Способ утилизации нефтяного газа из резервуаров

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 D 53/34, 53/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846668/26 (22) 04.07.90 (46) 15.06,92. Бюл. ¹ 22 (71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) P. 3. Сахабутдинов, Р, Б. Фаттахов и

В. П. Тронов (53) 66.074.38(088,8) (56) Яковлев B. С. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды, M.: Химия, 1987, с. 52-53, Нефтяное хозяйство, 1979, ¹ 7, с, 42—

44, (54) СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЯНОГО

ГАЗА ИЗ РЕЗЕРВУАРОВ (57) Изобретение относится к технологии утилизации нефтяного газа из резервуаров, Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам улавливания углеводородных паров.. и может быть использовано в резервуарных парках пунктов подготовки нефти и нефтеперекачивающих станций.

Известен способ улавливания углеводо, родного газа из резервуаров, включающий откачку углеводородных паров жидкостным эжектором, подачу газожидкостной смеси в аппарат, отделение очищенного газа от жидкости и возврат жидкости на прием эжектора, Данный способ позволяет улавливать ценные фракции нефти и нефтепродуктов.

Улавливание паров происходит за счет контакта их с нелетучим нефтепродуктом, наприменяемой при подготовке и перекачке нефти и позволяющей сократить потери и выбросы в атмосферу нефтяного газа за счет улучшения его качества. Нефтяной газ из резервуаров откачивают газожидкостным эжектором. В качестве рабочей жидкости эжектора используют водный раствор, содержащий, мас,%; этилендиаминтетрауксусная кислота 6,0-20,0; сульфат железа (11)

1,5-2,0; тринатрийфосфат 3,0 — 6,0; вода остальноее. Образующуюся газожидкостную смесь подают в сепаратор, после разделения газ подают потребителю, а через жидкость пропускают сероводородсодержащий гаэ для окисления ионов железа (III), Жидкость возвращают на эжектор, Очищенный нефтяной газ содержит менее 1% кислорода, 1 ил., 2 табл. пример керосином, Эффективность данного способа составляет 96 — 98%.

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

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности .является способ улавливания углеводородных паров иэ резервуаров, включающий откачку углеводо1740034

35

55 родных пар%в жидкостным эжектором, подачу газожидкостной смеси в сепаратор, отделение очищенного газа от жидкости, возврат жидкости на зжектор и подачу газа потребителю, Известный способ позволяет полностью улавливать углеводородные пары при стационарном режиме работы резервуаров и полезно их использовать путем подачи потребителю, При этом исключаются постоянные выбросы углеводородов в атмосферу, что снижает фоновые концентрации углеводородов, При нестабильном режиме работы резервуаров, например при колебаниях количества поступающей в резервуары нефти, колебаниях уровня нефти, колебаниях газосодержания нефти, неравномерностях работы нас осно-эжекторной системы, давление в резервуарах колеблется от 200 мм вод, ст. (избыточных) до вакуума 20-40 мм вод. ст. При снижении давления ниже атмосферного в резервуары засасывается атмосферный воздух, в результате чего в уловленных парах появляется воздух в количес . е от 0 (следы) до 70 — 80;/. Так как уловленные углеводороды дополнительно сжимаются в компрессорах для транспортирования потребителю по газопроводу либо в компрессорах на газоперерабатывающем заводе, то такое содержание воздуха в газе при компримировании flðåäcòàèëÿåò взрывоопасность. Учитывая, что по требованиям взрывобезопасности содержание воздуха в газовоэдушной смеси, подаваемой HB компрессор, не должно превышать 60 /, а по требованиям к качеству газа, поставляемого потребителю (ГОСТ 3022 — 80), содержание кислорода не должно превышать 1 /, уловленные пары с повышенным содержанием воздуха не подают потребителю, а сбрасывают в атмосферу, При этом безвозвратно теряются не только метан-пропановые фракции, но и компоненты; бутан, пентан и гексан, являющиеся ценным нефтехимическим сырьем. Кроме того, происходит залповое загрязнение атмосферного воздуха как на территории самого обьекта, так и за его пределами, в том числе с превышением предельно допустимой концентрации в рабочей зоне в 1,8 раз.

