Абсорбц-я осушка природного газа. Жидкие осушители и их свойства. (25)

Наиболее широкое применение в качестве осушителей получили высококонцентрированные растворы ЭГ, ДЭГ, ТЭГ, применяется также пропиленгликоль(ПГ). Он являются водными растворами 2-х атомных спиртов жирного ряда, с водой смешиваются во всех отношениях. Их водные растворы не вызывают коррозии оборудования. Это позволяет изготовлять оборудование из более дешевых марок стали. Физико-химические св-ва водных растворов гликолей приведены в табл.1. Важным свойством гликолей является их способность понижать t замерзания водных растворов. Это свойство дает возможность использовать их как антигидратные ингибиторы при отрицат-х t-х контакта. Чем ниже дипольный момент гликоля, тем лучше способность их ассоциации и понижении t замерзания растворов. Растворы ЭГ имеют низкую t замерзания, большую степень предотвращения гидратообр-я при одинаковых концентрациях, меньшую вязкость при рабочей t осушке, более низкую растворимость в углеводородном конденсате по сравнению с ДЭГ и ТЭГ. Однако ЭГ имеет существенный недостаток – высокую упругость паров. Вследствие этого он не получил широкого распространения. При смешивании ЭГ с водой и др. соединениями, образуются межмолекулярные водородные связи. Этот процесс сопровождается выдел-ем теплоты и сжатием полученной смеси. Причем максим-ое выделение теплоты наблюдается в растворе (С₂Н₂(ОН)₂×2Н₂О), образование этого гидрата подтвер-ся изменением диэлектрической прониц-ти и вязкости водных растворов гликолей. Растворимость природного газа в ТЭГ на 25¸30% выше, чем в ДЭГ. С этой точки зрения при высоком P абсорбции применение ДЭГ предпочтительнее, т.к. он обеспечивает более высокий коэфф-нт избирательности в системе "вода-у/в". ДЭГ проявляет меньшую склонность к пенообр-ю чем ТЭГ. В свою очередь ТЭГ имеет ряд преимуществ над ДЭГ. У ТЭГ летучесть меньше чем у ДЭГ Þ потери ТЭГ (унос его вместе с осушенным газом) будут меньше. ТЭГ дает более значительное снижение t точки росы, чем ДЭГ. Кроме того ТЭГ имеет более высокую температуру разложения = 206⁰С, в то время как у ДЭГ = 164⁰С. поэтому при десорбции ТЭГ можно нагревать до большей температуры, чем ДЭГ и достичь более высокую конц-ю реген-го раствора, без применения вакуума. Потери гликоля за счет их растворения в конденсате сост-ют 0,25¸0,75 л/тыс.л.кон-та и зависит от содержания аромат-х у/в. В последнее время для осушки Г применяют также ПГ. По сравнению с ЭГ, ДЭГ, ТЭГ он в несколько раз дешевле и имеет очень

низкую температуру замерзания = -60⁰С, что позволяет применять его в условиях Кр.Севера, как в чистом виде, так и в смеси с другими гликолями. Упругость паров ПГ при обычных температурах выше чем у ЭГ, ДЭГ, ТЭГ Þ потери ПГ с обрабатываем газом при одинаковых условиях выше чем при применении ЭГ, ДЭГ, ТЭГ. Подача в абсорбер переохл-го ПГ позволило бы избежать его потери с осушаемым газом. Вязкость водных растворов гликолей возрастает с увеличением их концентрации и уменьш-ся с повешением t. Плотность водных растворов гликолей: r=ar_г+(1-a)r_в (1) где:a - весовая доля гликоля в растворе; r_г и r_в – плотности чистого гликоля и воды. Для уменьшения вязкости гликоля к ним можно добавлять органические растворители. В качестве раствор-й может быть использован и метанол. Гликоли относятся к вещ-м с относительно низкой токсичностью. Предельно допустимая концентрация в рабочей зоне:ЭГ – 0,1 мг/м³;ДЭГ – 0,2 мг/м³. Они являются пожаро- и взрывоопасными. ЭГ и ПГ в отличии от ДЭГ и ТЭГ поддаются полному биологическому разложению. Технол-я схема абсорбц-й осушки газа на Северных местор-ях УКПГ к дальнему транспорту системы абсорбц-й осушки газа включает в себя: технолог-е линии абсорбции воды; установку регенерации абсорбента; насосы для его перекачки; емкостной парк со вспомог-м оборуд-ем. Принцип-я схема осушки применяемая с незнач-ми измен-ми на УКПГ на Севере представлена на рис.1. Природный газ пройдя узел входных манифольдов поступает в С-1, где отделяется выделавшаяся на участке "забой-сепаратор" капельная жидкая фаза. После чего газ попадает в нижнюю часть А-1 на верхнюю ступень которого насосом Н-3 подается РДЭГ. При противот-м движении Г и абсорбента по высоте абсорбера происходит поглощение паров воды. После чего осушенный Г содержащий капли абсорбента с верха А-1 поступает в фильтр доулавливания гликоля Ф-1. Затем осушенный и очищенный Г пройдя регулир-й штуцер поступает в промысловый коллектор. Насыщ-й влагой абсорбент с глухой тарелки (в нижний части А-1) подается за счет избыточного Р подается в выветриватель Е-2, где при Р=0,3¸0,6 МПа происходит разгаз-ие гликоля. Насыщ-й абсорбент из Е-2, через теплообм-к Т-1, где он нагревается РДЭГ, поступает на тарелку питания десорбера Р-1. Разряжение в испарителя и десорбера создается вакуумным насосом Н-2, на который поступают пар и неконденсир-ся газ из Р-1 предвар-но пройдя Х-1 Е-1. РДЭГ из испарителя отводится на Н-1 и подается через Т-1 (гликоль-гликоль), в накоп0ю емкость Е-3, откуда насосом высокого Р Н-3 перекач-ся на верхнюю конт-ю тарелку А-1.

