Басниев К.С. Энциклопедия газовой промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

ДОБЫЧА

ПЕРЕРАБОТКА

Преимущества:

— Простота установок

(для

потерянного метано-

ла).

— Небольшие инвестиции.

— Надежность защиты.

Недостатки:

— Коррозия

присутствии

СО

и H

— Эксплуатационные расходы

связи

большими

потерями могут

быть

значительными.

— Зависимость

от

хранения (летучесть, воспламе-

няемость).

— Присутствие метанола

газовой фазе может

наносить вред некоторым способам дальней-

шей обработки.

—

случае

регенерации сложность установки.

— Токсичность.

2.4.6.2.2.2. Гликоли.

Гликоли очень часто используются

для

сниже-

ния температуры гидратообразования

установ-

ках подготовки газа охлаждением

и в

трубопро-

водах, транспортирующих

влажный

газ.

Они мало летучи, легко отстаиваются

жидких

углеводородах

легко регенерируются (см. табли-

цу

на

стр. 333).

Используют водные растворы гликоля

диапа-

зоне концентраций

60 -

80% весовых.

Эта

область

концентрации соответствует точке эвтектики гли-

коль-вода, точка замерзания которого связана

низкой

температурой. Использование растворов

этой концентрации позволяет исключить замерза-

ние гликоля.

Для эффективности ингибирования концентра-

ции растворов, насыщенных

регенерированных,

должны находиться

зоне эвтектики,

чтобы

тем-

пература застывания соответствовала уравнению

Гаммершмидта.

Область

применения:

М.Э.Г.

используют преимущественно

установ-

ках подготовки, работающих при температурах ни-

же

0°С

вследствие своей низкой вязкости

своей

меньшей растворимости

жидких углеводородах

(установки

по

извлечению конденсата, работаю-

щие

до

-30°С).

Д.Э.Г. почти

не

употребляется ниже

0°С (вяз-

кость).

Зато

он

широко используется

трубопро-

водном транспорте, обычно

наших (французских)

регионах, работающих

при

температурах немного

выше

0°С.

Преимущества:

— Небольшие потери (низкая летучесть^

— Простая регенерация.

— Безопасность хранения.

Недостатки:

— Трудности регенерации

присутствии минера-

лизованной воды.

— Коррозия

присутствии

СО

и HeS.

2.4.6.2.3.

Описание процесса ингибирования

Описанная ниже установка находится

на

входе

в установку извлечения конденсата абсорбцион-

ным методом, работающей при

-30°С.

Ингибирова-

ние осуществляется вводом

М.Э.Г.

регенерацией

раствора.

Гликоль должен вводиться

в газ

через форсун-

ку,

которая его распыляет.

Теплый

гликоль вводится

отстойник трехфаз-

ного

сепаратора,

чтобы

облегчить разделения сис-

темы углеводород-гликоль.

250

000

VIII'

_ Трубопроводы

флюида

/ /

Дебит газа (м

-ч~

)

I I

Температура

(°С)

if-

Соединение приборов

^ Ч

Дебит жидкости (м

ч"

)

Давление (бар избыточное)

Ингибирование

гидратов

вводом

М.Э.Г.

I -

Сырой

газ. II -

Вода.

Ill -

Удаление

жидкости.

IV -

Пропан.

V - Газ но

переработку.

VI -

Нестабильный

конденсат.

VII -

Топливный газ.

VIII, IX -

Удаление

жидкости.

X -

Газ

на

свечу.

XI -

Пар

бар.

XII - В

атмосферу.

XIII -

Вода.

1,4-

Сепаратор.

2 -

Трехфазный

сепаратор.

3 -

Коалесцирующий

фильтр.

-Дегазатор.

Регенератор.

7-Емкостьрефлюкса.

8-Фильтр.

334

ДОБЫЧА

ПЕРЕРАБОТКА

Сепаратор

Каплеотбойник

Дегазатор

Свеча

Дымовая

труба

VII

Выпарная

колонна

Ребойлер

C5J Горелка

\ЛЛЛААДДДДДДДДДДА

VIII

Холодильник

атмосферный

7777777777ШШШ81&

жжж

Безопасность

эксплуатации.

I -

Вход

влажного

газа. II -

Выход

сухого

газа. Ill - Т.ЭГ.

насыщенный

холодный.

IV - Т.ЭГ.

регенерированный

холодный.

V - Т.ЭГ.

теплый.

VI - Т.ЭГ.

нагретый.

VII - Газ

отдувки.

VIII

Топливный

газ. IX - Резерв

регенерированного

Т.ЭТ.