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

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу улавливания углеводородных паров нефтяного газа из резервуаров, включающему откачку нефтяного газа газожидкостным эжектором, подачу газожидкостной смеси в сепаратор, отделение газа от жидкости, возврат жидкости на эжектор и подачу газа потребителю, в качестве рабочей жидкости эжектора используют водный раствор, содержащий этилендиаминтетрауксусную кислоту ЭДТА, соль, преимущественно сульфат железа (1), и тринатрийфосфат ТНФ при следующем содержании ингредиентов, мас. /:

ЭДТА 6,0 — 20,0

Солю, преимущественно сульфат железа (I) 1,5-5,0

ТНФ 3,0-6,0

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

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

Способ осуществляют в следующей последовательностии, Углеводородные пары (легкие фракции нефти) совместно с воздухом, попавшим в газовое пространство резервуара из атмосферы, откачиваются из резервуара 1 жидкостным зжектором 2 и смешиваются с рабочей жидкостью эжектора — водным раствором ЭДТА, двухвалентного железа и

ТНФ, При смешивании кислород воздуха, присутствующий в парах, полностью расходуется на окисление двухвалентного железа до трехвалентного. Далее газожидкостная смесь подается в сепаратор 3, где разделяется на газовую и жидкую фазы. Газовая фаза, состоящая из углеводородов и компонентов воздуха (без кислорода), направляется по газопроводу 4 потребителю, а жидкая фаза по трубопроводу 5 поступает в сепаратор 6, куда одновременно по трубопроводу 7 подается сероводородсодержащий газ. В результате реакции с сероводородом трехвалентное железо переходит в двухвалентное. Газ пс трубопроводу 8 отводится от жидкости, а жидкость— раствор ЭДТА, двухвалентного железа и

ТНФ по трубопроводу 9 через насос 10 возвращается снова на эжектор 2, где происходит поглощение (очистка) кислорода из уловленных углеводородных паров, что позволяет подать их потребителю и избежать потерь и выбросов углеводородов в атмосферу, т. е. снизить загрязнение окружающей среды.

Способ осуществляют следующим образом.

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

1740034 патрубке эжектора создается разрежение, в результате чего откачивается нефтяной газ в количестве 800 м /ч иэ резервуара 1. Соз став газа следующий, об. : пары углеводородных фракций нефти 32; воздух 68 (кислород 15) плотность углеводородных паров 1,9 кг/м . В результате смешивания углеводородов, воздуха и приготовленного водного раствора в камере смешивания эжектора 2 в коммуникациях и в сепараторе

3 происходит реакция окисления двухвалентного железа кислородом воздуха

4Fe Y+0z+4I- — 4Fe У+2НрО, где Y — остаток ЗДТА, Весь кислород полностью расходуется на окисление Fe Y, так как реакция практически всегда осуществляется при избыточных количествах двухвалентного железа.

Это обусловлено следующим. Для откачки нефтяного газа жидкостным эжектором в условиях резервуарных парков требуется соотношение расходов газовой фазы и жидкой фазы 5-6:1, т. е. для откачки 5-6 м з нефтяного газа требуется расход раствора

1 м /ч, а для извлечения кислорода из улацливаемого нефтяного газа с содержанием воздуха 68 об. / (кислорода 15 об. / ) требуется соотношение б 7:1, т. е, для извлечения кислорода из 5-6 м /ч нефтяного газа з требуется расход раствора 0,7- I,Î м /ч (в з этом случае имеется избыток раствора.0-0,3 м /с, з

При более высоком содер>кании воздуха в нефтяном газе и практически предельном в резервуарных парках — 80 об. / (кислорода

18 об.0/0) требуется соотношение 5-6;1 (для извлечения кислорода из 5 — 6 м /ч уловлен з ного нефтяного газа требуется 0,85-1,0 м /ч з раствора). При наиболее вероятном содержании воздуха в газе — 20 об. / (кислород 4 об, p) требуется соотношение 20-24:1 (на, 5 — 6 м /ч уловленного нефтяного газа требу з ется всего 0,21-0,3 м /ч раствора, при этом з имеется избыток раствора 0,7-0,79 м /ч).: з

После разделения газожидкостной смеси в сепараторе 3 на газовую и жидкую фазы газ, состоящий из углеводородов и компонентов воздуха без кислорода, по газопроводу 4 подают на компрессорную станцию и далее потребителю. Жидкость (водный .раствор ЭДТА, оставшегося двухвалентного железа, ТНФ и образовавшегося трехвалентного железа) по трубопроводу 5 отводят в сепаратор 6. Одновременно в сепаратор

6 подают сероводородсодержащий газ по трубопроводу 7 со ступеней сепарации высокосернистой нефти в количестве

2000 м /ч с содержанием сероводорода

2 об., В сепараторе б протекает реакция трехвалентного железа с сероводородом с образованием двухвалентного железа

2Fe У+НрБ 2Fe Y+S+2H

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

8 возвращается на пункт сбора и подготовки высокосернистой нефти. Обработка раствора сероводородсодержащим газом позволяет восстановить исходные свойства раствора и использовать первоначально приготовленный раствор в замкнутом контуре. Состав водного раствора ЭДТА, двухвалентного железа и НФТ определяли опытным путем. Результаты испытаний приведены в табл. 1.