 

 

31. Определение основных величин, характеризующих процессы осушки газа и регенерации ДЭГа. Кратность циркуляции ДЭГа…….

В пром.условиях осн.величинами влияющими на экономику пром. обработки и тр-та газа яв-ся глубина осушки газа на УКПГ, потери ДЭГ с осуш.газом, кратность циркуляции ДЭГ. Эти величины зависят от ряда параметров УКПГ: условие контакта, конц.РДЭГ, пр-ть УКПГ по газу, сос-е оборудования, технолог. режим работы регенерации.

1.Влагосодержание

В процессе добычи газ контактирует с несколькими фазами. В пластовых условиях газ нах-ся в равновесии с пл.водой. После выхода на пов-ть в р-те сниж.Т происх-т конденсация раств. в газе влаги. В р-те этого в системе сбора и входных сепараторах УКПГ газ контактирует с выпадающей из него конд-нной водой. в случае подачи метанола а устье скв. газ контактирует с вод.рас-ром мет-ла, затем в аб-ре газ конт-рует с вод.рас-ром ДЭГа. Влагосод. газа можно опред. исп-я ур-е, таблицы, номограммы описывающие равновесную газа с водой и р-ми ДЭГа. влогосод. тощего (Сеноманского) газа опред-ся:

Р_в⁰-давл.нас.вод.пара,МПа

Р-давл газа, МПа

В- поправка на не идеальность р-ра,г/м³МПа

Для операт. расч. на рис.1 предст. номогр. зависимости W,P,t. Номогр. позволяет опред-ть влагосод. газа равновесного с водой при заданных P и t. Точку росы по воде газа при зад. давл. насыщ.газа и при известной Т и влагосод-нии.

Влагосодержание газа равновесного с раствором ДЭГ.

В процессе осушки газ контактирует в аб-ре с р-ром ДЭГ. В реалбных аппаратах равновесие не достигаеться и влагосодержание газа выше чем равновесная с РДЭГом при условиях осушки. Однако расчет в.с. газа равновесного с ДЭГом позволяет определить потенциальные возможности процесса осушки т.е. мин. влагоемкость, которая может быть достигнута при контакте с гликолем заданной концентрации при известных условиях осушки. В.с. газа равновесного с ДЭГом опред-ся по формуле:

W^*=W*X* _в

где Х-мольная доля воды в р-ре ДЭГа

_в-коэффициент активности воды в р-ре

Мольная доля воды связанна с массовой концентрацией ДЭГа

_в-пред-ся по ур-ю справедливому для условия осушки в области Т=0..30⁰С

Для оператив-го опред-я W на рис.2 представлена номограмма. С помощью нее можно определить точку росы по воде и влагосодержание газа равновесного с раствором ДЭГа известной концентрации при заданных условиях контакта. Р и Т контакта газ-гликоль необход.для достижения зад-ной влажности газа при осушке его р-ром известной концентр.

Кратность циркуляции ДЭГа

Глубина осушки газа в абс-ре зависит от условий контакта, конц. РДЭГа и и кратности циркуляции абс-та. Чем выше Р и ниже Тконтакта в абс-ре тем ниже в.с. осушаемого газа, однако Р и Т контакта в пром.условиях параметры обычно не регулируемые, поэтому играют пассивную роль.

