Оптимизация улавливания паров из резервуаров-хранилищ

Jan 01, 2024

1 февраля 2022 г. | Йик Фу Лим, Доминик Сай Фу и Майк Бун Ли Оой

Легкие углеводороды в резервуарах для хранения могут испаряться и выбрасываться в атмосферу, создавая вредные выбросы. Оптимизированная установка улавливания паров может эффективно и экономично сократить такие выбросы.

В химической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности резервуары для хранения используются для хранения различных жидкостей, таких как конденсаты, сырая нефть и пластовая вода. Конденсат и сырая нефть обычно хранятся в резервуарах атмосферного давления с фиксированной крышей между добывающими скважинами и трубопроводами или транспортируются автомобильным транспортом. На морских месторождениях резервуары для хранения обычно содержат сырую нефть и конденсат, добываемый из связанных скважин или близлежащих платформ [1].

В большинстве случаев легкие углеводороды, такие как метан, летучие органические соединения (ЛОС), сжиженный природный газ (NGL) и опасные загрязнители воздуха (HAP), в сырой нефти имеют тенденцию испаряться и накапливаться в пространстве между неподвижной крышей и жидкостью. уровень бака [2]. Изменения температуры окружающей среды вызывают колебания уровня жидкости в резервуаре, что приводит к выбросу паров в атмосферу. Эти высвободившиеся пары приводят к потерям дохода из-за уменьшения объема углеводородов и изменений плотности нефти Американского института нефти (API). Помимо потенциальной пожарной опасности, они также способствуют загрязнению окружающей среды, поскольку метан (C1) и углекислый газ (CO2) являются парниковыми газами, которые способствуют глобальному потеплению [3].

Выхлопные газы могут сжигаться на факелах или выбрасываться непосредственно в атмосферу — последнее приводит к выбросам в окружающую среду [4]. Поэтому общепринятым вариантом одновременного снижения выбросов легких углеводородов и получения значительной экономической экономии является установка установок улавливания паров (УРУ) на резервуарах-хранилищах. VRU — это относительно простые системы, которые могут улавливать примерно 95% паров легких углеводородов для продажи или использования на месте, например, в качестве топлива. Ссылка. 2 сообщается об экономии за счет добычи легких углеводородов при одновременном снижении объемов выбросов HAP и метана.

В данной статье моделирование и оптимизация были выполнены на УРУ для добычи легких углеводородов. Были определены и оптимизированы параметры процесса, влияющие на рентабельность, с целью достижения более высокой рентабельности ВРУ.

Базовая имитационная модель (рис. 1) была разработана с использованием коммерческого программного обеспечения для моделирования процессов Aspen Hysys v8.8 с использованием термодинамического пакета, использующего уравнение состояния Пенга-Робинсона, которое часто используется для оценки систем природного газа в промышленности. Состав исходного потока взят из литературного тематического исследования, описанного для плавучей установки хранения и разгрузки продукции (FPSO) [5], как показано в Таблице 1.

Как показано на рисунке 1, легкое углеводородное сырье (поток 1), которое выбрасывается или сжигается на факеле из резервуара-хранилища, подается при атмосферных условиях (1 атм и 40°C) в жидкостно-кольцевой компрессор. Поток сжимается до давления, соответствующего максимальной температуре (150°С) на выходе из компрессора (во избежание повреждения компрессора). Затем сжатые газы проходят через воздушный охладитель (с перепадом давления 0,3 бар изб.), где для охлаждения используется окружающий воздух температурой 35°C. Далее с помощью аспирационного скруббера (трехфазного сепаратора) отделяется газовая фаза (поток 4) и водный слой (поток 6) от продукта (поток 5), который представляет собой органическую фазу.

Отделенная органическая фаза в потоке продукта поступает в уравнительный резервуар для продажи или для дальнейшей переработки. Водная фаза в потоке 6, которая в основном состоит из воды, смешивается с расширенным газом (поток 13) с небольшим количеством углеводорода перед поступлением в теплообменник (ТО) в качестве охлаждающей среды. После выхода из ВЭ этот поток затем сжигается или выбрасывается.

РИСУНОК 1. Имитационная модель для этого упражнения по оптимизации была разработана с использованием программного обеспечения Aspen HYSYS.