероводорода. После дегазации серу предпочтительно направляют на блок 8 на грануляцию.Sulfur obtained at block 6 is transferred further to block 5 degassing of sulfur. Sulfur obtained at Klaus plants contains dissolved hydrogen sulfide in the form of free hydrogen sulfide and chemically bound hydrogen polysulfide, which leads to its release during storage and transportation of liquid sulfur. The spontaneous release of hydrogen sulfide from liquid sulfur creates dangerous situations in connection with the toxicity and explosion hazard of hydrogen sulfide. Therefore, the sulfur obtained at block 6 is degassed at block 5, and the gas from sulfur degassing is again returned to block 2 at the stage of hydrogen sulfide extraction. After degassing, sulfur is preferably sent to block 8 for granulation.

Полученные на блоке 6 после выделения серы с помощью процесса Клауса хвостовые газы подвергают тонкой очистке от сероводорода на блоке 9 путем адсорбции сероводорода окислами железа (или адсорбентами на основе оксидов железа) с направлением выделенной серы также на грануляцию на блок 8, а хвостовые газы после тонкой очистки на блоке 9 направляют на печи дожига (на факел).The tail gases obtained in block 6 after the sulfur separation by the Claus process are subjected to fine purification from hydrogen sulfide in block 9 by adsorption of hydrogen sulfide by iron oxides (or adsorbents based on iron oxides) with the direction of the released sulfur also to granulation to block 8, and tail gases after fine cleaning unit 9 is sent to the afterburner (torch).

На упомянутом блоке 4 осуществляют стабилизацию газового конденсата с получением на выходе стабильного газового конденсата в качестве готового продукта. При этом выход блока 4 стабилизации по ШФЛУ может быть либо сообщен с блоком 7 фракционирования ШФЛУ либо поток ШФЛУ отводят из установки как готовый продукт.On said block 4, gas condensate is stabilized to obtain stable gas condensate at the outlet as a finished product. In this case, the output of the stabilization unit 4 for BFLH can either be communicated with the BFLU fractionation unit 7 or the BFLU stream is withdrawn from the installation as a finished product.

Предлагаемый подход к очистке и переработке сырого природного газа вносит новшества не только в последовательность операций способа очистки потока природного газа от кислых компонентов, но и сами технологические процессы первичной переработки газа меняют показатели качества и количества в лучшую сторону.The proposed approach to the purification and processing of raw natural gas introduces innovations not only in the sequence of operations of the method for purifying the natural gas stream from acidic components, but also the processes of primary gas processing themselves change the quality and quantity indicators for the better.

В таблице 1 приведены показатели процесса переработки по новой технологической схеме, показанной на фиг. 1. Расчеты проведены для опытно-промышленной установки с расходом газа сепарации 30000 нм3/час.Table 1 shows the indicators of the processing process according to the new technological scheme shown in FIG. 1. The calculations were performed for a pilot plant with a gas flow rate of separation of 30,000 nm 3 / hour.

Предложенный способ позволяет достигнуть степени конверсии сернистых соединений, близкой к 99,9%. Для дополнительной очистки газа от серы до величины ≥99,99% используется дополнительный блок тонкой очистки с использованием метода химической адсорбции окислами железа или адсорбентов на их основе.The proposed method allows to achieve a degree of conversion of sulfur compounds, close to 99.9%. For additional purification of gas from sulfur to a value of ≥99.99%, an additional block of fine purification is used using the method of chemical adsorption by iron oxides or adsorbents based on them.

С экологической точки зрения эффективность новой технологической схемы не вызывает сомнений. Степень очистки от кислых газов значительно возрастает. Значительно снижаются выбросы серосодержащих соединений в атмосферу (на факел).From an environmental point of view, the effectiveness of the new technological scheme is not in doubt. The degree of purification from acid gases increases significantly. Significantly reduced emissions of sulfur-containing compounds in the atmosphere (torch).

С экономической стороны появляются новые возможности снижения себестоимости и увеличения прибыли за счет нового товарного продукта - чистой углекислоты (концентрация СО2 более 85% позволяет получать, например, пищевые продукты).From the economic side, new opportunities appear to reduce costs and increase profits due to a new marketable product - pure carbon dioxide (CO2 concentration of more than 85% makes it possible to obtain, for example, food products).

