Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


ЛЕКЦИЯ 18. ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ГАЗОВОГО И ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО ПРОМЫСЛОВ




39. Назначение технологического оборудования

На современном газовом промысле устанавливаются сложное и доро­гостоящее оборудование, машины и приборы, назначение которых - подго­товка кондиционного газа и конденсата, отделение и сбор попутного сырья (серы, гелия, ртути). Все установленное на промысле поверхностное обо­рудование должно удовлетворять следующим основным требованиям: бес­перебойно вырабатывать и подавать потребителям газ, конденсат и все по­лезные компоненты в течение всего срока разработки месторождения; наи­более полно использовать пластовое давление для добычи сырья, его обра­ботки и переработки, получения холода или электроэнергии для транспортирования сырья потребителям; обеспечения наилучших технико-экономических показателей по системе газоснабжения в целом.

К поверхностному промысловому оборудованию относятся:

каплеотбойники для улавливания жидкой и твердой фаз из газового потока, поступающего из скважин;

сепараторы для изменения термодинамической характеристики газа с целью выделения воды, конденсата и улавливания их;

теплообменники для предварительного охлаждения потока газа с це­лью повышения эффективности работы оборудования;

конденсаторы, испарители для конденсации паров, для стабилизации жидкостей;

насосы, компрессоры, детандеры - машинное оборудование для пере­качки жидкостей, подъема давлений, для выработки холода соответствен­но;

абсорберы - основной элемент оборудования при извлечении жидких углеводородов и воды из газа жидкими поглотителями (гликолями);

адсорберы - основной элемент оборудования при извлечении жидких углеводородов и воды из газа твердыми поглотителями;

регуляторы давлений, температуры, уровней жидкости, манометры, термометры, влагомеры - приборы, регулирующие и контролирующие тех­нологический процесс подготовки газа и конденсата.

Перечисленные выше элементы оборудования входят в установки низкотемпературной сепарации газа (НТС), искусственного холода (ИХ), стабилизации конденсата (СК), регенерации диэтиленгликоля (РДЭГ), промысловой канализации, защиты окружающей среды или в состав обо­рудования заводов для абсорбционной (с жидким сорбентом) или адсорб­ционной ( с твердым сорбентом) переработки газоконденсатного сырья, в промысловые дожимные, компрессорные станции (ДКС).

 

40. Промысловые газовые сепараторы

 

Природный газ, поступающий из скважин, представляет собой много­компонентную двух-, а иногда и трехфазную систему, состоящую из смеси газов, насыщенных парами воды и тяжелых углеводородов, которые при изменении давления и температуры конденсируются. Иногда вместе с га­зовым потоком из пласта выносится жидкая вода, конденсат тяжелых угле­водородов, твердые частицы породы и др. Перед подачей газа в газопрово­ды газ проходит процесс сепарации. Сепарацией называется процесс раз­деления (отделения, разъединения) твердой, жидкой и паровой фаз в газо­вом потоке.

Аппараты, в которых происходит отделение твердой или жидкой фазы от газовой, называются сепараторами. Сепараторы по различным призна­кам можно классифицировать:

а) по назначению на рабочие, замерные;

б) по геометрической форме на цилиндрические, шаровые;

в) по положению в пространстве на вертикальные, горизонтальные, наклонные;

г) по способу разделения фаз на механические, жидкостные, электри­ческие.

Сепараторы с механическим способом разделения фаз подразделяют­ся по характеру сил, используемых для разделения, на:

гравитационные, центробежные, инерционные, фильтрационные (с фильтроэлементами).

Наиболее распространенными в газодобывающей промышленности рабочими сепараторами являются следующие:

■ вертикальные (горизонтальные) гравитационные (рис. 25);

■ вертикальные центробежные (рис. 26);

■ вертикальные (горизонтальные) жалюзийные.

