Upload
buinhu
View
218
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Sveučilište u ZagrebuRudarsko-geološko-naftni fakultet
GOSPODARENJE PLINOVIMA 1
Predavanje:
OSNOVE ISTRAŽIVANJA, PROIZVODNJE I PRIPREME PLINA ZA TRANSPORT
Doc. dr. sc. Daria Karasalihović SedlarZagreb, 2010.
ISTRAŽNI RADOVI
• Geološko istraživanje – kartiranje– paleografski, stratigrafski, tektonski i morfološki
odnosi
• Geofizičko istraživanje –– gravimetrijske, magnetne, seizmičke (refleksijska i
refrakcijska) te električne metode
• Geokemijska istraživanja –– prisutnost i sadržaj CH, potencijal plinonosnosti,
podrijetlo organske tvari i svojstva migracije
• Istražno bušenje –– Jezgrovanje, karotažna mjerenja, potvrñivanje
ležišta i rezervi
GABON
ANGOLA
ISTRAŽNO BUŠENJE
OFFSHORE ISTRAŽNO BUŠENJE
BUŠAĆE POSTROJENJE
SIRIJA
NADZEMNA I PODZEMNA OPREMA PROIZVODNE PLINSKE BUŠOTINE
VUČKOVEC
SIRIJA
PROIZVODNJA PLINA
• Proizvodna bušotina• Primarna trofazna separacija – plin, kondenzat i slana
voda• Odvajači slobodne vode – slanovodi – utisne bušotine• Sabiranje • Priključni vod bušotine• Otpremna čistačka stanica - OČS• Regulatori količine protoka - RKP• Sabirni cjevovod • PLINSKA STANICA – PS• CENTRALNA PLINSKA STANICA - CPS
PLINSKA STANICA - PS
• Priključni plinovod i ulazni razdjelnik• Obrada i priprema plina za transport
– Separacija – odvajanje plina od tekućih CH i vode– Dehidracija – odvajanje vode– Pročišćavanje – odvajanje krutih čestica i ostalih
štetnih primjesa– Regulacija i mjerenje– Kompresorska stanica - otprema
• Pomoćni dijelovi– Sisaljke, grijači, skladišni prostor, pogonske zgrade
CENTRALNA PLINSKA STANICA (Molve)
SEPARACIJA KONDENZATA
• Proizvedeni plin (otopljeni plin ili plinski kondenzat) na ušću bušotine sadrži i tekuću fazu koju je potrebno izdvojiti.
– Kopno - separacija u krugu bušotine ili na najbližoj PS/CPS– Offshore – transport do PS na kopnu
• Višestupanjska separacija – kako bi se postiglo što bolje izdvajanje tekuće faze
1. Stupanj - separacija tekuće faze pri približnom tlaku ušća2. Stupanj – niski GOR, niski tlak ušća3. Stupanj – srednje-visoki GOR, umjereni tlak ušća4. Stupanj – visoki GOR, visoki tlak ušća
• Skladištenje kondenzata – atmosferski tlak –posljednji stupanj separacije
• Tro-stupanjska separacija – ekonomski optimum
VIŠESTUPANJSKA SEPARACIJA
SEPARATORI
Osnovni dijelovi separatora: • Primarna sekcija za separaciju sa diverterskom
pregradom za poticanje centrifugalnog kretanja fluida i pojačavanje gravitacijskog izdvajanja
• Sedimentacijski dio za izdvajanje tekuće faze• Izdvajanje kapljevine - za sitne kapljice na izlazu za
plin• Kontrolna i sigurnosna oprema (tlak, temp., razina)
Vrste separatora:• Vertikalni• Horizontalni• Sferični
TROFAZNI HORIZONTALNI SEPARATOR
VERTIKALNI SEPARATOR
KLASIFIKACIJA FLUIDA U LEŽIŠTU
• Razrada ležišta, režim i tehnologija proizvodnje plina –ovise o vrsti ležišta
SIROVI PRIRODNI PLIN
• Plin iz ležišta koji sadrži:– Teže ugljikovodike– Vodenu paru– Spojeve sumpora – H2S, merkaptani (RSH)– Ostale primjese – CO2, N2, He, cijanovodik, NH3,
Hg, Ar
• Utjecaj vlage i primjesa– Korozija– Smanjenje kapaciteta plinovoda– Stvaranje hidrata– Prekid protoka snižavanjem temperature.
