Мембранные технологии для подготовки углеводородных газов

Компания Тегас - ведущий российский производитель и поставщик компрессорного оборудования, газоразделительных установок, станций сжатия и утилизации природного газа.

Имеет собственное производство полного цикла, высококвалифицированный персонал, активно развивает науку и технику, постоянно участвует в профильных научно-практических мероприятиях.

Наряду с производством и поставкой оборудования компания оказывает следующие услуги:
- сервисное обслуживание, поставка запчастей, ремонт любой сложности;
- аренда воздушных и азотных компрессорных станций;
- обучение персонала работе с оборудованием;
- модернизация компрессорных станций.

В настоящее время подготовка природного газа, попутного нефтяного газа, шахтного метана и биогазов к транспортировке по газотранспортным сетям и непосредственному использованию, является особо актуальной технологической задачей, которая требует внедрения надежного и высокотехнологичного оборудования.

Производство компрессорного оборудования для нефтегазовой отрасли является приоритетным направлением компании Тегас.

Переработка ПНГ - это неотъемлемая часть энергопользования. На основе многолетнего опыта, наша компания постоянно разрабатывает и внедряет собственные технологические решения в области нефтегазового оборудования. Это позволяет разработать решения для задач разделения газов с наибольшей экономической эффективностью.

В оборудовании компании «Тегас» применяются самые передовые мембраны, обеспечивающие уникальный спектр возможностей в области разделения газов.

Они обладают высокими разделительными характеристиками по таким парам газов, как: H2O/CH4, H2S/CH4, СО2/CH4, СО/CH4, He/CH4, H2/CH4. Мембраны устойчивы к воздействию любых компонентов попутного нефтяного газа (ПНГ), включая углеводороды С6-С10 и сероводород, не подвержены пластификации.

Совокупность этих свойств делает мембранную технологию «ТЕГАС» уникальной и применимой для подготовки любых углеводородных газов. На основе мембраны разработаны модули и технические решения по подготовке природного и попутного нефтяного газа к трубопроводному транспорту, а также биогазов и шахтного метана к использованию.

Мембранная технология подготовки углеводородных газов компании Тегас позволяет решить все задачи в одной станции подготовки газа (компримирование, осушка по воде и углеводородам, снижение содержания сероводорода, меркаптанов, диоксида углерода). При этом все нежелательные примеси концентрируются в зоне низкого давления (пермиате), а подготовленный продуктовый газ выходит из установки без потери давления и объема (не более 1%).

Схема распределения потоков в мембранном модуле приведена на рисунке 1 (схема газоразделения)

Преимущества данной технологии:

простота управления;
доказанный практикой ресурс мембран;
отличная удельная производительность;
высокая селективность;
терпимость к колебаниям характеристик входящего потока;
стойкость к твердым частицам;
химическая стойкость;
быстрый запуск/остановка;
несложная модификация при изменении требований;
минимальные затраты времени и средств на установку;
не требует внимания со стороны оператора;
минимальное обслуживание;
минимум вспомогательного оборудования
небольшая площадь для размещения установки;

Конструкция мембранной системы позволяет ей легко подстроиться к значительным изменениям в составе газа и скорости потока.

В большинстве случаев использования мембран для СО2 тяжелые углеводороды должны быть предварительно удалены либо должна поддерживаться достаточно высокая рабочая температура (65-100 °С) мембраны, чтобы избежать их конденсации. Эти углеводородные жидкости вызывают замедление скорости потока. Большим достоинством мембранных систем «ТЕГАС» является их способность работать при температурах выше 95 °С. Это позволяет решать проблему конденсации и снимает необходимость тщательной предварительной подготовки попутного газа.

Задачи подготовки газа для закачки в газотранспортные системы, решаемые с помощью газоразделительных систем «ТЕГАС», делятся на две группы:
- задачи, где необходима значительная корректировка температуры точки росы (ТТР) по воде и углеводородам и/или доведение до требуемых значений остаточного содержания сернистых соединений.
- задачи, где преимущественно требуется осушка газа по воде и, возможно, незначительная (на 3-8 °С) корректировка ТТР по углеводородам.

Процесс разделения газа по мембранной технологии с использованием оборудования Тегас представлен на рис.2 (схема газоразделения)
Для каждой из указанных задач разработан свой тип мембранных модулей, максимально отвечающий их специфике. Задачи первого типа предполагают достаточно значительную долю газа, отбираемую в пермиатный поток (до 20-35 %).

Для повышения выхода подготовленного газа разработаны схемы с рециклом.

Одна из возможных схем приведена на рисунке 3. (Двухступенчатая схема подготовки газа с рециклом)

Такая схема позволяет провести подготовку 100 % поступающего на установку газа, и реализуема при условии, что подготавливаемый газ не соответствует требованиям только по содержанию влаги (ТТР по воде).