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

При концентрациях реагентов выше указанных,величин содержание кислорода в газе., подаваемом потребителю, становится меньше 1/, что соответствует требованиям

ГОСТ 3022-80. Увеличение концентрации реагентов: ЗДТА свыше 20 мас.,/, сернокислого железа (!0 свыше 5 мас, /, ТНФ свыше б мас., практически не приводит к дальнейшему снижению концентрации кислорода в газе, подаваемом потребителю., Таким образом, концентрации реагентов, находящиеся в предлагаемых интервалах, позволяют практически исключить кислород из уловленных углеводородных паров как с невысоким исходным содержанием кислорода (4,4 об, ), так и с предельно возможным в резервуарных парках (17,боб. ), а следовательно, полностью подать уловленные пары потребителю.

Результаты, полученные при испытании известного и предлагаемого способов, приведены в табл. 2, где рассматриваются три варианта исходного содержания воздуха в уловленнь х парах: 1 вариант 20 об. / — часто встречающееся в практике работы резервуарных парков; 2 вариант 68 об. / — пример конкретного исполнения; 3 вариант 80 об. — практически возможная большая величина например, при значительных колебаниях уровня нефти в резервуаре), Из табл. 2 видно, что при использовании известного способа из-за низкого качества уловленных паров содержание кислорода выше 1 об. (1 вариант) и содержание воздуха выше 60 об. / (2 и 3 варианты), пары

1740034 ачу гаэожидкостной смеси в сепаратор, от. деление газа от жидкости, возврат жидкости на э>кектор и подачу газа потребителю, о т л— и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения

5 потерь и выбросов нефтяного газа в атмосферу эа счет улучшения его качества, в качестве рабочей жидкости эжектора используют водный раствор, содержащий этилендиаминтетрауксусную кислоту, соль, 10 преимущественно сульфат железа (1!) и тринатрийфосфат при следующем содержании ингредиентов, мас.7;;

Этилендиаминтетрауксусная

15 . кислота 6,0 — 20,0

Три натри йфосфат 3,0 — 6,0

Соль, преимущественна сульфат железа (li) 1,5 — 2,0

Вода Остальное

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

Таблица 1

Содержание кислорода в неф ном газе, об, Примечание

Состав абсорбента, мас! Г (1

"ЭДТА 4 О подаваем потребите откачиваемого из езе в а а шенное содержание ода в газе, подаваеом потребителю

17,6

5,9

17,6

2,8

То же

17,6

17,6

0,84

0,51

17,6

0,13

17,6 сбрасываются в атмосферу, что приводит к загрязнению атмосферного воздуха в рабочей зоне углеводородами с превышением предельно допустимой концентрации (ПДК=ЗОО мгlм ) в 1,8 раз (1 вариант) и потерям углеводородного сырья в количестве

300 — 1220 кг/ч, По предлагаемому способу углеводородные пары полностью подаются потребителю, так как содер>кание кислорода в них не превышает 1; „что исключает выбросы (загрязнение атмосферного воздуха) и потери углеводородного сырья, Эффективность предлагаемого способа обусловлена увеличением количества углеводородного газа, поставляемого потребителю, и исключением штрафных санкций за выброс вредных веществ (углеводородов) в атмосферу.

Формула изобретения

Способ утилизации нефтяного газа из резервуаров, включающий откачку нефтяного газа газо>кидкостным эжектором, подКачество газа, подаваемого потребителю, по содержанию кислорода соответствует требованиям ГОСТ 3022-80

То же

1740034

17,6

Дальнейшее повышение концентрации реагентов нецелесообразно, так как содержание кислорода практически не меняется

То же

0,15

0,10

17,6

0,09

Качество газа, подаваемого потребителю, по содержанию кислорода соответствует требованиям ГОСТ 3022-80

То же

0,37

Таблица 2

Известный способ мый способ

800

800

80 (20)

32 (68)

20 (80)

20 (4) 80 (20)

32 (68)

20 (80)

0-0,5 (0-0,1) 68 (15) 1,5-2,0 (0,3-0,41

80 (18) Количество улавливаемых углеводородов

Содержание углеводородов (воздуха) s улавливаемых парах, об, %

Содержание воздуха (кислорода) в углеводородных парах, подаваемых потребителю, об. %

Потери углеводородов. кг/ч

Концентрация угл еводородов в приэемном слое атмосферного воздуха, мгl м з

Вариант Предлагае

2,5-3,0 (0,5-0,6)

0

0

140

Продолжение табл, 1

Примечание 1» известный способ) Низкое качество углеводородных паров, так как содержание кислорода выше 1 об. % (сбрасываются в атмосферу) углеводородные пары взрывоопасны, так как содержание воздуха выше 60 об. % (сбрасыв"ются в атмосферу)

То же

Превышение предельнодопустимой концентрации углеводородов в абачей зоне в 1,8 аэ

1740034 ф в

Составитель P.Ñàõàáóòäèíoâ

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л,Патай

Редактор А,Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2032 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5