Способ утилизации нефтяного газа из резервуаров

(19) 34, 53/ 01 ЗОБРЕТЕ ОПИСАНК АВТОРСКОМ ТЕЛ ЬСТВУ саттахов и укды,44,(54) СПОСОБ УТИЛИ ГАЗА ИЗ РЕЗЕРВУА (57) Изобретение от утилизации нефтяно ИИ НЕФТЯНОГО тся к технологии а из резервуаров носи о газ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Татарский государственный научно-иледовательский и проектный институт нтяной промышленности(56) Яковлев В. С. Хранение нефтепродтов, Проблемы защиты окружающей среМ.: Химия, 1987, с, 52-53,Нефтяное хозяйство, 1979, М 7, с, 4 Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам улавливания углеводородных паров. и может быть использовано в резервуарных парках пунктов подготовки нефти и нефте. перекачивающих станций,Известен способ улавливания углеводородного газа из резервуаров, включающий откачку углеводородных паров жидкостным зжектором, 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 зжектора используют водный раствор, содержащий, мас, ь; этилендиаминтетрауксусная кислота 6,0-20,0; сульфат железа (11) 1,5-2,0; 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 (1 Ц), Жидкость возвращают на эжектор, Очищенный нефтяной газ содержит менее 10 кислорода, 1 ил., 2 табл. пример керосином, Эффективность данного способа составляет 96 - 980.Однако керосин имеет ограниченную 4 поглотительную способность, которая сни- С) жается 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 районедеятельности нефтедобывающего обьекта и потере . углеводородного сырья,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности .является способ улавливания углеводородных паров из резервуаров, включающий откачку углеводо 17400345 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 родных паров 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 газо- содержания 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 - 807 О, Так как уловленные углеводороды дополнительно сжимаются в компрессорах для транспортирования потребителю по газопроводу либо в компрессорах на газоперерабатывающем заводе, то такое содержание воздуха в газе при компримировании представляет взрывоопасность. Учитывая, что по требованиям взрывобезопасности содержание воздуха в газовоэдушной смеси, подаваемой на компрессор, не должно превышать 60 а по требованиям к качеству газа, поставляемого потребителю (ГОСТ 3022 - 80), содержание кислорода не должно превышать 1 О, 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 оаз.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 газо- жидкостной 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 , и тринатрийфосфат ТНФ при следующем содержании ингредиентов, мас.о:ЭДТА 6,0 - 20,0 Солю, преимущественносульфат железа1,5-5,0 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 последовательности,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 железо40. ТНФ 55; вода остальное, Приготовленный раствор по трубопроводу 9 подают насосом 10 на зжектор 2. На всасывающемпатрубке эжектора создается разрежение, в результате чего откачивается нефтяной газ в количестве 800 м/ч иэ резервуара 1. Со 3став газа следующий, об.7 ь; 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 воздуха4 Ре У+02+4 Н - 4 Ре У+2 Н 20,где У - остаток ЗДТА,Весь кислород полностью расходуетсяна окисление Ре У, так как реакция практически всегда осуществляется при избыточных количествах двухвалентного железа,Это обусловлено следующим. Для откачкинефтяного газа жидкостным эжектором вусловиях резервуарных парков требуетсясоотношение расходов газовой фазы и жидкой фазы 5-6:1, т, е, для откачки 5-6 м3нефтяного газа требуется расход раствора1 м /ч, а для извлечения кислорода из улавливаемого нефтяного газа с содержаниемвоздуха 68 об, % (кислорода 15 об. %) требуется соотношение б 7:1, т, е, для извлечения кислорода из 5-6 м /ч нефтяного газазтребуется расход раствора 0,7-1,0 м /ч (взэтом случае имеется избыток раствора 0-0,3 м /с,3При более высоком содеркании воздуха внефтяном газе и практически предельном врезервуарных парках - 80 об.% (кислорода18 об.%) требуется соотношение 5-6;1 (дляизвлечения кислорода из 5 - б м /ч уловлен зного нефтяного газа требуется 0,85-1,0 м /ч3раствора). При наиболее вероятном содержании воздуха в газе - 20 об.