Теплообменное оборудование

Теплообменники предназначены для нагрева, охлаждения, конденсации и испарения жидкости, газа, пара и их смесей на установках промысловой и заводской обработки газа и газового конденсата. Применяют теплообменники типа «труба в трубе», кожухотрубчатые и аппараты воздушного охлаждения.

Теплообменники «труба в трубе» применяют, если не требуется периодическая выемка труб для замены или механической очистки наружной поверхности труб от загрязнений.

Кожухотрубчатые теплообменники имеют более широкое применение ввиду меньшей металлоемкости. Стандартные теплообменники построены на базе гладкостенных труб, обладающих характеристиками в зависимости от величины поверхности и свойств обрабатываемых сред. Теплообменники представляют собой кожухотрубчатый аппарат с V-образными теплообменными трубами с длиной прямого участка 6000 мм и 9000 мм, толщиной стенки 2,0 мм и 2,5 мм (в зависимости от давления и материального исполнения труб), с продольной перегородкой в межтрубном пространстве, двухходовой по трубному и межтрубному пространствам. Расположение труб в трубных решетках принято по вершинам равносторонних треугольников с шагом 26 мм.

По конструкции теплообменники делят на четыре типа:

1  - односекционные без впрыска гликоля;

2  - односекционные с впрыском гликоля;

3  - двухсекционные без впрыска гликоля;

4  - двухсекционные с впрыском гликоля.

Для предотвращения гидратообразования в трубное пространство аппаратов типов 2 и 4 впрыскивают ингибитор гидратообразования (гликоль), который с помощью центробежных форсунок распыливается равномерно во все теплообменные трубы (рис. 7.19).

Для повышения коэффициента теплопередачи, снижения габаритов и массы в последнее время применяется теплообменник на базе труб с дискретными турболизаторами. Теплообменники с интенсифицированными трубами применяются в тех случаях, когда может бьть снижена металлоемкость по сравнению с гладкотрубными аппаратами, газ не содержит веществ, имеющих склонность к налипанию на теплообменные трубы, при этом режим течения теплоносителей должен быть переходным или турбулентным. Применение труб с дискретными турбулизаторами (рис. 7.20 [5]) позволяет использовать один теплообменник данной конструкции вместо двух теплообменников с гладкими трубами. За счет этого уменьшается площадь для установки и обслуживания; для обвязки такого аппарата требуется меньше трубопроводов, арматуры и приборов КИП и А. 

Аппараты воздушного охлаждения (АВО), предназначены для конденсации и охлаждения парообразных, газообразных сред с температурой от-40 до +300°С давлением до 6,4 МПа (общего назначения) и до 16 МПа (специального назначения). Аппараты АВГ-125, АВГ-П-160 предназначены для охлаждения природного газа, АВГ-160 - для охлаждения природного газа и конденсации жидких углеводородов и АВОВ - для охлаждения охлаждающей воды.

Абсорбционно-десорбционное оборудование

Основное оборудование - абсорбер и десорбер, сопутствующее - печи нагрева и стабилизации продукции.

Абсорберы, предназначены для реализации процессов, в которых растворимый компонент газовой смеси поглощается жидкостью (абсорбентом). Контакт потоков газа и жидкости в абсорбере осуществляется следующими способами: прохождение газа через колонну с насадкой различного типа, орошаемой жидкостью; прохождение газа через колонну, заполненную распыленной жидкостью; барботирование газа через слой жидкости; прохождение газа над поверхностью жидкости. В абсорбере обеспечивается противоточное движение жидкости и газа.

По виду контакта газ-жидкость абсорберы подразделяют на: тарельчатые (колпачковые, сетчатые, сегментные и т.д.); насадочные (кольца Рашига, седла Берля и т.д.); распылители-скрубберы; пленочные или контактные.

Наиболее широкое распространение в промышленности нашли тарельчатые и насадочные абсорберы.

Насадочные аппараты представляют собой колонны, заполненные насадкой (кольца, седла и др.).

В тарельчатых аппаратах поверхность контакта между жидкой и газовой фазами происходит ступенчато на тарелках. В зависимости от направления движения газовой и жидкой фаз на тарелках они подразделяются на перекрестного, провального однонаправленного движения и тарелки прочих типов.

Наибольшее распространение получили колпачковые, ситчатые тарелки, а также тарелки с высокоскоростными центробежными компактно-сепарационными элементами. Число тарелок обычно бывает 4, 8 и 16 в зависимости от необходимой глубины осушки или очистки газа. Над тарелками установлена верхняя скрубберная секция (брызгоуловитель) (рис. 7.21 [5]). 

Поток осушаемого или очищаемого газа поступает в абсорбер через входной скруббер под нижнюю глухую тарелку, далее проходит от тарелки к тарелке, барботируя через слой абсорбента, и, пройдя брызгоуловитель, выходит из колонны. Поток абсорбента поступает в абсорбер противотоком на верхнюю тарелку, далее, переливаясь через разделительную перегородку, жидкость стекает вниз от тарелки к тарелке, поглощая необходимый компонет (Н20, H2S, С02 и т.д.) из газового потока, который барботирует через слой абсорбента на каждой тарелке.