2.4.6.3.

Абсорбция

жидким

растворителем

2.4.6.3.1.

Различные

типы

растворителей

Наиболее

применимые растворители для осуш-

ки

газа это триэтиленгликоль (Т.Э.Г.), диэтилен-

гликоль (Д.Э.Г.) и этиленгликоль (Э.Г.).

Обычно

гликоли используются для получения

точки росы обрабатываемого газа порядка от -20

до

-40°С.

Т.ЭГ. наиболее применим вследствие не-

больших потерь из-за испарения. Его физические

свойства представлены в таблице на с. 333.

Экономические

расчеты, когда речь идет об

обеспечении требований по точке

росы,

обычно от-

дают предпочтение гликолевым абсорбционным

установкам.

Установки просты, легко регулируются и вво-

дятся в эксплуатацию и могут

быть

легко автома-

тизированы.

2.4.6.3.2.

Описание установки

гликолевой осушки

В регенераторе поглощенная гликолем вода

выпаривается при атмосферном давлении с ис-

пользованием

тепла

в ребоилере с огневым подо-

гревом.

Пары

воды

захватывают

часть

тяжелых

уг-

леводородов и сернистых соединений, если они

присутствуют. После конденсации воды оставший-

ся газ сжигается в

факеле

свечи. Регенерирован-

ный гликоль охлаждается в теплообменнике "гли-

коль насыщенный-регенерированный" и затем

вновь вводится в абсорбер с помощью насоса

реге-

нированного

гликоля (см. рисунок выше).

(Интервал

100

-10 000 кПа абс)

Равновесная точка росы, °С

20 30 40 50 60 70 80 90

Температура

контакта, °С

Равновесие

вода-ТЭГ.

335

ДОБЫЧА И ПЕРЕРАБОТКА

2.4.6.3.3.

Условия работы

рабочие параметры

Снижение точки росы при использовании

Т.Э.Г.

может быть оценено с помощью графиков на

стр.

335. На самом деле часто для расчета обору-

дования в первом приближении принимают 10°С.

Концентрацию гликоля выше 98,5% (весовых)

можно

получить путем ввода стриплинг-газа в низ

регенератора или добавления небольшой отпар-

ной

колонны на выходе из регенератора. Порядок

величины расхода газа отдувки дают следующие

графики.

Абсорберы оборудованы тарелками от 4-х до 8-ми.

Общая эффективность тарелок порядка 20 - 35%.

Расходы циркулирующего гликоля от 17 до 42 ли-

тров гликоля на кг

извлекаемой воды (2-5 гал-

лон

Т.Э.Г.

фунт

извлекаемой воды в англосак-

сонских

единицах).

Однако этот расход зависит от концентрации

регенерированного

гликоля и числа тарелок в

абсорбере.

Следующие дальше рисунки показыва-

ют влияние расхода

Т.Э.Г.

на снижение точки росы

для различного числа контактных тарелок.

Разделение воды и гликоля в регенераторе лег-

ко

осуществляется, и требуется только небольшой

коэффициент орошения.

Регенераторы обычно оборудованы четырьмя

тарелками и температура меняется от 190 до мак-

симум

205°С.

2.4.6.3.4.

Проблемы использования

2.4.6.3.4.1.

Абсорбция углеводородов

Увеличение количества углеводородов ведет к

вспениванию и увеличению потерь гликоля.

Т.Э.Г.

(% вес.)

100,0-

99,9-

99,8

99,7-

99,6

99,5-

99,4-

99,3

99,2-

Iff

99,1 W

99,0

0 00

0,01 0,02

Дебит

газа Е

Ввод газа

в отпарную колонну

Ввод газа

в ребойлер

Температура 204 °С

Классическая регенерация

0,03 0,04 0,05 0,06 0,070,08

i м

•

л"

Т.Э.Г.

Влияние ввода

газа

отпарки

на

концентрацию

Т.ЭГ.

Снижение

точки

росы по воде, °С

55-

50-

45-

35-

30-

25-

Число тарелок: 4

Температура: 38 °С

10 20 30 40 50 60

Расход

Т.Э.Г.

л-кг

воды в газе

Снижение точки

росы

по воде, °С

60-

55-

50-

35-

30-

Число тарелок: 6

Температура: 38 °С

99,9

98,5

10 20 30 40 50 60

Расход

Т.Э.Г.

л-кг

воды в

газе

Снижение

точки

росы

по

воде,

°С

70-

60-

50-

45-

35Н

Число тарелок: 8

Температура:

38 °С

99,9

10 20 30 40 50 60

Расход

Т.Э.Г.