(кислород 4об,%) требуется соотношение 20-24:1 (на, 5 - б м /ч уловленного нефтяного газа требу 3ется всего 0,21-0,3 м /ч раствора, при этом3имеется избыток раствора 0,7-0,79 м /ч).:3После разделения газожидкостной смеси в сепараторе 3 на газовую и жидкую фазыгаз, состоящий из углеводородов и компонентов воздуха без кислорода, пс газопроводу 4 подают на компрессорную станциюи далее потребителю. Жидкость (водный.раствор ЭДТА, оставшегося двухвалентногожелеза, ТНФ и образовавшегося трехвалентного железа) по трубопроводу 5 отводят всепаратор б, Одновременно в сепараторб подают сероводородсодержащий газпо трубопроводу 7 со ступеней сепарации высокосернистой нефти в количестве2000 м/ч с содержанием сероводородаЛ2 об.0 , В сепараторе б протекает реакциядуха выше 60 об,% (2 и 3 варианты), пары 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 трехвалентного железа с сероводородом собразованием двухвалентного железа 2 Ее У+Н Б - 2 Ре У+Я+2 Н+ Раствор с исходным содержанием двухвалентного железа по трубопроводу 9 насосом 10 возвращают на эжектор 2, и цикл повторяется. Отработанный сероводород- содержащий нефтяной газ по трубопроводу 8 возвращается на пункт сбора и подготовки высокосернистой нефти. Обработка раствора сероводородсодержащим азом 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 (11) 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/0, серно- кислого железа (0 свыще 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,0 ), так и с предельно возможным в резервуарных парках (17,6 об.%), 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 уловленных 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 воз1740034 ачу гаэожидкостной смеси в сепаратор, от. деление газа от жидкости, возврат жидкостина экектор и подачу газа потребителю, о т л -ич а ющи йс ятем,что, с целью сокращения 5 потерь и выбросов нефтяного газа в атмосферу эа счет улучшения его качества, в качестве рабочей жидкости эжектораиспользуют водный раствор, содержащийэтилендиаминтетрауксусную кислоту, соль, 10 преимущественно сульфат железаи тринатрийфосфат при следующем содержанииингредиентов, мас.%;Этилендиаминтетрауксусная15 . кислота 6,0 - 20,0Три натри йфосфат 3,0 - 6,0Соль, преимущественносульфат железа ( ) 1,5 - 2,0Вода Остальное 20 и после отделения от жидкости газа черезнее пропускают сероводородсодержащийгаз. Таблица 1 одержание кислорода в неф Примечание став абсорбента, мас.,13 сбрасываются в атмосферу, что приводит к загрязнению атмосферного воздуха в рабочей зоне углеводородами с превышением предельно допустимой концентрации (ПДК=ЗОО мг/м ) в 1,8 раз 1 вариант) и потерям углеводородного сырья в количестве 300 - 1220 кг/ч, По предлагаемому способу углеводородные пары полностью подаются потребителю, так как содержание кислорода в них не превышает 1%, что исключает выбросы (загрязнение атмосферного воздуха) и потери углеводородного сырья,Эффективность предлагаемого способа обусловлена увеличением количества углеводородного газа, поставляемого потребителю, и исключением штрафных санкций за выброс вредных веществ (углеводородов) в атмосферу.Формула изобретения Способ утилизации нефтяного газа из резервуаров, включающий откачку нефтяного газа газокидкостным эжектором, подКачество газа, подаваемого отребителю, по содержанию ислорода соответствует требованиям ГОСТ 3022-80То же,6 О,О 4,4 Та звестныйспособ едлагае й спосо иан 80 (20) 32 (68) 20 (80) 20 (4) 80 (20) 32 (68) 20 (80) 0-0,5 (0-0,1) 8 (15) 1,5- 0,30 ( 5-3,05-0,6) 0 122 490 300 0 О 0 0 0 Количество улавливаемых углеводородовСодержание углеводородов (воздуха) в улавливаемых парах, об, %Содержание воздухаКонцентрация угл еводородов в приэемном слое атмосферного воздуха, мгам Продолжение табл, 1 Дальнейшее повышение концентрации реагентов нецелесообразно,так как содержание кислородапрактически не меняетсяТо же Качество газа, подаваемого погребителю, по содержанию кислорода соответствуеттребованиям ГОСТ 3022-80То же Примечание звестный способ)Низкое качество углеводородных паров, так каксодержание кислорода выше 1 об. % (сбрасываются в атмосферу)углеводородные пары взрывоопасны, так как содержание воздуха выше 60 об. % (сбрасываются в атмосФеру)То же ревышение предельноопустимой концентрации углеводородов в абачей зоне в 1,8 аэ1740034 фв Составитель Р.СахабутдиновТехред М.Моргентал Корректор Л,Патай Редактор А,Ога Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 аз 2032 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035. Москва,Ж, Раущская наб., 4/5