Низкотемпературная сепарация является процессом промысловой обработки природного газа с целью извлечения из него газового конденсата и удаления влаги, а также подготовки газа для дальнейшей транспортировки или для подачи потребителям в качестве топливного газа.
Охлаждение широко используют для осушки газа, выделения конденсата из газа газоконденсатных месторождений на установках низкотемпературной сепарации, а также при получении индивидуальных компонентов газа.
Низкотемпературный способ разделения газов позволяет в зависимости от глубины охлаждения извлекать от 80 до 100% тяжелых углеводородов и осушать газ при транспортировке однофазного компонента до необходимой точки росы по влаге и углеводородам.
Данный способ подготовки газа позволяет одновременно осуществлять:
- Осушку газа с получением низкой точки росы по воде и повышением метанового числа за счет снижения количества тяжелых углеводородов в составе;
- Получение газового углеводородного конденсата с последующей закачкой в нефть, извлечение индивидуальных компонентов или получение товарного ШФЛУ.
Основной процесс подготовки осуществляется в низкотемпературном сепараторе при низкой температуре. В зависимости от параметров исходного газа, могут применяться различные способы снижения температуры газа:
- Получение холода за счет дросселирования
Данный способ применяется в том случае, если исходный газ имеет высокое давление, при этом давление на выходе из установки низкотемпературной сепарации позволяет обеспечить перепад давления, который при дросселировании обеспечит требуемую температуру на входе в сепаратор для обеспечения процесса подготовки.
Способ является наиболее экономичным и простым, так как он позволяет использовать потенциально высокое давления исходного газа и имеет минимальное количество оборудования в составе блока сепарации. Как правило, данный блок поставляется в полной заводской готовности на единой раме.
- Получение холода в турбодетандере
Данный способ практически не отличается по принципу работы от варианта с дросселированием потока газа. Роль дросселирующего устройства в данном случае выполняет высокоэффективный турбодетандер.
Применяется в том случае, когда необходимо получить низкие температуры при минимальном перепаде давления между входом в установку и выходом, а также для получения низких температур в установках фракционирования.
Турбодетандер имеет более высокий КПД по сравнению с дросселирующим устройством, что позволяет использовать его при низких давлениях входного газа, однако предполагает использование сложного центробежного динамического оборудования. Блок турбодетандера имеет относительно компактную конструкцию, возможна установка в блочно-модульном укрытии, а также имеет широкий диапазон регулирования производительности.
- Получение холода в холодильной установке
Данный способ применяется в том случае, если необходимо обеспечить подготовку газа с минимальными потерями давления, т.е. выходное давление подготовленного газа должно равняться входному давлению сырьевого потока.
Получение холода осуществляется в холодильной установке, работа которой возможна с различными типами хладагентов. В зависимости от конкретного случая, требуемой температуры подготовки газа, может быть выбран конкретный хладагент (фреоны, пропан, аммиак и пр.).
В составе холодильной установки предусмотрены холодильные компрессоры, которые осуществляют циркуляцию хладагента по замкнутому контуру. В холодильном контуре осуществляется конденсация хладагента с последующим испарением. Передача холода осуществляется за счет испарения / кипения хладагента в испарительных аппаратах.
Охлаждение газа до требуемой температуры может осуществляться как напрямую в испарителе за счет кипения хладагента, так и через контур теплоносителя за счет подачи циркуляционными насосами. Холодильная установка имеет довольно компактную конструкцию, что позволяет обеспечить поставку оборудования в максимальной заводской готовности.