1. 76 №7 июль • 2010
HYDROCARBON PROCESSING: ПЕРЕРАБОТКА ГАЗА
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
УНИКАЛЬНАЯ ПЕРЕРАБОТКА
ПРИРОДНОГО ГАЗА
C. Baker, Anadarko Pinnacle Gas Treating Inc., Техас;
T. Barnette, Merichem Chemicals and Refinery Services LLC, Шаимбург, Иллинойс
Повышение эффективности затрат при высокой надежности процесса
За последнее десятилетие компания Anadarko
Petroleum эксплуатирует две системы удаления серо-
водорода в жидком окислительно-восстановительном
процессепереработки.Конечнаяцель–удалениесеры
из аминового кислого газа вплоть до 40 тонн в сутки
(long tons per day – LTPD).
В 1996 г. Western Gas Resources применила процесс
жидкогоокисления-восстановлениядляочисткиамино-
кислотныхгазов.ПервоначальноWesternGasResources
приобрелаустановкурегенерациисеры(sulfurrecovery
unit–SRU)2-LTPDнаосновежидкогоокисления-вос-
становления.Однаковскоревыяснилось,чтопотенциал
серы значительно превышен в процессе. И поэтому
компания Western Gas приобрела установку 7-LTPD.
Первоначально установка SRU 7-LTPD была разра-
ботана для очистки аминокислотных газов в условиях
процессапроцесса (табл. 1).
Какуказановтабл.1,SRUбыласпроектированадля
удаления H2S в жестком режиме 155:1 (для газа) и 45:1
(для концентрированной H2S).
Хотя установка была спроектирована на широкий
диапазон расхода жидкости и концентрации серово-
дорода, включая 7-LTPD серы, необходимо было под-
держиватьпроцесссдиапазономизменениянагрузки
серы от 100 фунт/сут до проектной мощности.
Поскольку на газоперерабатывающем заводе тре-
бования по извлечению серы растут, завод добавил к
мощности SRU установку Клауса 40-LTPD. Цель этого
нововведения заключалась в том, чтобы использовать
окислительно-восстановительный процесс вплоть до
7-LTPD удаления серы и затем применить систему
Клауса,действующуюкакочистительотходящихгазов,
чтобыдостигнутьтребуемойвысокойэффективности
извлечения серы. Ключевым моментом является гиб-
кость системы, которая отражена в табл. 2.
С1997по2000гг.системапереработкигазаработала
исключительно для удаления сероводорода. В 2000 г.
былавведенавэксплуатациюсистемаКлауса,которая
состояла из следующих этапов.
•Обогащение кислых газов (acid gas enrichment –
AGE)длядостиженияконцентрации2–3%H2Sдо25%
минимальной концентрации сырья системы Клауса.
•SRU Клауса 40-LTPD.
•Гидроочистка отходящих газов для превращения
всех серных соединений в сероводород.
•Охлаждение.
•Подачаотходящихгазоввсуществующуюустанов-
кужидкогоокисления-восстановления,выполняющую
функцию устройства для очистки отходящих газов.
Приэксплуатациисистемыбыливыявленынекото-
рые проблемы, связанные с системой гидроочистки и
установкой Клауса.
Чтокасаетсяпроблем,тоониотносятсяквышеупо-
мянутомуперебросунагрузки,котораявданнойсистеме
недопустима.Послегодасложнойэксплуатациисисте-
мы компания Anadarko Pinnacle Gas Treating решила
остановить ряд процессов AGE/Клаус/гидроочистка
и начать применение системы окислительно-восста-
новительной переработки исключительно для SRU.
Это решение создало проблему, так как были жестоко
ограничены возможности компании для дальнейшего
расширения переработки природного газа и также ог-
раничено производство сырья.
С 2001 по 2005 гг. компания сосредоточила свое
внимание на оптимизации существующего окисли-
тельно-восстановительного процесса переработки и
на поддержание процесса в режиме реального вре-
мени. В 2005 г., однако, Anadarko начала переговоры с
добытчиками газа, которые потенциально выдвинули
требования по поводу производительности существу-
ющей установки жидкого окислительно-восстанови-
тельного процесса. На протяжении следующего года
расширение требований привело к увеличению про-
изводительности от 10- до 15-LTPD и окончательно к
Таблица 1. Условия процесса для очистки аминового газа
Показатель Вариант 1 Вариант 2
Газ Аминокислотный газ
Расход, млн фут3
/сут 9,3 0,06
H2S в кислотном газе, % 2 90,0
Эффективность удаления 99,99+% 99+%
Выход H2S, фунт/ч <2 <2
Сера LTDP 7 7
Таблица 2. Рабочая схема для оборудования
Содержание серы Процесс
<2-LTPD Окислительно-восстановительная
установка 2-LTPD
2-LTPD–7-LTPD Окислительно-восстановительная
установка 7-LTPD
>7-LTPD Установка Клауса, AGE/гидролиз/
переработка TGU
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

2. 77№7 • июль 2010
HYDROCARBON PROCESSING: ПЕРЕРАБОТКА ГАЗА
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
увеличениюсуммарнойпроизводительности40-LTPD.
Былорассмотренонескольковариантов,некоторыеиз
которыхзатемисключили,таккакувеличиласьсуммар-
наянагрузкасеры,акрометого,возниклисложностис
переоборудованиемивосстановлениемсистемыКлауса
(демонтаживывозустановкиAGE).В2007г.пришлик
выводу, что следует оставить два варианта.
•Введениедополнительнойсистемыжидкогоокис-
лительно-восстановительного процесса переработки.
• Непосредственное окисление с существующим
процессомокисления-восстановления,модифицирован-
нымиработающимкакустановкаочисткиотходящих
газов (tail gas clean up unit – TGCU).
Установкаотработанногокислогогазапервоначально
предназначаласьдляпрямогоокисления(directoxidation
–DO),таккаксернистыйгазобычноимелнизкуюкон-
центрацию H2S (2–4 об. %). Дальнейшие исследования
потенциальныхэксплуатационныхусловийпоказали,что
уровеньH2Sможетдостичь8%надлительныйпериоди
периодически достигать 16 %. Процесс отработанного
кислого газа может «не выдержать» такие отклонения,
поэтому этот вариант был исключен из рассмотрения.
Успешныепромышленныеисследования,проведенные
компанией Anadarko Pinnacle Gas Treating, Inc., работа
врежимереальноговремении«легкость»,прикоторой
установкаработаетспеременнойнагрузкойсеры,делает
системуоченьвосприимчивойкдобавлениюмодульных
последовательныхагрегатов,обеспечивающихбольший
объем системы окислительно-восстановительного про-
цесса переработки. Эти системы работали параллельно
с существующей установкой 7-LTPD и продолжают ра-
ботать в настоящее время.
Всистемуссуммарнойпроизводительностью40-LTPD
включили установку 7-LTPD как часть общей системы
и, кроме того, три блока производительностью 11-LTPD
каждый,причемперваясистема11-LTPDбылазапущена
в сентябре 2007 г. Такая система удовлетворяла нуждам
завода благодаря производителям, предусмотревшим в
июне2008г.эксплуатациюееврежимереальноговреме-
ни.Своебудущеепроизводителигазасвязываютсзаводом
Pinnacle;сзапускомвторогоблока11-LTPDпотребуется
дополнительная система очистки кислого газа.
Системапотоковвокислительно-восстановительном
процессе представлена на рис. 1.
Кислый газ из аминовой установки проходит через
ловушку для удаления сконденсированных жидкостей
и/или переброса амина. Затем кислый газ поступает на
установкуавтоциркуляции(окисления-восстановления
жидкости). На установке автоциркуляции сернистый
газбарботируетчерезрастворрастворенногохелатного
железа в секции абсорбера. Внутри абсорбера H2S аб-
сорбируется(реакцияA)ипревращаесявэлементарную
серу (реакция B) в следующем виде.
H2S (газ) + H2O → H+
+ HS–
+ H2O (А)
HS–
+ 2Fe+++
→ H+
+ SO + 2Fe+++
(В)
Затем раствор двухвалентного железа поступает в
аппарат для окисления, где воздух барботирует через
раствор,чтобы«переокислить»хелатноежелезодопер-
воначальногосостояниятрехвалентногожелеза(Fe+++
)
в соответствии с реакцией С.
1/2O2 + H2O + 2Fe++
→ 2OH–
+ 2Fe+++
(C)
Благодаряоригинальномурасположениюперегоро-
доксливногоотверстияизаслонокваппаратеавтоцирку-
ляциициркуляцияжидкостимеждусекциямиабсорбера
и окислителя поддерживается пневмоподъемниками,
такчтовсистеменетребуетсяциркуляционныйнасос.
Потокивоздухаикислогогаза,очищенногоотактивных
соединенийсеры,попадаютвсвободноепространство
емкости автоциркуляции и направляются либо в печь
дляпрокаливания,либонепосредственноватмосферу.
Общий вид установки представлен на рис. 2.
Перевел А. Степанов
T. Barnette (Т. Барнетт), менеджер-технолог ком-
пании Merichem Chemicals and Refinery Services
LLC (MCRS), шт. Иллинойс. Барнетт более 20 лет
занимается вопросами продуктов технологии
газов. В Основное внимание м-р Барнетт уде-
ляет процессам десульфуризации. М-р Барнетт
получил степень бакалавра по химической тех-
нологии в Высшей школе по разработке недр и
технологий (Южная Дакота).
Рис. 1. Технологическая схема обработки «мокрого» газа с
использованием новейших абсорбентов
Рис. 2. Общий вид установки жидкого окислительно-восста-
новительного процесса 7-LTPD
Сырьевой насос
Ловушка
Выход газа
Воздуходувка
Фильтр
Отстойник серы
Автоциркуляция
(абсорбер,
окислитель)
На
сепарацию
серы
Сернистый
газ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»