При большом содержании жидкости широко применяют гравитацион­ные (вертикальные, горизонтальные) сепараторы. Циклонные (каплеотделители) используют в качестве сепараторов первой ступени. Для более полной очистки газа от жидкости применяют горизонтальные жалюзийно-пленочные сепараторы с вертикально расположенными жалюзями. Гравитационные сепараторы имеют высокие показатели по степени отделения жидкости и твердой фазы, но являются металлоемкими. Ци­клонные - имеют невысокий коэффициент разделения, но небольшую ме­таллоемкость.



Коэффициентом сепарации (разделения, степень отделения) называет­ся отношение массы уловленной в сепараторе твердой или жидкой фазы к массе этой же фазы, поступившей в сепаратор.

(18.1)

где - коэффициент уноса =

-массовое содержание твердой или жидкой фазы во входящем в сепаратор потоке, г/м3;

- массовое содержание твердой или жидкой фазы в выходящем из

сепаратора потоке, г/м3.

 

 

Рис. 25. Схема вертикального гравитационного сепаратора

Имеет 4 секции: I - каплеотбойная; II - разделительная; III- осадительная;

IY - отстойная; Параметры сепаратор: рабочее давление 6,4 - 16 МПа; про­пускная способность 500 - 1200 тыс.м3/сут.; коэффициент сепарации =0,8 - 0,93; удельный расход металла 5,3 -16 кг/1000 м3; линейная скорость газового потока ≤ 0,4 м/с

 

Коэффициент сепарации зависит от многих факторов: содержания твердой или жидкой фазы во входящем потоке; физических свойств разде­ляющихся фаз; скорости движения газа в разделительной и отбойной сек­циях сепаратора; от времени пребывания разделяющихся фаз в раздели­тельной и осадительной секциях; от конструктивных особенностей и ха­рактера действующих сил в сепараторе. Опыт эксплуатации сепараторов различного типа показывает, что коэффициент сепарации может меняться от 0,75 до 0,98. Считается, что жидкие капли с диаметром 0,002 мм и меньше в сепараторах не улавливаются.

Эксплуатационные качества сепараторов зависят от пропускной спо­собности, коэффициента сепарации, расхода металла на единицу пропуск­ной способности, удельных затрат пластового давления на единицу обра­батываемого газа или отдельного конденсата.

Все применяемые сепараторы должны работать на безгидратном ре­жиме. Степень очистки повышается применением 2-3-4 ступеней сепарато­ров.

 

 

Рис. 26. Схема вертикального центробежного (циклонного) сепаратора

Диаметр циклона в 10 раз меньше диаметра гравитационного сепаратора.

Линейная скорость газового потока 11 -20 м/с, коэффициент сепарации

=0,75-0,8.

 

41. Теплообменные аппараты

 

Теплообменные аппараты составляют неотъемлемую часть любой ус­тановки по подготовке газа. В НТС широко используется теплообменники типа "труба в трубе", в которых охлаждающим газом является отсепариро-ванный холодный газ, поступающий в межтрубное пространство теплооб­менника. При конструировании теплообменников следует стремиться к минимальной разности температур на "теплом" конце теплообменника (недокуперация холода). Эта разница (5-10°С) температур определяет со­бой потерю холода и в значительной степени величину энергетических за­трат в установке. При расчете теплообменника поверхность теплообмена можно находить по формуле Ньютона-Фурье

(18.2)

где - количество тепла, отдаваемое теплым газом холодному, ккал/час;

- коэффициенты теплопередачи, ккал/м2ч °С;

- средняя разность температур теплоносителей по обе стороны стенки (средний температурный напор), °С.

Коэффициент теплопередачи от теплого газа к холодному в таком те­плообменнике можно вычислить по формуле

(18.3)

где - толщина стенки трубы, м;

- теплопроводность материала трубы, ккал/м.ч.°С;

- коэффициент теплоотдачи от нагретого газа к трубе;

- коэффициент теплоотдачи от холодного газа к трубе.

Эксплуатационные качества теплообменников определяются коэффи­циентом теплопередачи, потерями давления охлаждаемого и охлаждающе­го потоков в теплообменнике, расходом металла на единицу площади теп­лообменника. Кроме теплообменников "труба в трубе" применяются кожухотрубчатые теплообменники и аппараты воздушного охлаждения.