Десорберы, предназначены для разделения компонентов жидкой смеси путем ее частичного испарения и раздельного улавливания пара и остатка. В десорбере используют следующие основные процессы разделения жидкости: выпаривание или однократная дистилляция, когда в процессе испарения образующиеся пары выделяются конденсацией; ректификация или многократная дистилляция, когда пар непрерывно и в противотоке вступает в соприкосновение со сконденсированной порцией пара, называемой флегмой.

Применяют десорберы двух типов: тарельчатые и насадочные. Конструктивно десорберы аналогичны абсорберам. Наиболее широко применяют десорберы тарельчатого типа с одним испарителем.

Оборудование, установки и устройства для получения холода

К установкам и устройствам для получения холода относятся: штуцера или дроссели адиабатического расширения газа; холодильные машины абсорбционного и парокомпрессионного типов; расширительные машины (детандеры поршневые или центробежные) для дросселирования газа с совершением внешней работы. Дросселирование или расширение газа на установках подготовки может осуществляться с помощью специальных сопел - эжекторов, которые позволяют одновременно дросселировать основной поток газа и утилизировать потоки низконапорных газов.

Дроссели предназначены для регулирования режима работы скважин путем изменения площади кольцевого прохода. Для получения холода используют стандартные штуцера или дроссели, подбор размеров которых основан на принципе критического истечения газа через них (адиабатическое расширение газа без совершения внешней работы).

Турбодетандерные агрегаты предназначены для получения холода в установках НТС, с применением принципа политропического расширения газа с совершением внешней работы. Внешнюю работу газа можно использовать для вращения вала компрессора, в котором газ дожимается до давления, равного давлению в газопроводе. В газовой промышленности используют турбодетандерные агрегаты (рис. 7.22) (детандер - компрессор) ТДА-3 и ТДА-5 технические характеристики которых представлены в таблице 7.5.

Техническая характеристика турбодетандера БТДА-10-13УХЛ4

№ п/п    Технические показатели  Значения

I   Расход газа, м3/сут 10x106

2  Давление на входе, МПа 9,1

3  Давление на выходе, МПа 6,07

4  Температура на входе, °С -6,0

5  Температура на выходе, "С -30,0

б  Габаритные размеры агрегата, мм    5390x2700 х 3400

7  Масса агрегата, т    12,0

 

Эжекторы предназначены для эжектирования низконапорного газа высоконапорным. На установках НТС газа эжекторы применяют вместо штуцеров (дросселей) перед низкотемпературным сепаратором.

Холодильные машины используют, когда хладопроизводительностъ дросселируемого газового потока перестает обеспечивать проектный температурный режим технологического процесса промысловой подготовки газа. В испарителе кипящий в межтрубном пространстве аппарата хладоагент (аммиак, пропан и т.д.) охлаждает природный газ, проходящий по трубкам. Пары хладоагента из испарителя направляются на конденсацию (снижение) компрессионным или абсорбционным методом. Охлажденный до необходимой температуры сепарации (обычно - 15°С) природный газ из испарителя направляется на сепарацию в НТС. Холодильные машины используют также для охлаждения газа на компрессорных станциях для увеличения подачи газа по магистральным газопроводам.

7.7. Расчет сосудов для сбора и подготовки продукции скважин

Материалы, применяемые для изготовления оборудования газовой промышленности, должны обеспечивать надежную работу в течении расчетного срока службы с учетом заданных условий эксплуатации.

Основные углеродистые и низколегированные стали корпусной группы аппаратов применяются по ГОСТ 5520-79 «Прокат листовой из углеродистой и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением. Технические условия».

В зависимости от нормируемых механических свойств указанные стали применяются при неограниченном давлении и температуре от -70°С до +475°С.

Для элементов сосудов, аппаратов и блоков технологических газовой промышленности применяются углеродистые и низколегированные бесшовные трубы по ГОСТ 550-75 «Трубы стальные бесшовные для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Технические условия», ГОСТ 8731-74 «Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические условия», ТУ 14-ЗР-55-01. «Трубы стальные бесшовные для паровых котлов и трубопроводов. Технические условия».

Для изготовления теплообменных аппаратов в зависимости от коррозионной активности среды или требований чистоты продукта применяются нержавеющие трубы по ГОСТ 9941-81 «Трубы бесшовные холоднотеплодеформированные из коррозионно-стойкой стали. Технические условия».

Фланцы, патрубки, штуцера сосудов, аппаратов и блоков технологических, изготавливаются из поковок по ГОСТ 8479-70 «Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия». Для элементов сосудов газовой промышленности по требованию Госгортехнадзора РФ установлена IV группа поковок с дополнительными испытаниями на ударную вязкость при отрицательных температурах.

Требования к материалам крепежных деталей, виды их испытаний, пределы применения, назначения и условия применения должны удовлетворять требованиям ОСТ 26-2043-91 «Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых соединений. Технические требования».

Программой РАО «Газпром» от 1992 года были предусмотрены и разработаны новые марки сталей: коррозионностойкая сталь марки 09ГСНБЦ и 09ХГН2АБ, как хладостойкая для условий Крайнего Севера.

Механические характеристики этих сталей на 15-20% выше традиционных марок сталей 20К, 16ГС, 09Г2С.

Новые стали повышенной категории прочности являются базой при замене оборудования, отработавшего на промыслах 20 и более лет.

⇐ Предыдущая74757677787980818283Следующая ⇒

Поделиться: