Очистка газа от пыли и механических примесей (стр. 2 из 2)

2. Универсальная схема установки низкотемпературной сепарации природного газа

Рис. 2. Универсальная схема установки низкотемпературной сепарации природного газа.1 - шлейф; 2 - влагоотбойник; 3 - теплообменник; 4 - гидратоуловитель; 5 - штуцер; 6 - сепаратор; 7 - конденсатосборник; 8 - выкидная (шлемовая) труба сепаратора: 9 - метанольница.

На рис. 2 приведена "универсальная схема" установки низкотемпературной сепарации, которая получила преимущественное распространение на газоконденсатных промыслах и в которой учтены недостатки элементарной высоконапорной схемы НТС.

Газ высокого давления по шлейфу 1 (способному выдержать это давление) подходит к установке. Но прежде чем попасть в сепаратор, газ проходит во влагоотбойнике 2 предварительную очистку. В результате этой очистки от сырого газа высокого давления отделяется вся капельная влага, которая обычно состоит из конденсата и воды. Эта капельная влага образовалась вследствие падения температуры и давления газа, проделавшего путь в несколько километров от призабойной зоны пласта через скважину, шлейф к установке.

Очистившись во влагоотбойнике от жидкости, газ попадает в теплообменник 3. Теплообменник в универсальной схеме НТС играет очень большую роль: в нем сырой газ высокого давления охлаждается холодным газом, идущим из сепаратора, и подходит к штуцеру с более низкой температурой. Вследствие этого даже при относительно небольших перепадах давления до и после штуцера в сепараторе установки будет получаться сравнительно низкая температура.

Пройдя теплообменник 3, сырой газ, охладившись еще более, снова выделяет жидкость, состоящую из воды и конденсата.

Некоторые авторы считают необходимым выделившуюся в теплообменнике влагу отделить в гидратоуловителе 4 (влагоотбойнике) и только после этого подать сырой газ к дросселю; другие полагают, что особой необходимости в гидратоуловителе 4 нет и ряд схем может обходиться без него.

Между влагоотбойником 2 и теплообменником 3 показан бачок 9, который соединен со шлейфом 1 трубопроводом небольшого диаметра. Бачок 9 кристаллогидратов в природном газе от температуры и давления, (метанольница), как правило, заполнен сорбентами: метанолом или диэтиленгликолем (ДЭГ), один из которых (метанол) снижает температуру образования кристаллогидратов и разлагает уже образовавшиеся, а другой поглощает воду и этим исключает возможность образования кристаллогидратов (но не разлагает их). Следовательно, если не инжектировать указанные выше сорбенты, то в теплообменнике не удастся значительно снизить температуру ниже температуру газа, а, следовательно, в сепараторе может не произойти необходимое понижение температуры.

При движении газа по теплообменнику температура его падает, в результате чего в самом теплообменнике из газа начнут выпадать вода в капельно жидкой фазе и конденсат высококипящих углеводородов, которые начнут достаточно активно смешиваться с метанолом или ДЭГ.

Аппарат 4 правильно назвать гидратоуловителем и согласно этому названию его назначение должно в основном заключаться в том, чтобы улавливать кристаллогидраты (а не только жидкость), которые могут образоваться в теплообменнике и которые, если не будут удалены из газовой струи, обязательно забьют штуцер перед сепаратором, что вызовет перебой в работе установки.

Ввиду того, что для промыслов особенно опасны мгновенные остановки скважин, вызванные перекрытием штуцерных каналов, совершенно необходимо, чтобы движущиеся с газовой струей куски кристаллогидратов обязательно улавливались каким-либо аппаратом. На рис.5 дается схематический чертеж такого аппарата, который правильней назвать гидратной ловушкой. Пройдя гидратоуловитель 4 (см. рис.3), газ подходит к штуцеру, в котором, внезапно изменяя скорость, он теряет часть своей энергии, в результате чего снижает температуру и давление.

В низкотемпературном сепараторе (принцип работы которого в самых общих чертах был описан в предыдущем разделе) из газа благодаря снижению его температуры начинают мгновенно выделяться в жидкой фазе вода и высококипящие углеводороды. В те же мгновения метан, этан и частично пропан, соединяясь с капельками воды, образуют кристаллики гидратов, которые в виде мельчайших льдинок или снежинок заполняют объем сепаратора

Рис. 3. Гидратоуловитель.1 - шлейф; 2 - корпус; 3 - выкидная труба; 4 - предохранительная сетка;.5 - линия сброса конденсата; 6 - -паровая рубашка.

В результате осаждения кристаллогидратов и конденсата газ, выходящий из сепаратора, будет в значительной степени осушен и из него должны отделиться все углеводороды, которые согласно законам ретроградной или прямой конденсации должны были в данных термодинамических условиях превратиться в жидкую фазу. Естественно, что такой очищенный газ будет удобно транспортировать по магистральным газопроводам на дальние расстояния.

Согласно схеме установки холодный газ из сепаратора направляется не прямо в газопровод, а в теплообменник, в котором он, отдавая свой холод сырому газу, нагревается сам и снижает температуру последнего до необходимых пределов; только после этого он поступает в магистральный газопровод. Такой путь очищенного газа весьма рационален, поскольку холодный очищенный и сухой газ, нагреваясь в кожухе теплообменника, будет благотворно влиять на работу газосборных коллекторов и не нарушать их теплового режима, что особенно важно.

Так заканчивается путь газа при низкотемпературной сепарации. Проследим теперь путь конденсата. Конденсат вместе с кристаллогидратами, опускаясь под действием силы тяжести, попадает или в нижнюю часть сепаратора, или конденсатосборник, находящуюся под сепаратором.

В конденсатосборнике имеется теплообменник, который обогревается или при помощи посторонних теплоносителей (пар, отходящие газы, горячая вода и т.д.), или тем же горячим сырым газом. Теплообменник поддерживает в конденсатосборнике температуру, необходимую для разложения кристаллогидратов, и таким образом избавляет установку от твердых кристаллогидратов. Из конденсатосборника вода, образовавшаяся в результате разложения кристаллогидратов, вместе с конденсатом эвакуируется через конденсатосборные сети в промысловые конденсатохранилища, где конденсат отстаивается от воды и направляется к месту потребления или переработки, а вода сливается в канализацию. Водные растворы диэтиленгликоля представляют особенно большую ценность, поскольку они содержат большое количество ДЭГ, поэтому их обязательно регенерируют. В результате регенерации воду отгоняют и получают чистый ДЭГ, способный снова пойти в работу. Расходы его значительно уменьшаются, что существенно повышает экономическую эффективность процесса НТС. Аналогичный процесс можно провести и с водными растворами метанола. [2, с.34]

Заключение

Таким образом, общепринятой схемы разделения углеводородных газов нет, в каждом индивидуальном случае в зависимости от состава исходного газа, степени извлечения и чистоты целевых компонентов, производительности установки и многих других факторов на основании технико-экономического анализа может быть выбрана оптимальная схема разделения. Ввиду очень большого количества независимых переменных, к которым относятся технологические параметры процесса, конструктивные характеристики оборудования, метод газоразделения и тип схемы, характеризующийся порядком включения отдельных элементов схемы и их числом, они могут быть выбраны только с помощью электронных вычислительных машин дискретного счета. Метод сепарации является перспективным направлением переработки жидких углеводородов (конденсатов), представляющих для химической промышленности особо ценное сырье.

Перечень ссылок

1. Кэмпбел Д.М. Очистка и переработка природного газа. М.: Недра, 1977. - 349с.

2. Саркисьянц Г.А. Переработка и использование газов. М.: Гостоптехиздат, 1962. - 156с.