 

ЛЕКЦИЯ 19. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ

ГАЗА К ДАЛЬНЕМУ ТРАНСПОРТУ

42. Низкотемпературная сепарация

 

Одним из основных методов подготовки природного газа является низкотемпературная сепарация (НТС), сущность которой состоит в полу­чении низких температур при расширении газа. Применяется на месторож­дениях с высоким пластовым давление (16-20 и более МПа), при содержа­нии конденсата в газе до 100 г/м3. Допускается содержание сероводорода. НТС с впрыском в поток газа гликоля обеспечивает получение точки росы газа по воде от - 25°С до - 60°С.

В простейшей схеме НТС в качестве редукционного органа использу­ют насадки постоянного сечения - штуцеры. В процессе дросселирования газа в штуцере (снижение давления газа при постоянной энтальпии) тем­пература газа снижается на 2-4°С на 1 МПа снижения давления. В расчетах принимают среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона, равное 3°С на 1 МПа.

Охлаждают продукцию скважин для того, чтобы сконденсировались тяжелые углеводороды (конденсат), пары воды. После перехода конденсата и воды в жидкое состояние газожидкостную смесь сепарируют, отделяя жидкость от газа. При сепарации от газа отделяются также механические (твердые) примеси и вводимые в поток ингибиторы коррозии и гидратообразования.

Таким образом, назначение НТС - извлечение конденсата, осушка и очистка газа от механических примесей. НТС обеспечивает подачу конди­ционного газа в магистральный газопровод и добычу нестабильного кон­денсата.

 

Рис. 27. Технологическая схема НТС с использованием

эффекта Джоуля-Томсона для отдельной скважины

1 - добывающая скважина; 2 - манифольд, 3 - шлейф; 4 - каплеотбойник; 5 - теплообменник; 6 - штуцер; 7 - низкотемпературный сепаратор; 8 - конденсатосборник.

 

Газ, выходящий из скважины, движется по шлейфу в каплеотбойник жидкости и твердой фазы 4, отделяется в нем от капель жидкости и твер­дых частиц, поступает в теплообменник 5, предварительно охлаждается в нем встречным потоком холодного газа от t, до t2, проходит редуцирование в редукционном аппарате 6, охлаждается до заданной температуры tc при давлении максимальной конденсации Рс, отделяется от жидкости и твердой фазы в нем, частично или полностью проходит теплообменник 5, нагрева­ется за счет теплоты потока газа, идущего из скважины, от t3 до t4 и далее поступает на промысловый газосборный пункт (ПГСП), Там он окончательно доводится до товарных кондиций, его измеряют и распределяют по потребителям. Отделившийся нестабильный конденсат направляют на ПГСП, где его стабилизируют и замеряют количество.

НТС - процесс однократной конденсации и разделения газа и жидко­сти, несовершенный технологический процесс. Даже при весьма низких температурах сепарации (до - 40°С) он не обеспечивает полного извлече­ния жидких углеводородов, но позволяет использовать пластовое давление для получения холода.

 

 

43. Абсорбционная осушка газа

 

Применяется для извлечения из газа водяных паров и тяжелых углево­дородов. Для осушки газа в качестве абсорбента используются гликоли, а для извлечения тяжелых углеводородов - углеводородные жидкости. Аб­сорбенты, применяемые для осушки газа, должны обладать высокой взаи­морастворимостью с водой, простотой и стабильностью при регенерации, низкой вязкостью при температуре контанта, низкой коррозионной спо­собностью, не образовывать пен или эмульсий. На современных промыслах чаще применяют диэтиленгликоль (ДЭГ), триэтиленгликоль (ТЭГ).

ДЭГ имеет формулу СН2ОН - СН2 - О - СН2 - СН2ОН, представляет собой эфир этиленгликоля с молекулярной массой 106,12 и плотно­стью =1117 кг/м3. Его температура кипения при атмосферном давлении равна 244,5 °С. Он смешивается с водой в любых соотношениях.