л кг

воды в газе

Снижение

точки

росы.

336

ДОБЫЧА

ПЕРЕРАБОТКА

2.4.6.3.4.2.

Потери гликоля

Они

обычно

порядка

0,0004

на

0,7 литра обраба-

тываемого

газа

(0,03

на

0,5 гал/MMSCF).

Они

могут

быть

определены

как

сумма: потерь

результате

механического уноса осушенным

газом,

потери

от

испарения

на

выходе

абсорбера

регенератора,

механические потери

фильтрах.

2.4.6.3.4.3.

Разложение гликоля

Оно является причиной термической нестабиль-

ности

при

высокой температуре

присутствии

кис-

лорода. Необходимо исключить

очень

высокие

температуры

ребойлерах,

это

реализуется путем

ограничения теплового потока

фильтрацией

Т.Э.Г.,

для

того

чтобы

исключить образование

от-

ложений

трубах. Контакт

воздухом должен

быть

также

исключен.

2.4.6.3.4.4.

Коррозия

Гликоли

и их

водные

растворы

не

коррозионны.

Если

данном типе установок наблюдается корро-

зия,

это

происходит

из-за

присутствия солей

(по

известным причинам увлекаемых вместе

водой)

или органических кислот, получающихся

резуль-

тате

разложения гликоля.

Коррозию предотвращают, исключая разложе-

ние,

как об

этом говорилось выше,

контролируя

рН раствора, который должен поддерживаться

между

6 и

7,5.

2.4.6.3.4.5.

Безопасность

Устройства, защищающие абсорбер:

— автоматическое удаление воды, скапливаю-

щейся

внизу колонны;

— датчики верхнего

нижнего уровней

на

нижней

тарелке,

действующие соответственно

на

насо-

сы

регулирующие задвижки

или

предохрани-

тельную

задвижку;

— поддержание

колонне температуры

помощью

внутренней циркуляции теплого Т.Э.Г., позволя-

ющей

исключить образование

льда

или

гидра-

тов,

которая может дополняться нагреванием

с помощью электрического сопротивления.

Устройства, защищающие регенератор:

— предохранительные задвижки, управляемые

регуляторами давления, помещенными

на тру-

бопроводы,

теплообменники (максимальное

давление

несколько бар)

или

ребойлер, кото-

рый работает практически

при

атмосферном

давлении;

— датчики уровней

ребойлере

резервных

ем-

костях,

чтобы

предупредить переполнение

или

отсутствие Т.Э.Г.

2.4.6.3.4.6.

Автоматизация

Некоторые установки осушки состоят

из

абсор-

беров, связанных

ними

их

собственными насоса-

ми

регенераторами,

которые могут

также

со-

единяться

резервными насосами

котлами.

В других случаях регенераторы

и (или)

насосы

обезличены:

—

или

потому,

что все они

связаны

каждым

из

абсорберов,

— или потому,

что

они отделены

от

абсорберов

бу-

ферными резервуарами регенерированного

Т.Э.Г.

насыщенного Т.Э.Г.

Автоматизация может

включать

три

уровня,

со-

гласно потребностям хранения:

—

ввод

действие простых элементов, выбран-

ных оператором: абсорбер, регенератор;

—

ввод

действие цепи связанных между собой

элементов (колонна,

ее

насосы

регенератор)

по

заказу

оператора;

—

выбор

ввода

действие абсорберов, насосов

регенераторов, позволяющих оптимально обес-

печить требуемый расход.

Эта

версия, наиболее разработанная, заключа-

ется

облегчении

выбора

оператором, предлагая

ему

решение, которое

он

принимает или отвергает;

или

как

независимо действующая система

для

внешнего воздействия.

2.4.6.4.

Адсорбция твердым сорбентом

2.4.6.4.1.

Осушка газов адсорбцией и различ-

ные

типы

адсорбентов

2.4.6.4.1.1.

Осуществление адсорбции

Осушка газа осуществляется путем пропуска

газа

через колонну, заполненную адсорбентом, в

контакте с которым он теряет свою влажность.

Массопередача от газа к адсорбенту имеет место

внутри зоны, где содержание воды адсорбента мо-

жет увеличиваться до полного насыщения. Эта зо-

на называется зоной массообмена, и фронт

адсорбции перемещается в направлении газового

потока.

Когда фронт адсорбции достигает конца

слоя,

в этот момент, названный прорывом или точ-

кой

проскока, влагонасыщенность газа быстро

увеличивается до влагонасыщенности перед обра-

боткой.

