Низкотемпературная сепарация газа

Этот метод основан на изменении влажности газа в зависимости от температуры. При охлаждении газа часть влаги, находящейся в нем в паровой фазе, а также тяжелые углеводороды сконденсируются. После отделения от жидкости газ будет иметь более низкую точку росы (температуру начала конденсации). В этом методе применяется холод, полученный при дросселировании природного газа (эффект Джоуля – Томсона).

При дросселировании газа на 0, 1 МПа его температура понижается в среднем на 0, 3 ⁰С. При помощи штуцера можно достигнуть снижения температуры газа до 30⁰С, в результате чего из газа выделяется значительное количество водяного и углеводородного конденсата.

Рисунок 12.1 -Технологическая схема установки низкотемпературной сепарации газа для отдельной скважины с использованием эффекта Джоуля—Томсона: 1 — добывающая скважина; 2 — манифольд; 3 — шлейф; 4 — каплеотбойник; 5— теплообменник типа «труба в трубе»; 6— редукционный аппарат (штуцер); 7 — низкотем­пературный сепаратор; 8 — конденсатосборник

 

Давление максимальной конденсации (р_мк) газоконденсатной смеси при рабочих температурах сепарации газа на промысле за­висит от молярного содержания С₅+ в пластовом газе и массового содержания метановых углеводородов во фракции конденсата, выкипающей в интервале температур 313–473 К.

Ориентировочно можно определить р_мк (в МПа) по формуле

р_мк (12.1)

где С — молярное содержание С₅+ в пластовом газе, %; а – молярное содержание метановых углеводородов, выкипающих в ин­тервале температур от 313 до 473 К, %.

УНТС размещают на групповом пункте сбора и промысловой подготовки (переработки) газа (ГП, УКПГ). При эксплуатации газоконденсатных залежей без поддержания пластового давления в условиях газового или упруговодонапорного режимов давление газа в залежи, на забое и устье скважины, перед редукционным аппаратом р₂ уменьшается. Давление в низко­температурном сепараторе поддер­живается постоянным. Следовательно, перепад давления Δ р = р₂ — р_с, используемый для охлаждения газа при его расширении, уменьшается. При эксплуатации газоконденсатных залежей в рых­лых или слабосцементированных газосодержащих породах дебиты газовых скважин уменьшаются. Низкотемпературная сепарация — процесс однократной кон­денсации и разделения газа и жидкости. Даже при весьма низкой температуре 233К (— 40 °С) он не обеспечивает полного извлечения жидких углеводородов, но позволяет исполь­зовать пластовое давление для получения холода, совмещает про­цессы осушки и отбензинивания газа, может осуществляться на несложном оборудовании.

При эксплуатации установки НТС были выявлены следующие недостатки:

- неэффективное использование давления в штуцере для получения низкой температуры;

- уменьшение коэффициента теплопередачи от нагретого потока газа к холодному из-за уменьшения скорости потока газа в теплообменнике;

- уве­личение площади теплообменника из-за уменьшения средней раз­ности температур и коэффициента теплопередачи;

- неполное извлечение пропана и бутанов из перерабатываемого сырья;

- недорекуперация холода из-за разности температур на теплом конце теплообменника Δ t = t₁ – t₄;

- потери холода в окружающую среду при наличии разности температур Δ t = t_в – на внешней поверхности теплообменника;

- значительная потеря холода с жидкостью, отводимой из низкотемпературного сепаратора.

Для более эффективного использования природного газа и по­лучения низкой температуры в качестве редукционного органа используют:

- сопло Лаваля;

- вихревую трубу (труба Ранка);

- расширительные машины — детандеры.

Подготовка газа к транспорту методом абсорбции

Осушка газа производится с целью уменьшения в газе паров воды до такой степени, чтобы не происходило конденсации жидкой влаги в газопроводе. Абсорбцией называется поглощение целевого компонента при прохождении его через массу жидкого поглотителя.

Для осушки газа используют жидкие сорбенты – гликоли: диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ), способные поглощать влагу. Гликоли представляют собой вязкие прозрачные сиропообразные жидкости, плотность ДЭГ - 1 118, 4 кг/м³, плотность ТЭГ – 1 125, 4 кг/м³. Гликоли смешиваются с водой в любых соотношениях и поглощают пары воды из газовых потоков.

Рисунок 12.2 - Принципиальная схема осушки природного и нефтяного газа жидкими сорбентами. 1 – сепаратор; 2 – абсорбер; 3 – линия слива уловленного гликоля; 4 – жалюзийный каплеуловитель; 5 – регулятор уровня; 6 – теплообменник; 7 –выветриватель; 8 – фильтр; 9 – десорбер; 10 – кольцо; 11 – кипятильник (испаритель); 12, 16, - холодильники; 13 – сепаратор для улавливания гликоля; 14 – насос; 15 – эжектор. I – линия сырого газа; II – линия сухого газа; III – линия топливного газа; IV– линия холодной воды; V- дымоход.

 

Преимущества жидких сорбентов:

хорошо растворяются в воде; легко регенерируются (восстанавливаются); незначительные потери; практически не образуют пены и эмульсий с углеводородным конденсатом; легко отделяются в отстойниках в результате значительной разности плотностей; непрерывность процесса, простота управления; незначительный перепад давлений на установке.