KLASIFIKACIJE PRIRODNOG PLINA
• Klasifikacija prema sadržaju težih ugljikovodika:– SUHI PLIN – prirodni plin koji sadrži male količine CH
težih od CH4 (< 0,0134 dm3 gazolina /1m3 plina) koje nije komercijalno isplativo izdvojiti.
– VLAŽNI PLIN – prirodni plin koji sadrži količine CH težih od CH4 koje je potrebno izdvojiti kako bi plin bio pogodan za transport (> 0,04 dm3 gazolina/1m3 plina).
• Klasifikacija prema sadržaju sumpora i CO2:– SLATKI PLIN – prirodni plin koji ne sadrži ili sadrži
izrazito male količine sumpora ili spojeva sumpora. – KISELI PLIN – sadrži sumpor, spojeve sumpora i/ili
CO2 koje je potrebno odstraniti kako bi se mogao izravno koristiti u širokoj potrošnji.
PLIN ZA IZRAVNU UPORABU
Maksimalne dopuštene količine primjesa u pročišćenom prirodnom plinu
DEHIDRACIJA
• Voda – tehnološki problemi zbog kondenzacije, stvaranja hidrata, korozije
• DEHIDRACIJSKE METODE– APSORPCIJA – ADSORPCIJA– MEMBRANSKA– HLAðENJE
DEHIDRACIJA - APSORPCIJOM
• Plin se suši u koloni u protustrujnom sudaranju s otapalom koje veže vodu,
• Glikol - najčešće otapalo • Plin izlazi na vrhu kolone, a glikol na dnu te se
glikol regenerira destilacijom i reciklira• Svojstva otapala –
– vežu vodu, nekorozivni, ne vežu CH i kisele plinove, termički stabilni, jednostavno se regeneriraju, mala viskoznost, slabo topivi u CH, ne stvaraju pjene ni emulzije, jeftini
• Komercijalni glikoli EG, DEG, TEG – najčešće se upotrebljava, T4EG
DEHIDRATOR
DEHIDRACIJA - ADSORPCIJOM
• Fino pročišćavanje plina - čvrsto adsorpcijsko sredstvo velike specifične površine (mikroporoznost), koje selektivno upija komponente
• Nemogućnost kontinuirane cirkulacije – fiksni slojevi, periodična adsorpcija i desorpcija
• Plin se usmjerava na adsorpcijsko sredstvo koje selektivno zadržava vodu, kad se postigne zasićenost adsorbenta, vrući plin regenerira adsorpent i nakon toga se hladi
• Desorpcija – smanjenjem tlaka, čišćenje inertnim plinom, zagrijavanjem
• Svojstva adsorbenta – visoka moć adsorpcije, mogućnost regeneracije, brza adsorpcija, kemijska inertnost, mali pad tlaka
• Najčešći adsorbenti - aktivni aluminij, silikonski gel, aktivni ugljen
DEHIDRACIJA - ADSORPCIJOM
DEHIDRACIJA - MEMBRANSKA
• Velika permeabilnost membrane za vodu ili kisele plinove, nepropusnnost membrane za metan
• Potrebna velika površina membrane – spiralni modul i modul sa snopom šupljikavog vlakna
• Korištenje različitih polimera za izradu membrana• Jednostupanjski proces – nema recikliranja i
rekompresije membrane • Ograničena uporaba - ekonomičniji i kompaktniji proces
– offshore proizvodnja
DEHIDRACIJA - MEMBRANSKA
DEHIDRACIJA - HLAðENJEM
• Zbog zahtjeva transporta – sprečavanje stvaranja tekuće faze - problem pada tlaka i temperature pri transportu
• Smanjenjem temperature izdvajaju se tekuće faze:– Benzin ili kondenzat C5+
– UNP – C3 i C4 (NGL – benzin i LPG)– UPP – CH4 i C2
IZDVAJANJE KISELIH PLINOVA (CO2, H2S, RSH)
• KEMIJSKI PROCESI (MEA, DEA, aMDEA, DGA, DIPA, Ucarsol, Benfield)