При использовании новой технологической схемы уменьшается поток кислого газа на установку Клауса на 33%, время реакции горения сероводорода при таких более высоких концентрациях в кислом газе снижается на 35-50%. Требуемая мощность блока извлечения сероводорода и блока тонкой очистки тоже на 33% меньше. В качестве преимущества дополнительно следует учесть и более низкие эксплуатационные затраты на этих установках.When using the new technological scheme, the acid gas flow to the Claus plant is reduced by 33%, the reaction time of the combustion of hydrogen sulfide at such higher concentrations in acid gas is reduced by 35-50%. The required capacity of the hydrogen sulfide extraction unit and the fine purification unit is also 33% less. As an advantage, the lower operating costs of these plants should also be taken into account.

Новая технология, несомненно, имеет большие экологические и экономические преимущества перед существующей на Астраханском газоперерабатывающем предприятии.The new technology undoubtedly has great environmental and economic advantages over the existing one at the Astrakhan gas processing plant.

Таблица 1Table 1 НаименованиеName Сепарированный газ
(газ сепарации)
Separated gas
(gas separation)
Кислый газ, поступающий на процесс КлаусаSour gas entering the Klaus process Газ, поступающий на 3S-сепарациюGas entering the 3S separation Товарный газ (очищенный природный газ)Commodity gas (purified natural gas) Газ на дожиг/ФакелGas afterburning / Torch
Расход1 газа, нм3Consumption of 1 gas, nm 3 / h 3000030000 1030010300 1970019700 1627216272 ~1800~ 1800 Давление, МПаPressure, MPa 6,8-7,06.8-7.0 6,8-7,06.8-7.0 4,54,5 4,54,5 -- Состав, % мольComposition,% mol CH4 CH 4 53,1453.14 ≤2,2≤2.2 70,7170.71 ≥85≥85 0,00,0 C2-C4 C 2 -C 4 4,424.42 ≤2,4≤2.4 5,485.48 ≤12,42≤12.42 0,00,0 C+5 C +5 3,913.91 ≤0,214≤0.214 5,845.84 0,00,0 0,00,0 N2 N 2 0,370.37 -- 0,560.56 0,580.58 -- H2SH 2 s 25,9725.97 93,03293,032 ≤5 мг/м3 ≤5 mg / m 3 ≤5,5 мг/м3 ≤5.5 mg / m 3 ≤0,01%≤0.01% CO2 CO 2 12,0912.09 ≤2,0≤2.0 17,417.4 ≤2,0≤2.0 -- МеркаптаныMercaptans 0,050.05 ~0,077~ 0,077 ≤10-5 ≤10 -5 ≤10-5 ≤10 -5 0,00,0 COCO 0,050.05 ≤0,077≤0.077 ≤0,001≤0.001 ≤0,001≤0.001 -- 1 расход указан в кубических метрах при нормальных условиях (нм3/ч). 1 flow rate is indicated in cubic meters under normal conditions (nm 3 / h).

Claims (14)

1. Способ переработки сырого природного газа, включающий первичную сепарацию потока сырого природного газа с отделением от него воды и газового конденсата и последующую очистку газа сепарации от кислых компонентов, содержащих сероводород и углекислый газ, отличающийся тем, что очистку от кислых компонентов осуществляют последовательно в два этапа: сначала осуществляют этап извлечения сероводорода с использованием абсорбента с избирательной селективностью по сероводороду, а на следующем этапе извлекают углекислый газ и остаточную фазу газового конденсата с использованием сверхзвуковой сепарации, причем газовый конденсат после первичной сепарации, а также после сверхзвуковой сепарации подвергают процессу стабилизации, при этом газ стабилизации возвращают на этап извлечения сероводорода, сероводород с этапа извлечения сероводорода направляют на этап выделения серы с помощью процесса Клауса, полученную серу подвергают дегазации, и газ от дегазации серы возвращают на этап извлечения сероводорода.1. A method of processing raw natural gas, including primary separation of the flow of raw natural gas with the separation of water and gas condensate from it and subsequent purification of the gas separation from acidic components containing hydrogen sulfide and carbon dioxide, characterized in that the cleaning of acidic components is carried out in series in two stage: first carry out the stage of extraction of hydrogen sulfide using an absorbent with selective selectivity for hydrogen sulfide, and in the next step, carbon dioxide and residual phases are extracted the gas condensate using supersonic separation, and the gas condensate after the primary separation, as well as after supersonic separation is subjected to a stabilization process, while the stabilization gas is returned to the stage of extraction of hydrogen sulfide, hydrogen sulfide from the stage of extraction of hydrogen sulfide is sent to the stage of sulfur extraction using the Claus process obtained sulfur is degassed, and the gas from sulfur degassing is returned to the hydrogen sulfide recovery step. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после дегазации серу гранулируют.2. The method according to p. 1, characterized in that after degassing, sulfur is granulated. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что хвостовые газы, полученные после выделения серы с помощью процесса Клауса, подвергают тонкой очистке от сероводорода путем адсорбции окислами железа или адсорбентами на их основе.3. The method according to p. 1, characterized in that the tail gases obtained after the separation of sulfur using the Claus process, are subjected to fine purification from hydrogen sulfide by adsorption by iron oxides or adsorbents based on them. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воду, выделенную при первичной сепарации сырого природного газа, содержащую соли и механические примеси, подвергают фильтрации и утилизации.4. The method according to p. 1, characterized in that the water released during the primary separation of crude natural gas containing salts and solids is subjected to filtration and disposal. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в результате осуществления процесса стабилизации выделяют фракцию стабильного газового конденсата и широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ).5. The method according to p. 1, characterized in that as a result of the stabilization process, a stable gas condensate fraction and a wide fraction of light hydrocarbons (NGL) are isolated. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что ШФЛУ подвергают фракционированию с получением сжиженных газов и с дополнительным выделением фракции стабильного газового конденсата.6. The method according to p. 5, characterized in that the BFLH is subjected to fractionation to produce liquefied gases and with the additional allocation of a fraction of stable gas condensate. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап сверхзвуковой сепарации осуществляют с получением продукта на основе углекислого газа и продукта на основе метана в виде очищенного природного газа.7. The method according to p. 1, characterized in that the supersonic separation step is carried out to obtain a product based on carbon dioxide and a product based on methane in the form of purified natural gas. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что очищенный природный газ получают при содержании метана в количестве более 85 об.% и при содержании примеси углекислого газа в количестве не более 3 об.%.8. The method according to p. 7, characterized in that the purified natural gas is obtained when the methane content in an amount of more than 85 vol.% And when the content of carbon dioxide impurities in an amount of not more than 3 vol.%. 9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что продукт на основе углекислого газа получают при содержании СО2 более 80 об.%, предпочтительно CO2 более 85 об.%, наиболее предпочтительно содержание СО2 составляет более 95 об.%.9. The method according to p. 7, characterized in that the carbon dioxide-based product is obtained when the content of CO 2 more than 80 vol.%, Preferably CO 2 more than 85 vol.%, Most preferably the content of CO 2 is more than 95 vol.%. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве абсорбента с избирательной селективностью по сероводороду используют абсорбент, содержащий диметиловый эфир полиэтиленгликоля.10. The method according to p. 1, characterized in that the absorbent containing polyethylene glycol dimethyl ether is used as an absorbent with selective hydrogen sulfide selectivity. 11. Установка переработки сырого природного газа, отличающаяся тем, что содержит связанные между собой блок 1 первичной сепарации сырого природного газа, блок 2 извлечения сероводорода абсорбентом с избирательной селективностью по сероводороду и блок 3 сверхзвуковой сепарации, установленный с возможностью получения на выходе углекислого газа и очищенного природного газа, при этом первый вход блока 2 извлечения H2S связан с первым выходом блока 1 первичной сепарации, второй выход которого служит для вывода на утилизацию воды с механическими примесями, третий выход соединен с первым входом блока 4 стабилизации газового конденсата, а вход сообщен с системой подачи сырого природного газа, причем второй и третий входы блока 2 извлечения H2S связаны соответственно с блоком 4 стабилизации конденсата и с блоком 5 дегазации серы, а выходы этого блока связаны с блоком 6 выделения серы с помощью процесса Клауса и с блоком 3 сверхзвуковой сепарации, выход указанного блока 3 связан со вторым входом блока 4 стабилизации конденсата, с возможностью получения на выходе стабильного конденсата, при этом выход блока 4 стабилизации по ШФЛУ сообщен с блоком 7 фракционирования ШФЛУ, а блок 6 выделения серы с помощью процесса Клауса своими первым и вторым выходами связан с блоком 8 грануляции серы соответственно через блок 5 дегазации серы и через блок 9 тонкой очистки отходящих газов от сероводорода.11. Raw natural gas processing unit, characterized in that it contains interconnected unit 1 for the primary separation of raw natural gas, unit 2 for the extraction of hydrogen sulfide with an absorbent with selective selectivity for hydrogen sulfide, and block 3 for supersonic separation, installed with the possibility of obtaining carbon dioxide and purified natural gas, while the first input of the H 2 S extraction unit 2 is connected to the first output of the primary separation unit 1, the second output of which is used for outputting water with mechanical and impurities, the third output is connected to the first input of the gas condensate stabilization unit 4, and the input is connected to the raw natural gas supply system, the second and third inputs of the H 2 S extraction unit 2 are connected respectively to the condensate stabilization unit 4 and sulfur degassing unit 5, and the outputs of this block are connected to the sulfur recovery unit 6 using the Klaus process and to the supersonic separation unit 3, the output of this unit 3 is connected to the second input of the condensate stabilization unit 4, with the possibility of obtaining stable condensate at the output, In this case, the output of the NGL stabilization unit 4 is communicated with the NGL fractionation unit 7, and the sulfur separation unit 6 is connected to the sulfur granulation unit 8 through the Claus process through the sulfur degassing unit 5 and through the fine gas purification unit 9 from hydrogen sulfide. 12. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что блок 2 извлечения сероводорода выполнен в виде емкости, содержащей абсорбент с избирательной селективностью по сероводороду.12. Installation according to claim 11, characterized in that the hydrogen sulfide extraction unit 2 is made in the form of a container containing an absorbent with selective selectivity for hydrogen sulfide. 13. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что блок 2 извлечения сероводорода выполнен в виде абсорбционной колонны, содержащей абсорбент с избирательной селективностью по сероводороду.13. Installation according to claim 11, characterized in that the hydrogen sulfide extraction unit 2 is made in the form of an absorption column containing an absorbent with selective hydrogen sulfide selectivity. 14. Установка по любому из пп. 12 или 13, отличающаяся тем, что в качестве абсорбента с избирательной селективностью по сероводороду блок 2 содержит абсорбент, содержащий диметиловый эфир полиэтиленгликоля. 14. Installation according to any one of paragraphs. 12 or 13, characterized in that, as an absorbent with selective hydrogen sulfide selectivity, block 2 contains an absorbent containing polyethylene glycol dimethyl ether.
RU2014145778/06A 2014-11-14 2014-11-14 Method of natural gas processing and device to this end RU2576738C9 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014145778/06A RU2576738C9 (en) 2014-11-14 2014-11-14 Method of natural gas processing and device to this end
PCT/RU2015/000740 WO2016076755A1 (en) 2014-11-14 2015-11-05 Method for processing natural gas and device for implementing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014145778/06A RU2576738C9 (en) 2014-11-14 2014-11-14 Method of natural gas processing and device to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2576738C1 RU2576738C1 (en) 2016-03-10
RU2576738C9 true RU2576738C9 (en) 2016-05-20