Каждый адсорбент характеризуется коэффици-

ентом поглощения (активность), который для опре-

деленной точки росы зависит от:

—

природы адсорбента,

—

скорости газа,

—

скорости массообмена между газом и адсорбен-

том,

—

относительной влажности и температуры газа.

Адсорбция - процесс

экзотермический.

Однако,

когда

количество влаги, которое должно

быть

адсорбировано, небольшое, увеличение темпера-

туры незначительно.

Насыщенный адсорбент должен

быть

регенери-

рован.

Регенерация базируется на обратном усло-

виям равновесия принципе.

Наиболее часто используемый процесс - это ре-

генерация путем подвода тепла, осуществляемый

с помощью потока горячего газа, который служит

также средством эвакуации воды. Эта регенера-

ция может осуществляться при том же давлении,

что и процесс адсорбции, или при более низком

давлении.

После регенерации слой сорбента должен

быть

охлажден,

чтобы

восстановить поглотительную

способность.

Эта операция осуществляется при

помощи

холодного газового потока.

Другой

процесс состоит в снижении давления

слоя при постоянной температуре. Используют газ с

давлением, сниженным настолько,

чтобы

получить

парциальное давление адсорбированного продук-

та, соответствующего чрезвычайно низкой адсорб-

ционной способности. Требующиеся для этого про-

цесса циклы очень короткие (несколько минут).

Осушка адсорбцией есть циклический процесс.

Одна

за другой следуют

фазы

адсорбции, регене-

рации и охлаждения.

Для непрерывного процесса осушки необходимо

иметь в наличии как минимум две колонны: одну для

адсорбции,

другую для регенерации охлаждения.

337

ДОБЫЧА

И ПЕРЕРАБОТКА

2.4.6.4.1.2.

Адсорбенты

Имеются

многочисленные адсорбенты, исполь-

зуемые

для осушки

газа,

но наиболее часто ис-

пользуются следующие: активированная окись

алюминия, силикагель и молекулярные сита. На

рисунке на с. 338 приведено сравнение их адсорб-

ционной способности.

2.4.6.4.1.2.1.

Активированная

окись алюминия

Очень

хорошая активность. Позволяет

получить

точку

росы

О до -75°С.

Легко

адсорбирует из

газа

тяжелые углеводо-

роды, без возможности десорбции путем регене-

рации.

Адсорбционная способность,

%(масс)

вода/адсорбент

Молекулярные сита типа А

Активированная

окись алюминия

О 10 20 30 40 50

Относительная влажность,%

Изотермы

адсорбции

паров

воды.

Температура

регенерации 175 - 300°С.

Щелочная по природе, предрасположена к реак-

ции с возможными кислыми составляющими.

2.4.6.4.1.2.2.

Силикагель

Очень

хорошая активность.

Позволяет снизить влагосодержание

газа

при-

близительно до 10 ррт или 8 мг

•

м*

(н).

Очень

легко регенерируется. Температура

120-200°С.

Адсорбирует тяжелые углеводороды, но они де-

сорбируются регенерацией.

Разрушается

случайно принесенной капельной

жидкостью, которая раскалывает гранулы.

Кислый по природе, реагирует с основаниями

(сода,

аммиак и

т.д.).

2.4.6.4.1.2.3.

Молекулярные

сита

Наиболее активный адсорбент. Позволяет до-

стичь

содержания Н

О ниже 18 мг

•

м"

(н).

Высокая температура регенерации: 220 - 350°С.

Для осушки наиболее часто используется тип 4А.

Диаметр

его пор мешает адсорбции тяжелых угле-

водородов (CaJ.

Щелочные по природе, они

чувствительны

к кис-

лотам.

Основные

преимущества по сравнению с

акти-

вированной окисью алюминия и силикагелем:

— возможна осушка при высокой температуре,

— возможно использование для

очень

низкого

влагосодержания,

— управление коадсорбцией разумным

выбором

типа сит.

Теплообменник

70)

газ-газ

Влажный Воздушный

газ

холодильник

Адсорберы

Сухой>\

1газ

цг-

Холодильник

ПечьЦ

UMLI

/даление

воды

Трубопроводы флюида у-^ п

явпвния

.—, l l

Соединение

(J юбытотное, бар

Температура "С <f Закрыто «j> Открыто

Осушка

адсорбцией

молекулярными

ситами.

338

ДОБЫЧА

И ПЕРЕРАБОТКА

2.4.6.4.2.

Описание установки осушки

Схема

приведена на рисунке на с, 338.

2.4.6.4.3.

Проблемы использования

Это проблемы, связанные с наличием воды, при-

сутствием

тяжелых

углеводородов, которые могут

быть

адсорбированы и не десорбированы при

реге-

нерации.