Преимущество ДЭГа перед ТЭГом - меньшая склонность к ценообра­зованию при содержании в газе конденсата. Кроме того, ДЭГ обеспечивает лучшее разделение системы вода - углеводороды. Однако ТЭГ обеспечива­ет высокую степень осушки, что приводит к большому снижению "точки росы". ТЭГ имеет более высокую температуру разложения. Следовательно, ТЭГ можно нагревать до более высокой температуры и регенерацию (восстановление) его проводить без вакуума.

Чем выше концентрация подаваемого гликоля, тем глубже степень осушки. Концентрация гликоля зависит от эффективности его регенерации. При атмосферном давлении ДЭГ можно регенерировать до 96,7%, а ТЭГ-до 98,1%. Гликоли в чистом виде не вызывают коррозии углеродистых ста­лей.

Процесс абсорбции осуществляется в вертикальном цилиндрическом сосуде-абсорбере. Газ и абсорбент контактируют на тарелках, смонтиро­ванных внутри аппарата, перемещаясь противотоком: газ поднимается снизу вверх, а абсорбент стекает сверху вниз. Абсорбент по мере своего движения насыщается поглощаемыми им компонентами или влагой и через низ колонны подается на регенерацию. С верха колонны уходит осу­шенный газ. Эффективность абсорбции зависит от температуры и давле­ния, числа тарелок в абсорбере, количества и качества абсорбента. Увели­чение числа тарелок (а их устанавливают в абсорбере 14-18 шт.) оказывает такое же влияние, как и увеличение количества циркулирующего абсор­бента. Верхний и нижний температурные пределы процесса определяются соответственно потерями гликоля от испарения и возрастанием его вязко­сти и равны 35-10рС.

 

 

 

Рис. 28. Технологическая схема абсорбционной осушки газа.

 

Технологическая схема установки осушки газа с помощью ДЭГа со­стоит из контактора-абсорбера 1, десорбера (выпарной колонны) 5 и вспо­могательного оборудования. Влажный газ поступает в нижнюю скрубберную секцию абсорбера 1, где отделяется от капельной жидкости и жидких углеводородов, после чего поступает под нижнюю тарелку абсорбера. За­тем газ, двигаясь снизу вверх навстречу абсорбенту, осушается и проходит в верхнюю скрубберную секцию, где отделяется от уносимых с потоком капель абсорбента. Осушенный газ подается в магистральный газопровод.

Насыщенный раствор абсорбента из абсорбера 1 сначала проходит те­плообменник 2, выветриватель 3, фильтр 4. Затем раствор поступает в десорбер 5. В нижней части десорбера 5 происходит нагрев абсорбента паро­вым нагревателем до установленной температуры (100-130°С). Водяной пар из десорбера поступает в сборник конденсата 6. Отсюда часть воды направляется обратно в верхнюю часть колонны для понижения темпера­туры и концентрации поднимающихся паров абсорбента, что сокращает его расход. Регенерированный абсорбент охлаждается насыщенным рас­твором в теплообменнике 2, после чего поступает в абсорбер 1.

Абсорбер диаметром 1,2 м. имеет высоту 15 метров, массу 25 тонн, пропускную способность 3-5 млн.м3/сут., давление в абсорбере до 8 МПа. Опыт эксплуатации абсорберов показал, что в нем должно циркулировать не менее 25 литров на 1 кг абсорбируемой воды, количество концентри­рованного раствора абсорбента G (кг/ч), необходимого для осушки газа, определяется по формуле

(19.1)

где Q -количество осушаемого газа, тыс.м3/ч;

, -влагосодержание соответственно поступающего и осушенного газов, кг/тыс.м3;

, - концентрация абсорбента в свежем и насыщенном рас­творах, % вес.

Определяются также размеры абсорбера и десорбера, число тарелок, размеры теплообменников и т.д. Потери раствора ДЭГа достигают 18-40 г/100м3 газа.