Family

ID=55168332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014145778/06A RU2576738C9 (en) 2014-11-14 2014-11-14 Method of natural gas processing and device to this end

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2576738C9 (en)
WO (1) WO2016076755A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622930C1 (en) * 2016-10-28 2017-06-21 Андрей Владиславович Курочкин Three-product complex natural gas treatment plant (versions)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106544071A (en) * 2016-07-19 2017-03-29 上海利策科技股份有限公司 A kind of offshore gas field natual gas dehydrate unit
CN113278452A (en) * 2021-03-09 2021-08-20 李晟贤 Distributed natural gas desulfurization method
CN114854457B (en) * 2022-01-20 2023-04-18 中国中煤能源集团有限公司 Decarbonization and desulfurization method for mixed gas containing combustible gas
CN115181596B (en) * 2022-08-02 2023-10-27 合肥万豪能源设备有限责任公司 Mechanical dewatering device for coal bed gas

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4026120A (en) * 1976-04-19 1977-05-31 Halliburton Company Natural gas thermal extraction process and apparatus
SU1366821A1 (en) * 1984-06-28 1988-01-15 Специализированное Управление "Узоргэнергогаз" Method of removing acid components from natural gas
RU2168683C2 (en) * 1999-06-15 2001-06-10 ЗАО "Сигма-Газ" Method of separation of liquefied hydrocarbons from natural gas
RU2229922C2 (en) * 1998-12-31 2004-06-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Nozzle, inertial separator and method of supersonic separation of component

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3602268B2 (en) 1996-07-15 2004-12-15 日揮株式会社 Method and apparatus for removing sulfur compounds contained in natural gas and the like
RU2216698C2 (en) 2001-10-19 2003-11-20 Сериков Чингиз Тохтарович Process of extraction of acidic components from natural and accompanying oil gas
JP4942935B2 (en) * 2002-12-17 2012-05-30 フルー・コーポレイシヨン Configuration and method for removing acidic gases and contaminants with near-zero emissions
RU2272973C1 (en) 2004-09-24 2006-03-27 Салават Зайнетдинович Имаев Method of low-temperature gas separation
DE102008050088A1 (en) * 2008-10-06 2010-04-22 Uhde Gmbh Process for desulfurization
CA2786574C (en) * 2010-01-22 2016-06-28 Exxonmobil Upstream Research Company Removal of acid gases from a gas stream, with co2 capture and sequestration
DE102010013279B3 (en) * 2010-03-29 2011-07-28 Uhde GmbH, 44141 Process and apparatus for processing a carbon dioxide rich sour gas in a Claus process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4026120A (en) * 1976-04-19 1977-05-31 Halliburton Company Natural gas thermal extraction process and apparatus
SU1366821A1 (en) * 1984-06-28 1988-01-15 Специализированное Управление "Узоргэнергогаз" Method of removing acid components from natural gas
RU2229922C2 (en) * 1998-12-31 2004-06-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Nozzle, inertial separator and method of supersonic separation of component
RU2168683C2 (en) * 1999-06-15 2001-06-10 ЗАО "Сигма-Газ" Method of separation of liquefied hydrocarbons from natural gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622930C1 (en) * 2016-10-28 2017-06-21 Андрей Владиславович Курочкин Three-product complex natural gas treatment plant (versions)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2576738C1 (en) 2016-03-10
WO2016076755A1 (en) 2016-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2576738C1 (en) Method of natural gas cleaning and device to this end
KR101847805B1 (en) Contacting a gas stream with a liquid stream
US8425655B2 (en) Gas pressurized separation column and process to generate a high pressure product gas
US8899557B2 (en) In-line device for gas-liquid contacting, and gas processing facility employing co-current contactors
CA2702226C (en) Removal of carbon dioxide from a feed gas
EP2994217B1 (en) Separating impurities from a gas stream using a vertically oriented co-current contacting system
CN107148398A (en) The method of separation product gas from gaseous mixture
US9919259B2 (en) Gas pressurized separation column and process to generate a high pressure product gas
CN102431971A (en) Method and apparatus for adjustably treating a sour gas
WO2013053235A1 (en) Process for removing acid gas from flue gas by using waste heat of same
CN102408098A (en) A method and an apparatus for treating a sour gas
CA2730637A1 (en) Process for removing a gaseous contaminant from a contaminated gas stream
MXPA05006242A (en) Configurations and methods for acid gas and contaminant removal with near zero emission.
EA016189B1 (en) A method for recovery of high purity carbon dioxide
AU2005313594A1 (en) Process for the dehydration of gases
EP2766106A1 (en) Process for the removal of carbon dioxide from a gas
CN106794414B (en) Removal of hydrogen sulfide and carbon dioxide from fluid streams
US9504984B2 (en) Generating elemental sulfur
RU2630308C1 (en) Method and installation for producing high-octane synthetic gasoline fraction from hydrocarbon-containing gas
CN102256686A (en) Method for purifying gases and obtaining acid gases
EP3731952A1 (en) Cost-effective gas purification methods and systems by means of ejectors
RU2070423C1 (en) Installation for complete purification of petroleum and natural gases
WO2019029847A1 (en) Column for stripping and reabsorbing
Epikhin et al. Purification of synthesis gas and correction of its composition for obtaining liquid hydrocarbons

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 7-2016 FOR TAG: (54)