В случаях, когда необходимо также незначительное снижение ТТР по углеводородам и/ или снижение содержания СО2, часть пермиатного потока должна выводиться из рецикла для избежания накопления в нем мало- или неконденсирующихся компонентов (СО2, пропан).

В подавляющем большинстве случаев пермиатный поток может быть использован непосредственно на площадке в качестве топливного газа для приводов компрессоров и на другие собственные нужды.

При этом выход подготовленного газа может составлять 95-98 %, а сброса газа на факел не предусматривается в принципе. Мембранные установки для подготовки газа к транспортировке по газотранспортной системе (ГТС) могут работать при давлении вплоть до 8,2 МПа. В стадии разработки находятся модули для работы под давлением до 8,5 МПа.

Компанией «Тегас» успешно пройдена сертификация по системе «Газпромсерт», а также на основе пройденной аккредитации, оборудование рекомендовано к использованию для применения на объектах ОАО «Газпром». Успешно реализуются проекты по внедрению компрессорных комплексов для подготовки природного и попутного газов до необходимых требований.

Мембранные станции «ТЕГАС» для подготовки углеводородных газов позволяют осуществлять компримирование, подготовку и осушку: природного газа, попутного нефтяного газа, шахтного метана и биогаза.
Для подготовки и осушки природного газа и ПНГ компания Тегас предлагает использовать станции собственной разработки и производства - МКС.

МКС - это мобильные компрессорные установки, смонтированные на базе морского 20 (40) футового контейнера, либо контейнера собственного производства.

Эти станции, предназначены для сжатия различных газов, осушки и подготовки их перед использованием (рис. 4). Этот формат размещения позволяет применить в станции большое количество полезного оборудования, обеспечив при этом высокую мобильность, минимизировать материальные и временные затраты на промышленную установку, а также существенно снизить потенциальную возможность ошибок при монтаже всей конструкции. Установка встраивается в производственную цепочку и так же легко демонтируется при необходимости. Подготовка площадки сводится к устройству бетонной опоры и установке соответствующих технологических линий и линий питания. Подключение к предварительно собранной системе обычно не требует остановки производства. Для каждого конкретного месторождения разрабатываются индивидуальные технологические схемы, учитывающие особенности состава газов и наличия транспортной инфраструктуры

рисунок 4 Применение станций МКС

Установки компании «Тегас» позволяют проводить осушку и подготовку ПНГ до требований, при которых возможна его передача на ГПЗ для дальнейшей переработки.

При этом, значительно снижаются затраты на его обогрев в процессе транспортировки. Помимо этого, станции могут применяться для осушки природного газа при заборе из хранилищ, перед последующей транспортировкой потребителям.

Рисунок 5. Схема станции МКС (40 футовый контейнер)

В станциях «ТЕГАС» газ подготавливается классическим методом сепарации на входе, с точками росы до -40 (при этом потери газа составляют не более 1% от общей массы, который потребляется газопоршневыми двигателями и обогревателями системы).

Станции позволяют удалять СO2 и H2S из природного газа (а также водорода, гелия, аргона и др.) для повышения общей качественной массы.

Готовые решения
Мобильная компрессорная станция МКС 833/78 осуществляет компримирование и осушку газа с использованием мембранной технологии «ТЕГАС»

Исходные данные объекта применения:
-Производительность сырьевого газа, нм3/час - 30000-50000.
-Давление, МПа (изб.) - 8,16.
-Температура газа, °С, - +35.
-ТТР по воде, °С - +24.
-ТТР по углеводородам, °С - минус10.

1. Комплект поставки

циклонный сепаратор С1,С2;
система фильтрации сжатого воздуха (рабочая + резервная);
модуль автоматического управления установкой;
газоразделительный блок;
компрессор газопоршневой (рабочий + резервный);
комплект трубопроводов и арматуры (запорная, регулирующая, предохранительная);
блок-бокс теплоизолированный, оборудованный системами вентиляции, электро-отопления, освещения, силовым щитом (4 шт.);
аппарат воздушного охлаждения (АВО).

2. Рабочее и аварийное освещение блок-бокса выполнено светильниками с лампами ДРЛ или светодиодными лампами в соответствии со СНиП 23-05-95.

3. Цветовое исполнение контейнера согласовывается с Покупателем.

4. Комплект технической документацией: руководство по эксплуатации на станцию; паспорта на станцию, узлы и отдельные агрегаты на русском языке; схемы монтажные, электрические и автоматики; спецификация приборов КИПиА.

Все оборудование станций имеет сертификаты соответствия нормативным документам РФ, сертификаты соответствия с правилами применения технических устройств на опасных производственных объектах, паспорта, инструкции по эксплуатации. Кроме того, сертификаты соответствия оборудования требованиям промышленной безопасности, разрешение на применение Ростехнадзора РФ.

Источник: ООО Тегас