• FIZIKALNI PROCESI (Selexsol, Purisol, Rectisol)• FIZIKALNO-KEMIJSKI PROCESI (Sulfinol-D, Amisol,
Optisol)• ADSORPCIJSKI (SUHI) PROCESI (Zinc oxide,
molekularna sita, aktivni ugljen)• MEMBRANSKI PROCESI• FRAKCIJSKO IZDVAJANJE• PROCESI IZRAVNE KONVERZIJE (Stretford, Perox,
Lo-Cat)
KEMIJSKI PROCESI
• Upotreba kemijskih otapala - protustrujno kretanje plina i apsorpcijske otopine u apsorber-koloni = apsorbiranje kiselih plinova na apsorpcijsku otopinu
regeneracijska kolona (striper-kolona) izdvajanje kiselih plinova iz otopine daljnja obrada kiselih plinova
• AMINSKI - aminska otapala – nerkorozivna (inhibitorikorozije)– MEA, DEA, MDEA, aMDEA, DGA, DIPA
• KABRONATNI – otapalo K2CO3 - koncentriranija otapala, za veće sadržaje CO2 u plinu– Catacarb, Benfield
FIZIKALNI PROCESI
• Upotreba fizikalnih otapala - isti postupak kao kod kemijskih otapala (metanol, polietilen glikol)
• Koriste se ukoliko je prisutan visok tlak plina, niska koncentracija težih CH, visok sadržaj kiselih plinova, ili kod selektivnog izdvajanja H2S/CO2.
• Fizikalni procesi ne zahtijevaju dodatnu toplinu za izdvajanje kiselih plinova iz otapala.
• Najznačajniji postupci - Selexsol, Purisol, Rectisol
• FIZIKALNO-KEMIJSKI PROCESI (Sulfinol-D, Amisol, Optisol) – kombinacija otapala
OBRADA PLINA APSORPCIJOM
OSTALI PROCESI
ADSORPCIJSKI PROCESI• Prikladni kad se zahtjeva izrazita čistoća plina• Korištenje molekularnih sita – simultano izdvajanje vode i kiselih
plinova• Fiksni adsorpcijski slojevi, regeneracija – zagrijavanjem• Najčešći postupci ovisno o adsorpcijskom sredstvu - Zinc oxide,
molekularna sita, aktivni ugljenMEMBRANSKI PROCESI• Simultano izdvajanje vode i CO2 čime se smanjuje gubitak metana
preko membrane• Mali kapaciteti izdvajanja, kod visokih sadržaja CO2 i neodreñenih
finalnih specifikacija• Istraživanje polimera – razvoj novih učinkovitijih, otpornijih i
ekonomičnijih membrana
OSTALI PROCESI
FRAKCIJSKO IZDVAJANJE• Nisko temperaturna destilacija • Kod visokih koncentracija CO2
• Ryan-Holmes, CFZ (Controled Freezing Zone)
PROCESI IZRAVNE KONVERZIJE• Pretvaranje H2S u elementarni sumpor kako bi se
izbjegla emisija H2S u atmosferu – oksidacija• Kod visokih sadržaja H2S u plinu• Više stupanjskom katalizacijom (2-3) se izdvaja 98%
sumpora • Stretford, Perox, Lo-Cat
OSTALI PROCESI
UKLANJANJE DUŠIKA• Dušik je potrebno ukloniti radi specifikacija ogrjevne
vrijednosti plina• Kriogena destilacija, apsorpcija i membranska
separacija
UKLANJANJE HELIJA• Kriogeni procesi• Uklanjanje istovremeno s dušikom
UKLANJANJE ŽIVE• Prisustvo žive, čak u tragovima, izaziva koroziju• Metode uklanjanja – aktivni ugljen, sakupljački medij,
oksidacija, cinkov oksid
CENTRALNA PLINSKA STANICA (Molve)
• Separacija ulaznog fluida - izdvajanje slojne vode – slanovod – utisna bušotina
• Izdvajanje žive– Gruba adsorpcija – aktivni ugljen impregniran
sumporom – HgS– Fina adsorpcija – nakon izdvajanja štetnih plinova-
izlazna koncentracija < 10 ng/m3