Меры предосторожности, которые нужно при-

нять, следующие:

— уменьшить количество воды, подлежащее

адсорбции,

с помощью охлаждения и сепарации

на входе.

Охлаждение

может

быть

доведено до

температуры приблизительно на 5°С выше тем-

пературы образования гидратов;

— исключить подтягивание жидкости к адсорбе-

рам (вода, углеводороды, сода и т.д.);

— обеспечить хорошую регенерацию сит,

чтобы

иметь по возможности меньшую насыщенность

водой.

2.4.6.5.

Обезвоживание охлаждением

снижением

давления

Когда

можно создать перепад

давления

для

газа,

который необходимо обработать, можно реа-

лизовать обезвоживание охлаждением и снижени-

ем давления.

Возможны

два типа процессов: с применением

или без применения ингибитора, в зависимости от

того,

могут или не могут образовываться гидраты

во время охлаждения в теплообменниках.

Можно

реализовать в данном типе установок

точки росы порядка от -10 до

-20°С.

Принципиальная схема установки дается ниже

на рисунке. Этот тип установки предпочтительнее

использовать тогда, когда

хотят

осуществить

осушку

газа и извлечение конденсата. К этому вер-

немся в § 2.4.7.

Спаи

Таплооб

«на

манник

/Л

» V

Иопариталь

..V

Хладагент

)

Вода + ингибитор

ингибиторе

гидрообраэоааиия

Осушка охлаждением-расширением.

2.4.6.6.

Список литературы

[1]

R.F. Bukacek. -

I.G.T.

Research

Bulletin,

n° 8, Chi-

cago,

Etats-Unis

(1955).

[2]

J. Saint-Just et D. Bomassy. - Point de rosee et te-

neur en eau: specificite du gaz naturel. Gaz d'au-

jourd'hui, p. 303

(octtobre

1984)

A.T.G.

Paris.

[3]

F.T. Selleck, L.T. Carmichael et B.H. Sage. - Ind

Eng. Chem., vol. 44, 2219 Washington,

Etats-Unis

(1952).

[4]

J. Campbell. - Gas Conditioning and Processing.

Campbell Peetroleum Series, Oklahhoma,

Etaat-

Unis(1981).

[5]

J.N. Robinson et E.

Wichert.

— Oil and Gas Journal.

Tulsa,

Oklahoma,

Etats-Unis

(6 fevreier 1978).

[6]

D.L.

Katz.

- Handbook of Natural Gas Engineering.

McGraw

Hill

Company, Maidenheead, Grande-

Bretagne.

[7]

D.B. Robinsonm et D.Y. Peng. - I @ EC Fund,

15(1),

54-64. Washington,

Etats-Unis

(1976).

2.4.7.

Точка росы по углево-

дородам

и извлечение

, С

2.4.7.1.

Введение

Цели

поиска решений по извлечению

тяжелых

углеводородов и извлечению паров воды близки

между собой (требования точки

росы,

теплота

сгорания).

Плюс

к этому стоит задача более полно-

го

извлечения

тяжелых

углеводородов с

целью

по-

вышения стоимости продукции фракций: этана,

пропана,

бутана.

Различные

используемые решения выражены в

диаграмме

Р-Т уменьшением фазовой зоны опреде-

ленного природного

газа.

Эти операции обычно на-

зываются извлечением

тяжелых

углеводородов.

Это проиллюстрировано на нижеследующем ри-

сунке,

где представленные фазовые кривые соот-

ветствуют следующим понятиям:

А - газ транспортабельный (т.е. который можно

транспортировать по газопроводам),

В - газ коммерческий,

С - глубокое извлечение

С.Н.Г.

Используемая технология может

быть

класси-

фицирована следующим образом:

— масляная абсорбция углеводородов,

— создание низких температур охлаждением

и/или

изоэнтальпийным, или политропным рас-

ширением,

— адсорбция углеводородов.

Расчеты, некогда долгие и скучные, могут

быть

в наши дни выполнены с помощью вычислитель-

ных машин и

программ,

моделирующих промыш-

ленные

процессы.

150

100

А: Га)транспортабельный

В: Газ товарный

С:Гаэ6вдиый

Кривая точек

-125

-100

-75-50-25

0 25 50

Фазовая

диаграмма

(Р-Т).

339

ДОБЫЧА

ПЕРЕРАБОТКА

2.4.7.2.

Отбензинивание абсорбцией

2.4.7.2.1.

Принцип и схема обработки

2.4.7.2.1.1.