Повышение конц.РДЭГа и увеличение подачи его в абс-р т.е. увеличение краности циркуляции, ведет к увеличению глубины осушки газа. Поскольку конц. ДЭГа зависит от технолог. режима и возм-тей уст-ки реген-ции, то экономическое соображение кратности циркуляции ДЭГа должна ус-ся не выше, той которая обеспечивает заданную глубину осушки газа. Для расчета требуемой кратности циркуляции необходимо выполнить тех-кий расчет абс-ра. Для операт. расчетов построены номограммы рис3.

за основу принят тарельчатый абс-р оснащ-нный 15-ю колпачковыми тарелками. Опыт эксплуатации таких абс-ров показывает, что КПД тарелок нах-ся в пределах 0,15-0,25, поэтому в номограмме КПД=0,2, а раб. давл.контакта7,5МПа, унос влаги из сепаратора 30г/тыс.м³.Опыт экспл.сев.газовых мес-ний показывает, что ас-р нового типа МФА с 5-ю ступенями контакта имеют близкие технолог. хар-ки.Поэтому представленная номограмма применима для оценочных расчетов всех типов абс-ров. С помощью нее можно выполнить расчеты требуемой крат-ти цирк-ции ДЭГа, конц. ДЭГа,В.С.,точку росы газа.

 

 

32. Отработка ДЭГа в абсорберах…….

Отраб. в ад-ре ДЭГ яв-ся сырьем для уст-ки регенерации, поэтому его концентрация оказ-ет существенное влияние на технолог.режим и эф-ть рабоы этого блока. Расчет конц. отработ.ДЭГа вып-ся по ур-ю мат.баланса:

g_н-конц.отраб.ДЭГа,%; g_к-конц-я РДЭГа; W_н-в.с.сырого газа сепаратора,г/м³; W_к-в.с.осуш.газа; L/Q-кратность циркуляции; W_н-опред-ся по намограмме, как функция Т и Р в сепараторе. После чего к найденной равнов.вл-ти прибавляется унос из сепаратора:

W_н=W+U/100, W_k-раститывается по тем же ур-ям или по номограмме как ф-я точки росы газа при зад-ных Р и Т.

Конценрация продуктов установки РДЭГа

Конц. рег.гликоля яв-ся одной из основных влияющих на процесс осушки газа, эта величина зависит от тех.режима работы системырег-ции, от параметров работы испарителя. Концентрация ДЭГа в рефлексе яв-ся величиной во многом определяющей его технолг. потери на УКПГ. Согласно теории р-ров парц. Р пара компонента пропорциональна давлени его насыщ. пара и активности в растворе. Давление опис-ся ур-нием

Р_в=Р⁰_в*X*g_в, Р_д=Р⁰_д(1-Х)*g_д

Р_п= Р_в+ Р_д= Р⁰_в*X*g_в+ Р⁰_д(1-Х)*g_д

где Х- мольная доля воды в растворе; g_в, g_д-к-ты активности воды и ДЭГа; Р_в, Р_д- давл.нас.паров воды и ДЭГа.

Концентрация РДЭГа

Конц РДЭГа при испр.сост. испарителя и в отсутствии в аб-ре других лет продуктов опред-ся Р –нием в испарителе и Т-рой испарителя

(5)

Для оред-ния масс.конц.РДЭГа можно восп. ур-нием:

(6)

Решая ур-ние (1-6) можно опред-ть конц РДЭГа при известных параметрах работы испарителя. Для оператив расчетов на рис.4 представлена номограмма.

точность номограммы в диапазоне 40...200% не хуже (+/-)10%. Причем наиб погрешности вероятны для области низких давлений менее 10КПа. выше погрешности не ревышает (+/-)5%. номограмма позволяет определить концентрацию РДЭГа при известн. параметрах работы испарителя, а также подобрать технологический режим работы испарителя, необходимый для обеспечения концентрации регенир. абс-та. В р-ре могут быть примеси других влияющих на работу в-ств: конденсат, соли. Поэтому ур-ние и номограмма рекомендуются для оценочных расчетов.

Концентрация ДЭГа в рефлексе.

Верхний продукт регенерации ДЭГа(рефлекс) представляет сконденсированные пары с верхней тарелки. поэтому конц. гликоля в рефлексе тождественно концентрации пара на верхней тарелке, которая для бинарной равновесной системы ДЭГ-вода определяется Т и Р. Концентр ДЭГа определяем по закону Дальтона

Для перехода к массовым конц. ДЭГа при-ся ур-ния (5), в котором вместо Х подставляется (1-y)решая систему уравнений(1-6) относительно y и g_реф находим конц. ДЭГа в рефлексе при известном давлении и тре верха десорбера. Для расчетов на промысле на рис 5 приведена номограмма связывающая Р,Т, состав смеси. Номограмма построена расчетным методом с помощью уравнений. Она позволяет опр-ть конц. ДЭГа в рефлексе при зад Р,Т,а также подобрать режим работы абсорбера.

 

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: