Исследование влияния технологических параметров на процессы низкотемпературной сепарации (стр. 6 из 9)

Для сравнения в табл.2 приведены результаты очистки газа изоэнтропийным способом (Δα_s) и дросселированием (Δα_D):

Δα_s = α₁-α_2S ; Δα_D = α₁-α_2D

где α_2S и α_2D — расчетные значения суммарной концентрации компонентов 3-9 для изоэнтропийного процесса, соответствующего расширению газа в идеальном турбодетандере, и для процесса дросселирования соответственно.

Разность концентраций целевых компонентов до и после очистки (Δα) по «3S»-технологии близка к значениям для изоэнтропийного процесса, в то время как для процесса дросселирования — значительно выше.

Рисунок 4. Схема экспериментального стенда.

1 - рабочий газ; 2 — теплообменник; 3 — жидкие компоненты;

4,9,10,14 — трубопроводы; 5 — смеситель;

б — входной отсек; 7 — сепарационный отсек;

8 — разделительный отсек; 11 — шнековый сепаратор;

12 — емкость для жидкости; 13 — уровнемер;

15 — трубы Вентури; 16 —дроссельные шайбы;

17 —расходомерные сопла; 18 — подача смеси на сжигание;

19 — турбинный расходомер; 20 — клапаны;

21 —- емкость с целевыми компонентами; 22 — сжатый азот;

23 — трубопровод для выхода жидкости.

Приборы: П1, П2 — пробоотборники; Т1-Т6 — термопары; Р1-Р10 — датчики давлений;

API, АР2 — датчики перепада давлений для труб Вентури

В сравнении с традиционными технологиями (JT-клапан — дроссель) установки «3S» при любых условиях работы превосходят по эффективности: выделение тяжелых углеводородов увеличивается не менее чем на 30% (притом же перепаде давления), а экономия компрессорных мощностей при решении задач подготовки газа к транспортировке достигает 50-70%, вследствие чего уменьшаются эксплуатационные издержки. Они эффективно работают и в таких условиях, когда JT-клапан неприменим.

На рис. 3 представлен график сравнительной эффективности «3S»-установки и JT-клапана при сепарации газового потока для одной из серий испытаний в дозвуковом режиме.

Рисунок 5. Степень извлечения тяжелых углеводородов по «3S» (эксперимент) и JT (расчет) – технологиям, %.

Каждой точке на этом графике соответствует результат испытания «3S»-установки. При этом соответствующее значение по вертикальной оси означает степень извлечения тяжелых углеводородов, достигнутую в этом эксперименте, а по горизонтальной оси — расчетную степень извлечения для JT-клапана притом же перепаде давления.

Уже сейчас (на ранней стадии развития технологии) схемы НТК с использованием «3S»-сепаратора превосходят по эффективности схемы с использованием турбодетандеров (изоэнтропийный процесс) в случае низкого и умеренного расхода газа и для достаточно богатых по содержанию соответствующих компонентов газов. На рис. 4 представлен сравнительный анализ использования двух таких схем с одинаковыми входными и выходными параметрами.

«3S»-Сепараторы можно эффективно использовать во многих ситуациях, когда турбодетандеры неприменимы по техническим (например, высокое входное давление) или экономическим (выделение пропан-бутанов на месторождениях малого и среднего объема) соображениям.

· «3S»-Технология обладает потенциалом использования при решении следующих задач газовой промышленности:

· подготовка газа к транспортировке (дегидратация и выделение тяжелых углеводородов);

· извлечение пропан-бутанов (LPG), H2S и CO₂, этана;

· сжижение метана.

№	Компонеты	Концентрация, % об.
		Пуск 1		Пуск 2		Пуск 3		Пуск 4		Пуск 5
		Т. 1	Т. 2	Т. 1	Т. 2	Т. 1	Т. 2	Т. 1	Т. 2	Т. 1	Т. 2
1	Метан	92,26	95,71	94,86	96,3	93,48	95,1	94,63	96,29	95,18	96,05
2	Этан+этилен	0,87	0,84	0,85	0,83	0,96	0,93	0,94	0,91	0,92	0,89
3	Пропан+пропилен	3,07	1,62	1,62	1,16	1,73	1,31	1,27	1,12	1,25	0,98
4	изо-Бутан	0,5	0,18	0,34	0,16	0,58	0,34	0,36	0,16	0,26	0,13
5	н-Бутан	1,05	0,31	0,73	0,3	1,02	0,52	0,68	0,3	0,57	0,27
6	н-Бутанен	0,02	0,01	0,01	0,004	<0,005	<0,003	<0,005	<0,003	<0,005	<0,005
7	изо-Бутен	0,01	<0,003	0,005	<0,003	<0,005	<0,003	<0,005	<0,003	<0,005	<0,005
8	цис-Бутен	0,04	0,01	0,03	0,01	0,02	0,01	0,02	0,01	0,02	<0,005
9	Метил-бутен+транс-бутен	<0,003	0,02	<0,003	0,03	0,01	0,03	<0,005	0,02	<0,005
10	Кислород+аргон	1,19	0,43	0,75	0,37	0,33	0,76	0,88	0,36	0,61	0,44
11	Азот	0,92	0,84	0,74	0,82	0,8	0,97	1,2	0,8	1,12	1,18
12	Диоксид углерода (СО2)	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05

Таблица 6. Компонентный состав газа до и после сепарационной отчистки.

В настоящее время созданы и испытаны установки, способные эффективно извлекать углеводороды С₅₊ и С₃₊. Ведутся испытания «3S»-установки, предназначенной для осушки природного газа от паров воды. Проводятся интенсивные экспериментальные исследования по дальнейшему повышению эффективности «3S»-установок для выделения С3+ и созданию установки для выделения этана.

На основе предлагаемой технологии в сочетании с традиционным оборудованием (теплообменники, газожидкостные сепараторы, холодильники, дистилляционные и ректификационные колонны и т.д.) созданы высокоэффективные схемы низкотемпературной конденсации, которые можно использовать на промыслах и газоперерабатывающих заводах, в том числе при переработке газа на морских платформах.

«3S»-Технологии имеют некоторые преимущества по сравнению с традиционными методами очистки природного газа:

· малогабаритность и, как следствие, — возможность размещения в достаточно ограниченном объеме, легкого включения в комплекс другого оборудования, снижение стоимости монтажа;

· низкие капитальные и эксплуатационные затраты;

· экологическая безопасность;

· отсутствие движущихся деталей;

· отсутствие необходимости постоянного обслуживания;

· возможность использования энергии пласта.

Достигнутые результаты позволяют говорить о том, что технологии с использованием «3S»-сепараторов превзойдут эффективность соответствующих комплексов, основанных на турбодетандерах, в широком диапазоне возможных применений, в том числе при выделении этановой фракции.

4. Экспериментальная часть

4.1. Описание технологического процесса и схемы установки УКПГ.

Продукция скважин с узла входа шлейфов поступает на первую ступень сепарации в вертикальный сепаратор С-1 через электроприводной кран ЭКП-6 и регулирующий клапан давления КР-1, который поддерживает давление «после себя». Регулирующий клапан КР-1 прямого действия обеспечивает стабильное давление на входе в сепаратор первой ступени С-1 модуля подготовки газа.