 

44. Адсорбционная осушка газа

 

Адсорбционная осушка газа применяется для получения низкой "точки росы" (-20-30°С), которая необходима при транспорте газа в север­ных районах страны. Одним из важных преимуществ адсорбции является то, что не требуется предварительной осушки газа, так как твердые адсор­бенты, наряду с жидкими углеводородами, хорошо адсорбируют и влагу. В качестве адсорбента используют твердые пористые вещества, обладающие большой удельной поверхностью.

К ним относятся активированные угли (Sуд = 600-1700 м2/г); силикагели - продукты обезвоживания геля кремниевой кислоты (Sуд-320-770M /г); цеолиты - минералы, являющиеся водными алюмосиликатами натрия и кальция, а также искусственные цеолиты.

Сущность адсорбции состоит в концентрировании вещества на по­верхности или в объеме микропор твердого тела. Эффективные радиусы микропор составляют (5-10) 10'14 мкм. Максимальная активность, дости­гаемая к моменту равновесия при данных температуре и концентрации по­глощаемого вещества в газовой фазе, называется равновесной статической активностью. Активность при поглощении до появления поглощаемого компонента за слоем поглотителя называется динамической активностью.

Динамическая активность адсорбента характеризует вес улавливаемой жидкости в процентах от веса адсорбента. Обычно она равна 4-7%.

Промышленные адсорбенты должны обладать достаточно высокой ак­тивностью, обратимостью адсорбации и простотой регенерации, малым сопротивлением потоку газа и высокой механической прочностью.

Десорбция основана на том, что при повышении температуры увели­чивается энергия адсорбированных молекул и они могут освобождаться от адсорбента. Наиболее благоприятны для этого температуры 200-300°С.

 

 

Рис, 29. Технологическая схема адсорбционной осушки газа:

1 - сепаратор; 2 - адсорберы; 3 - подогреватель; 4 - компрессор;

5 - теплообменник; 6 - задвижка.

Необходимое количество адсорбента G (кг) определяется по формуле

(19.2)

где Q - количество осушаемого газа, м3/ч;

- количество влаги, поглощаемой адсорбентом, кг/м3;

- динамическая активность адсорбента;

- время работы адсорбента, ч.

В момент насыщения адсорбента влагой в одном из адсорберов в дру­гом происходит десорбция и охлаждение. Процесс протекает последова­тельно по мере насыщения влагой адсорбента в колонне. Размеры адсорбе­ров в 2-3 раза меньше абсорберов. Внутри аппарата размещено от 4 до 8 полок, на которые насыпают необходимое количество адсорбента. Работа­ет адсорбер без замены селикагеля до 2 лет. Рабочая температура в адсорбере 10-14 °С, средняя скорость движения газа через адсорбер 0,15-0,5 м/с, давление газа 7-8 МПа.

Продолжительность циклов насыщения, регенерации и охлаждения адсорбента определяется временем, необходимым для его регенерации. Обычно цикл насыщения длится 10-20 ч, а цикл регенерации 4-8 ч.

 





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

  1. Microoft выпустила новое оборудование для компьютеров
  2. Авиационное и радиоэлектронное оборудование самолета
  3. Анализ влияния цен на объемы затрат и выпуска. Основное уравнение фирмы
  4. Антропогенные сукцессии: лесопромысловая и пирогенная динамика лесных ландшафтов
  5. Багажные помещения в аэровокзалах. Оборудование рабочих мест
  6. Бытовые и торговые холодильное оборудование
  7. Внутридомовое электро-, радио- и телеоборудование
  8. Газобаллонное оборудование Новогрудского завода
  9. Газобаллонное оборудование. Конструкции и классификация
  10. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ. ГИДРОРЕСУРСЫ ЗЕМЛИ. КЛАССИФИКАЦИЯ ГЭС. ЭНЕРГОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ГЭС. ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. ПРИЛИВНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
  11. Гидромеханические способы разработки грунта: гидромониторный и землесосный. Оборудование для гидромеханизации. Гидротранспорт
  12. Грунтоуплотняющие машины и оборудование динамического действия




Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 1943; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2021 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.025 с.) Главная | Обратная связь