Принцип

Чтобы

изменить равновесные условия и осуще-

ствить конденсацию углеводородов, которые не-

обходимо извлечь, их вводят в контакт с раствори-

телем в таких условиях по температуре и давле-

нию,

что они абсорбируются жидкой

(*•-—"-

Ввод в контакт

газа,

подлежащего обработке, с

маслом осуществляется с помощью противоточной

циркуляции в колоннах с тарелками или насадка-

ми.

Механизм абсорбции имеет такую же диффузи-

онную природу, как дистилляция, но массообмен

совершается главным образом от паровой

фазы

жидкой.

Самые

тяжелые

компоненты газа абсор-

бируются маслом согласно законам термодинами-

ческого

равновесия.

Из

верхней части колонны выходит сухой газ,

тогда

как внизу отбирают богатое масло, содержа-

щее

тяжелые

абсорбированные углеводороды. За-

тем снижают давление масла, нагревают и направ-

ляют

его в колонну дистилляции или отпарки па-

ром,

чтобы

извлечь абсорбированные углеводо-

роды (регенерация).

Абсорбция осуществляется при высоком давле-

нии и низкой температуре, регенерация - при низ-

ком

давлении и высокой температуре, как это схе-

матизировано на рисунке ниже.

2.4.72.12. Факторы, обусловливающие абсорбцию

Коэффициент извлечения абсорбцией зависит

от следующих параметров:

—

числа ступеней или тарелок,

—

абсорбционного фактора А, - —К/, который

должен

быть по

возможности более высокий,

где

L и G

есть молярные расходы жидкости

газа

и К,-

константа равновесия компонента.

Для определенного расхода

газа

выгодно

иметь большее число молей масла, однако масла

низкой молекулярной массой.

Кроме

того фактор А/увеличивается

уменьше-

нием

К/, т.е.

увеличением давления

уменьшени-

ем

температуры,

также

при

использовании пара-

финистого абсорбента.

наоборот, десорбция улучшается

при

сниже-

нии давления

повышении температуры, десорб-

ционный фактор

("стриппаж") имеет обратную

зависимость.

2.4.7.2.1.2.1.

Число

тарелок

При увеличении числа теоретических тарелок

от

7 до

10 коэффициент абсорбции увеличивается,

но очень незначительно. Число реальных тарелок

абсорберов

для

отбензинивания составляет

по-

рядка 20,

т.е.

эффективность реальной тарелки

50%.

2.4.7.2.1.2.2.

Масло

низкой молекулярной массой

Существует

два

ограничивающих фактора:

— слишком большая летучесть вызывает повы-

шенный унос паров

обработанным

газом,

— абсорбент

не

должен содержать углеводород-

ных фракций, которые хотят извлечь.

Два

основных

преимущества:

— массовый расход циркулирующего абсорбента

меньше,

чем для

масла

большей молекуляр-

ной массой, поэтому снижаются эксплуатацион-

ные расходы,

— снижение вязкости способствует повышению

эффективности тарелок.

В более эффективных процессах

обычно

ис-

пользуют фракции

и С

ГАЗ КОММЕРЧЕСКИЙ

НА ФР

циис

эАкци

ОНИРОВАНИЕ

АБСОРБЦИЯ

РЕГЕНЕРАЦИЯ

ГАЗ

НА

ОБРАБОТКУ

(70)

E3Q

НАГРЕВАНИЕ

МАСЛО

НАСЫЩЕННОЕЦ

МАСЛО РЕГЕНЕРИРОВАННОЕ

ПЗ Температура,

°С

Давление, бар абс.

Принцип масляной абсорбции.

340

ДОБЫЧА

ПЕРЕРАБОТКА

2.4.72.1.2.3.

Высокое давление

Рабочее

давление абсорберов для извлечения

углеводородов очень часто немного выше давле-

ния

магистральных газопроводах, куда подается

газ

(величина порядка: 60-75 бар).

2.4.7.2.1.2.4.

Низкая

температура

Большинство новых установок работает

при

температурах от -10 до

-30°С.

2.4.7.2.1.3.

Этапы

отбензинивания абсорбцией

Они следующие:

— осушка

газа,

обычно гликолем,

— охлаждение газа

растворителя холодильной

установкой,

— абсорбция при высоком давлении,

— деэтанизация, предназначенная

для

освобож-

дения растворителя

от

легких абсорбирован-

ных фракций (метана

этана), используемых

как

внутреннее топливо,

— стабилизация (регенерация), которая позволя-

ет извлечь фракции

С.Н.Г.

абсорбированный

бензин.

Абсорбент направляется

абсорбер.

2.4.7.2.2.

Описание установки

Описываемая установка позволяет осуществить

глубокое извлечение.

После охлаждения и

удаления

воды вводят гли-

коль для предотвращения образования гидратов.

Газ,

охлажденный до

-30°С,

входит

абсорбцион-

ную колонну COI, противотоком стекает холодное

абсорбционное масло.

Наверху

выходит газ, соот-

ветствующий требованиям транспорта.

Масло,

содержащее абсорбированные углево-

дороды,

вначале

освобождается от растворенного

метана

помощью снижения давления, затем, по-

сле подогрева, поступает

деметанизатор СО2.

В верху колонны дополнительный поток холодного

масла позволяет ограничить десорбцию этана

исключить десорбцию Сз+.

Масло,

извлеченное

низа колонны, нагревает-

ся

до

145°С

перед тем, как его подать

колонну

регенерации

СОЗ, которая

верху отделяет абсор-

бированные компоненты

от С

до С

Продукция

низа

рециркулируется;

чтобы

избежать накопле-

ния абсорбированных

тяжелых

углеводородов

(Се),

осуществляется непрерывное их удаление.

2.4.7.2.3.

Применение

2.4.7.2.3.1.

Области

применения

Расход обрабатываемого,

связи

необходи-

мым инвестициями, газа должен

быть

относитель-

но большим (1

- 5

•

(н)

суг

Коэффициент извлечения может меняться от:

— С

:10

до

50%,

—

:50

до

90%,

—

:70

до 98%.

2.4.7.2.3.2. Преимущества

Основные преимущества масляной абсорбции

заключаются

ее рабочих параметрах

надежно-

Е13

В01

Гликоль

В02

<и

Ell

СОЗ

Рагеюратор

•

D11

E12

Пар

ГО2

CO1-I

'ЕО9 сое-даэтаниэатор

СОЗ-регенератор

(даеорбер)

кранагарации

УЛ

дабит

жидкости.

10>м»-«г

температура,

"С

О да»ланиа.бар

[«]

»од»

охлаждения

пар24б«р

• пролан холодный

Схема

процесса

отбензинивания

абсорбцией.

341

ДОБЫЧА

ПЕРЕРАБОТКА

сти,

ее

гибкости

приспособленности

различным

степеням извлечения. Работа

при

постоянном

давлении

не

требует восстановления давления

очищенного газа.

Температуры функционирования позволяют ис-

пользование обычных сталей

(-30°С).

2.4.7.2.3.3. Недостатки

недостаткам относятся большие инвестиции

(значительная холодильная установка), слабая се-

лективность абсорбции, возможность присутствия

растворителя

очищенном газе (унос

верху

абсорбера).

2.4.7.2.4.

Оперативные

ности

меры предосторож-

Должны быть приняты предосторожности,

чтобы обеспечить хорошую сепарацию гликоль-

жидкие

углеводороды,

так как

температуры реге-

нерации вызывают разложение захваченных

час-

тиц

гликоля,

это ведет

коррозии

закупоркам.

Контроль качества циркулирующего абсорбци-

онного

масла должен быть

строгим.

Ингибирова-

ние гликолем должно быть таким, чтобы исклю-

чить образование гидратов.

2.4.7.3.

Отбензинивание охлаждением

2.4.7.3.1.

Принципы

различные процессы

Различные процессы отбензиневания охлажде-

нием

базируются

все на

одинаковом принципе: из-

менение равновесных условий, чтобы оказаться

зоне,

дающей возможность конденсироваться

уг-

леводородам, которые необходимо извлечь.

Это

реализуется снижением температуры

и, в

случае

необходимости,

давления.

Имеется выбор между различными способами,

которые отличаются

основном термодинамичес-

кими

процессами, которые нужно осуществить,

чтобы получить охлаждение газа:

— внешнее охлаждение холодильной установкой

(пропан,

фреон, аммиак, этан, этилен),

— изоэнтальпийное расширение (эффект

Джо-

уля-Томсона), осуществленное

дроссельном

вентиле,

— политропиное расширение, реализованное

турбине расширения (турбодетандер)

возвра-

том

энергии,

— внешнее охлаждение совместно

процессами

снижения давления

для

улучшения показате-

лей.

Иллюстрация представлена

на

рисунке ниже.

барабс)

Давление)

, Кривая точек

Критическая

зона

—-^

росы

Охлаждение

. \

РТ

расширение Л\

/иэоэнтропийное

^х / \

у/ '/

политропное^

J 1

у^ /

иэоэнтальпийное

-125

-10О -75

-50-25

0 25 50 75

Температура.

°С

Выбор процесса для конкретной задачи делает-

ся

зависимости

от:

— показателей каждого процесса,

— инвестиций, которые необходимо вложить,

— эксплуатационных расходов, которые

им

соот-

ветствуют.

2.4.7.3.2.

Внешнее охлаждение

Оно обычно используется для небольших расхо-

дов газа, особенно если

его

низкое давление

не

позволяет получить достаточное охлаждение

пу-

тем расширения газа (см. ниже рисунок "а>

Его используют также для регулирования точки

росы

по

углеводородам горючего газа (например:

снабжение газовой турбины).

Этот

тип

установки имеет преимущества,

т.к.

позволяет исключить или снизить восстановление

давления.

Большие инвестиции (холодильные установки)

повышенные эксплуатационные расходы (энергия

для сжатия охлаждающего флюида).

Ввод гликоля

ортабельный

Жидкость

а: внешнее охлажление

Ввод гликоля

Расширение

rLJ

Гликоль

насыщенный

Жидкость

Ь:

расширение

эффектом

Джоуна-Томона

—D

Осушка

Детандер

—CXJ

Г)

сз?

Внешний

холодильник

Жидкость

с:

турбо-детандер

Фазовая

диаграмма

(Р—Т).

Процессы

отвензинивания.

2.4.7.3.3.

Изоэнтальпийное расширение

2.4.7.3.3.1.

Область применения

ограничения

Этот процесс очень широко распространен,

когда

имеется достаточно большое начальное

342

ДОБЫЧА

И ПЕРЕРАБОТКА

давление. Диапазон производительности очень

широкий,

от нескольких

тысяч

до нескольких со-

тен

тысяч

•

(н)ч*

Самые

простые установки, называемые обычно

"Колд фрак" (см. рисунок "b" на стр. 342), использу-

ются для получения низких температур снижением

давления

с использованием теплообменника газ

теплый / газ холодный и обработки небольших рас-

ходов

газа.

Их главные преимущества следующие:

— установка несложная (например на разрабаты-

ваемом месторождении),

— небольшие инвестиции,

— нулевое энергетическое потребление, если нет

восстановления

давления

газа,

— осушка с использованием ингибирования (мета-

нол или гликоль),

—

обычные

материалы (углеродистая сталь).

И наоборот, имеются установки глубокой пере-

работки,

использующие дополнительно внешние

каскадные

холодильные

циклы, значительной про-

пускной

способности, которые позволяют извле-

кать бутан, пропан и даже этан.

Схема

установки

приведена ниже.

Этот тип установок характеризуется значитель-

ными инвестициями и энергетическими затратами.

Им предпочитают теперь процесс с политропным

расширением

и получением

энергии.

2.4.7.3.3.2. Оперативные меры предосторожности

Необходимо обеспечить хорошую осушку

газа,

чтобы

исключить образование гидратов в трубках

теплообменников.

Так же важен контроль чистоты

холодильных

агентов (пропан, этан).

2.4.7.3.4.

Политропное расширение

в турбине

Политропное расширение, осуществляемое в

турбине (турбодетандер), превращает внутреннюю

энергию

газа в работу и сопровождается получени-

ем холода.

Если

степень расширения большая, ко-

нечная

температура может

быть

очень

низкой.

2.4.7.3.4.1.

Области

применения

Имеющийся в наличии ассортимент мощностей

турбодетандеров от нескольких киловатт до 7 ме-

гаватт позволяет их использование в установках

отбензинивания различного размера.

Однако процесс с турбодетандером более при-

меним

для больших расходов газа (несколько мил-

лионов м

(н)

•

сут~

) и особенно, когда необходимо

добиться значительной степени извлечения

С.Г.Н.

(до

85% этана).

Применение низких температур требует глубо-

кой

осушки газа (молекулярными ситами).

Используемые материалы должны

быть

адапти-

рованы к уровню температур на различных участ-

ках установки.

2.4.7.3.4.2. Описание установки отбензинивания

Можно

рассматривать каждый

случай

как осо-

бенный,

в сущности не существует стандартной ус-

тановки.

Осушка

гам

молекулярными

ситами

ED-

Дроссельный

вентиль

Изоэнтальлийное расширение

внешнее охлаждение

Газ

на переработку Газ товарный

L / дебит

газа.

•

ч~

D Я вода охлаждения

\ \ дебит

жидкости,

•

ч~

д этан

СИ Температура, °С СЗ пропан

О Давление, бар изб

Схема

процесса

низкотемпературного

отбензиневания:

иэоэнтальпийное

расширение.

343