• Dehidracija – uklanjanje vode, glikol-apsorpcijska otopina
• Degazolinaža - ekstrakcija C2+
CENTRALNA PLINSKA STANICA (Molve)
• Izdvajanje kiselih plinova (CO2, H2S, RSH)– Benfield (topli karbonatni) proces
• tlak 52 bara i T=110°C• apsorpcijska otopina – vodena otopina K2CO3, katalizator i
inhibitor korozije
– aMDEA (aminski) proces• tlak 52 bara i T=85°C• apsorpcijska otopina – vodena otopina metildietanolamina
aktivirana piperazinom
CENTRALNA PLINSKA STANICA (Molve)
• Odsumporavanje - Lo-Cat postrojenje - smjesa CO2 i sumpornih spojeva – izdvajanje H2S i prevoñenje u elementarni sumpor– 3 apsorberske kolone i venturi predapsorberima –prvi kontakt
struje kiselih plinova i apsorpcijske otopine - protustrujno kretanje kiselih plinova i otopine u koloni – apsorpcija preostalog H2S, CO2 i RSH odlaze u RTO
– procesna otopina – vodena otopina s kelatnim željezom– apsorpcijska otopina zasićena s H2S – filtriranje – izdvajanje
elementarnog sumpora u obliku sumpornog mulja – sušenje –Petrokemija Kutina
– regeneracija otopine upuhivanjem zraka u oksidatoru
CENTRALNA PLINSKA STANICA (Molve)
• RTO - Regenerativna termička oksidacija –spaljivanje preostalih sumpornih spojeva
• Rekompresija otpremnog prirodnog plina• Obrada otpadnih voda –
– napojna kotlovska, rashladana i tehnološka voda– isparavanje na rashladnim sustavima, cirkulacija u
tehnološkom procesu, obrada otpadnih voda
obrada (praćenje parametara kakvoće) –
ispuštanje u vodotokove ili utiskivanje u utisne bušotine
CENTRALNA PLINSKA STANICA (Molve)
Shema tehnoloških Procesa obrade plinana CPS Molve
DEGAZOLINAŽA - IZDVAJANJE C2+ FRAKCIJA
1. Separacija2. Dehidracija3. Kompresorska stanica -27 bar4. Apsorpcijska kolona – protustruja s plinskim uljem –
apsorbiraju se C2+ , a metan se izdvaja u magistralni plinovod (27 bar i 27°C)
5. Kolona za izdvajanje etana iz smjese CH zbog redukcije tlaka na 10 bar
6. Destilacijska kolona – predgrijana (200°C) smjesa CH iz koje se izdvaja apsorpcijsko ulje- (izdvajanje frakcija različitih vrelišta ovisno o tlaku u kolonama)
DEGAZOLINAŽA - IZDVAJANJE C2+
FRAKCIJA
7. Prva frakcijska kolona C3 – izdvajanje propana (14,5 bar i 42°C)
8. Druga frakcijska kolona C4 – izdvajanje butana (5 bar)
9. Deizobutanizer – izdvojeni butan se frakcionira na n-butan i i-butan
10. Posljednja frakcijska kolona C5– izdvajanje pentana na vrhu i izdvajanje primarnog benzina na dnu kolone (3,5 bar)
TEHNOLOŠKA SHEMA RADA
DEGAZOLINAŽE
Izdvajanje frakcija iz prirodnog plina-etan, propan, n-butan, i-butan, C5+ sirovi gazolin (primarni benzin).
EKSTRAKCIJA C2+
• Izdvojene frakcije – sirovina za proizvodnju etilena, petrokloretilena i trikloretilena
• Etan, propan – etilen, nitroalkana, kloriranihugljikovodika, aerosola, ukapljenog goriva, rashladno sredstvo
• n-butan – butadien, octena kiselina, metil-etil-ketona• i-butan – metil-t-butil-etera, propilen oksida i t-butanola• C5+ - etilen, motorni benzin• n-pentan – poliesteri
HVALA NA PAHVALA NA PAŽŽNJI !NJI !