Осушка природных углеводородных газов
Наличие паров воды в углеводородных газах связано с контактом газа и воды в пластовых условиях, а также с условиями их последующей обработки (сепарации, очистки от примесей и др.).
Обычно тяжелые углеводородные газы при тех же условиях содержат паров воды меньше, чем легкие. Наличие в газе Н2S и СО2 увеличивает содержание паров воды, а наличие азота — уменьшает.
Влагоемкость (влагосодержание) газа — это количество паров воды (в г/м 3 ) в состоянии их насыщения при данных температуре и давлении.
Абсолютная влажность газа — это фактическое содержание паров воды (в г/м 3 газа).
Относительная влажность – это отношение массы водяного пара, фактически находящегося в газовой смеси, к массе насыщенного пара, который мог бы находиться в данном объеме при тех же давлении и температуре, т.е. это отношение абсолютной влажности к влагосодержанию. Относительную влажность также выражают отношением парциального давления водяных паров в газе к давлению насыщенного пара при той же температуре.
Осушка газа — это процесс удаления из него влаги, т. е. снижение абсолютной и относительной влажности. Обычно глубина осушки (остаточное содержание влаги) регламентируется точкой росы.
Точка росы — это температура при данном давлении, при которой пары воды приходят в состояние насыщения, т.е. это наивысшая температура, при которой при данном давлении и составе газа могут конденсироваться капли влаги. Чем глубже осушка, тем ниже точка росы, которая обычно составляет, в зависимости от последующего назначения газа, от — 20 до — 70 °С.
Реже этот показатель может определяться как давление, при котором происходит начало конденсации водяных паров при заданной температуре, называется в этом случае точкой росы газа по давлению.
Точка росы по углеводородам — характеризует конденсацию углеводородов из газа. Этот показатель может быть при постоянном давлении (температура точки росы) и при постоянной температуре (давление точки росы).
Абсолютная точка росы — это температура, при которой из газа начинает выделяться жидкая фаза.
Депрессия точки росы — это разность точек росы влажного и осушенного газа.
Присутствие в газе влаги нежелательно (а иногда опасно) для процесса его транспортировки, поскольку влага может выпадать в чистом виде или в виде гидратов с углеводородами, приводя к осложнениям в работе систем транспортного устройства. Нежелательна влага в газе, если последующая его переработка ведется при низких температурах, при этом точка его росы должна быть ниже температур технологической переработки газа. Влага может также отравлять ряд катализаторов, используемых при дальнейшей переработке газа.
Степень осушки газа (депрессия точка росы) задается в зависимости от того, куда предполагается направлять газ — потребителю или на дальнейшую переработку. Если газ направляют потребителю, то выбор точки росы осушенного газа осуществляют исходя из того, чтобы точка росы газа по влаге была на несколько градусов ниже минимальной температуры, до которой газ может охлаждаться в процессе транспортировки, во избежание конденсации влаги и образования жидкостных пробок в трубопроводе. Если же газ предполагается направлять на дальнейшую переработку, например на разделение методом низкотемпературной конденсации или ректификации, то точка росы осушенного газа задается исходя из предполагаемой рабочей температуры последующих стадий переработки.
Источник
Осушка природных углеводородных газов
Наличие паров воды в углеводородных газах связано с контактом газа и воды в пластовых условиях, а также с условиями их последующей обработки (сепарации, очистки от примесей и др.).
Обычно тяжелые углеводородные газы при тех же условиях содержат паров воды меньше, чем легкие. Наличие в газе Н2S и СО2 увеличивает содержание паров воды, а наличие азота — уменьшает.
Влагоемкость (влагосодержание) газа — это количество паров воды (в г/м 3 ) в состоянии их насыщения при данных температуре и давлении.
Абсолютная влажность газа — это фактическое содержание паров воды (в г/м 3 газа).
Относительная влажность – это отношение массы водяного пара, фактически находящегося в газовой смеси, к массе насыщенного пара, который мог бы находиться в данном объеме при тех же давлении и температуре, т.е. это отношение абсолютной влажности к влагосодержанию. Относительную влажность также выражают отношением парциального давления водяных паров в газе к давлению насыщенного пара при той же температуре.
Осушка газа — это процесс удаления из него влаги, т. е. снижение абсолютной и относительной влажности. Обычно глубина осушки (остаточное содержание влаги) регламентируется точкой росы.
Точка росы — это температура при данном давлении, при которой пары воды приходят в состояние насыщения, т.е. это наивысшая температура, при которой при данном давлении и составе газа могут конденсироваться капли влаги. Чем глубже осушка, тем ниже точка росы, которая обычно составляет, в зависимости от последующего назначения газа, от — 20 до — 70 °С.
Реже этот показатель может определяться как давление, при котором происходит начало конденсации водяных паров при заданной температуре, называется в этом случае точкой росы газа по давлению.
Точка росы по углеводородам — характеризует конденсацию углеводородов из газа. Этот показатель может быть при постоянном давлении (температура точки росы) и при постоянной температуре (давление точки росы).
Абсолютная точка росы — это температура, при которой из газа начинает выделяться жидкая фаза.
Депрессия точки росы — это разность точек росы влажного и осушенного газа.
Присутствие в газе влаги нежелательно (а иногда опасно) для процесса его транспортировки, поскольку влага может выпадать в чистом виде или в виде гидратов с углеводородами, приводя к осложнениям в работе систем транспортного устройства. Нежелательна влага в газе, если последующая его переработка ведется при низких температурах, при этом точка его росы должна быть ниже температур технологической переработки газа. Влага может также отравлять ряд катализаторов, используемых при дальнейшей переработке газа.