Основным недостатком сорбентов является их сравнительно высокая стоимость.

В верхней части выпарной колонны температура поддерживается в пределах 105 ⁰С. Регенерированный раствор гликоля забирается насосом 14 и через теплообменник 6 и холодильник 16 (с температурой около 30 ⁰ С) снова поступает на верхнюю тарелку абсорбера. Цикл повторяется.

Практикой установлено, что для успешной осушки газа должно циркулировать не менее 25 л гликоля на 1 кг абсорбируемой воды, а также большое количество тарелок в абсорбере (10 штук).

Подготовка газа к транспорту методом адсорбции

Процесс адсорбции это извлечение из газа водяных паров и конденсата твердыми поглотителями (адсорбентами), имеющими исключительно большую поверхность пор. В качестве адсорбентов применяются силикагель, алюмогель, бокситы, цеолиты, активированный уголь.

Осушка газа твердыми сорбентами имеет следующие преимущества:

- возможность получения точки росы до минус 50⁰ С;

- незначительное влияние давления и температуры на процесс извлечения;

- относительная простота оборудования и малые эксплуатационные расходы.

К недостаткам можно отнести большие, чем в абсорбционном процессе перепады давления, относительно высокие затраты тепла и истирание адсорбента.

 

Рисунок 12.3 - Принципиальная схема адсорбционной установки для осушки и выделения конденсата из газа. 1 и 7 – сепараторы; 2 и 3 – адсорберы; 4 – регулируемый штуцер; 5 – печь; 6 –холодильник.

Сырой газ высокого давления поступает в сепаратор 1, где очищается от капельной жидкости и механических примесей и направляется в адсорбер 2 для осушки и отбензинивания. В это время адсорбер 3 находится в цикле регенерации и охлаждения. Осушенный газ из адсорбера 2 поступает в магистральный газопровод. Газ для регенерации адсорбента отбирается после сепаратора 1 до регулируемого штуцера 4 и направляется в печь5, где его температура повышается до 200 - 300 ⁰С. Конденсат, выделившийся в холодильнике 6 за счет охлаждения, поступает в сепаратор 7. Потребное количество адсорбента определяют в зависимости от расхода газа и количества влаги в нем по формуле

G = QWt / 2, 4 ^. 10⁷  , (12.3)

где Q - расход газа, м³/ сут; W - содержание влаги в газе, г/ м³; t - продолжительность цикла поглощения, час;  - рабочая активность адсорбента, %.

Подготовка газа при наличии в его составе сероводорода

Газ очищают от сероводорода и углекислого газа при помощи сорбционных методов, отличительной особенностью которых является высокое давление в абсорбере (до 6 МПа) и отсутствие кислорода в газе. В качестве абсорбентов применяют водные растворы этаноламина: моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА) и триэтаноламин (ТЭА).

 

Рисунок 12.4 - Принципиальная технологическая схема очистки газа от сероводорода и углекислого газа

1 - сепаратор; 2 – абсорбер; 3 – тарелки; 4- насадки для улавливания капель (жалюзи); 5 и 9 – холодильники; 6 – теплообменник; 7 – рибойлер; 8 – десорбер; 10 – подача холодной воды; 11 – сепаратор для кислых газов; 12 – котельная; 13 и 14 – насосы для подачи МЭА; 15 – насос для насыщенного раствора МЭА.

Осн: 1[212-216. 236-243], 2[303-341]

Доп: 9[651-657, 707-712, 759-766], 16[147-148, 232-244]

Контрольные вопросы:

1. С какой целью производят подготовку газа?

2. Какие существуют методы подготовки газа, их преимущества и недостатки?

3. Объясните принцип работы установки низкотемпературной сепарации.

4. Как производят осушку газа с помощью жидких абсорбентов?

5. Объясните принцип работы адсорбционной установки.

6. Как производят очистку газа от сероводорода и углекислого газа?

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. XIII. РАЗРАБОТКА ПЛАСТОВ, ОПАСНЫХ ПО ВНЕЗАПНЫМ ВЫБРОСАМ УГЛЯ (ПОРОДЫ) И ГАЗА, И ПЛАСТОВ, СКЛОННЫХ К ГОРНЫМ УДАРАМ
2. Абсорбционный способ осушки газа
3. Адсорбционный способ осушки газа
4. Быстроходная магнитная сепарация.
5. Влияние газа на работу УЭЦН и методы защиты насосов от влияния свободного газа, содержащегося в откачиваемой жидкости
6. Вопрос №31. Особенности тушения пожаров в местах добычи нефти и газа, проведение АСР при ликвидации последствий ЧС. Правила охраны труда.
7. Газовые законы. Закон Авогадро. Молярный объем газа
8. Геологические условия формирования зон концентрации наибольших ресурсов нефти и газа
9. ДУГОВАЯ СВАРКА В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ
10. Лекция 13. ЦЕЛИ ПОДЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ ГАЗА.
11. Лекция № 23. Неустановившееся движение газа в пористой среде
12. Магнитная сепарация мелкого и тонкого магнитного материала.