Степень осушки газа (депрессия точка росы) задается в зависимости от того, куда предполагается направлять газ — потребителю или на дальнейшую переработку. Если газ направляют потребителю, то выбор точки росы осушенного газа осуществляют исходя из того, чтобы точка росы газа по влаге была на несколько градусов ниже минимальной температуры, до которой газ может охлаждаться в процессе транспортировки, во избежание конденсации влаги и образования жидкостных пробок в трубопроводе. Если же газ предполагается направлять на дальнейшую переработку, например на разделение методом низкотемпературной конденсации или ректификации, то точка росы осушенного газа задается исходя из предполагаемой рабочей температуры последующих стадий переработки.
Источник
2.Осушка углеводородных (природных) газов
Осушка углеводородного (природного) газа осуществляется после предварительной очистки от капельной влаги и механических примесей в газосепораторах, а также удалении агрессивных примесей, при их наличии.
Осушкой называется процесс удаления воды, находящейся в углеводородном (природном) газе в парообразном состоянии. Общепризнано, что осушка газа является необходимым условием для обеспечения бесперебойной работы магистральных газопроводов. Она предотвращает образование гидратов и уменьшает коррозию, а это в свою очередь увеличивает срок службы оборудования и снижает энергетические затраты на их удаление.
Степень осушки газа определяется не только возможностью конденсации воды, но и образованием гидратов газа. В задачу осушки не входит удаление из газа всей парообразной влаги, это стоило бы дорого, да в этом и нет необходимости. Достаточно удалить такое количество влаги, чтобы при последующем транспортировании газа, его переработке и использовании оставшиеся пары воды при соответствующих давлениях и температурах не могли сконденсироваться или образовать гидраты.
Разделение пластовой продукции газоконденсатных месторождений на фракции производятся на газоперерабатывающих заводах и промысловых установках с применением абсорбционных, адсорбционных, хемосорбционных, конденсационных и других тепломассообменных процессов. Они строятся в местах скопления большого количества газа, чаще всего на территориях отдельных компрессорных станций, промысловых газораспределительных станциях и подземных хранилищ газа, откуда газ направляется по магистральным газопроводам к различным потребителям [102].
В настоящее время основная добыча газа (более 90 %) на северных месторождениях России, осуществляется за счет разработки чисто газовых залежей, главным образом, сеноманского продуктивного горизонта: достаточно упомянуть только такие уникальные месторождения-супергиганты, как Медвежье, Уренгойское и Ямбурское. В стадии проектирования разработки находится ряд крупных чисто газовых месторождений Западной Сибири и полуострова Ямал, намеченных к освоению уже в ближайшие годы. Углеводородный (природный) газ этих месторождений метанового типа: содержание метана доходит до 98-99 об. %, иногда встречаются залежи с примесью азота (обычно не более 1,0 об. %), тогда как более тяжелые компоненты (С2+) находятся только в следовых количествах [41].
Промысловая подготовка сеноманских газов к дальнему транспорту осуществляется в настоящее время по двум основным (и конкурирующим между собой) технологиям [41]:
— Адсорбционная осушка – это поглощение вещества поверхностью твердого поглотителя, называемого адсорбентом [40].
На установках адсорбционной осушки газа основным аппаратом является адсорбер. Его работа, состоит из трех периодов: осушки газа, регенерации и охлаждения адсорбента. Для осуществления непрерывного процесса необходимо, чтобы на установке было как минимум два аппарата: в одном проводится осушка газа, в другом – тепловая регенерация адсорбента и затем его охлаждение [37, 39, 60].
Данный метод осушки газа происходит с использованием твердых сорбентов влаги – селикагеля, цеолитов и др. (установки адсорбционной осушки газа эксплуатируются на месторождении Медвежье с 1972 г.) [41]
— Абсорбционная осушка – это избирательное поглощение газов или паров жидкими поглотителями – абсорбентами. При этом происходит переход вещества или группы веществ из газовой или паровой фазы в жидкую. Абсорбция – избирательный и обратимый процесс. Переход растворенного вещества из жидкой фазы в паровую или газовую называется десорбцией. Обычно оба процесса объединяются в один производственный процесс [37, 39, 40, 105, 107].
Абсорбционная осушка осуществляется с применением концентрированных водных растворов гликолей: диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ), в меньшей степени этиленгиколь [41, 68].
Сравнение адсорбционной и абсорбционной технологий в [41] показывает, что их технико-экономические показатели довольно близки и оба варианта технологии осушки газа могут использоваться в промысловых условиях практически одинаково успешно.
Осушка газа может происходить также физическими и химическими способами [68]. Эти методы получили небольшое распространение, поэтому не
В настоящее время наибольшее распространение в России получил абсорбционный метод с применением ДЭГа в качестве основного сорбента, тогда как за рубежом чаще всего используют более эффективный осушитель ТЭГ. Выбор в пользу ДЭГ в свое время мотивировался наличием собственной промышленной базы на химических производствах [41].
На рисунке 1.3 представлена технологическая схема осушки углеводородного (природного) газа методом абсорбции.
Рисунок 1.3 – Технологическая схема осушки природного газа: 1 – первичный сепаратор; 2 – контактор; 3 – сепаратор; 4 – абсорбер; 5 – регенератор; 6 – холодильник; 7-10 – линии подачи; 11 – испаритель; 12 – выветриватель; 13 – теплообменник; 14 – емкость [63].
Сырой газ из скважины подают на первичную сепарацию в сепаратор 1, где от газа отделяется капельная влага, после чего газ с унесенной со стадии первичной сепарации капельной влагой, содержащей растворенные в ней соли, подают в контактор 2, где осуществляется его контактирование с отпаренной и сконденсированной на стадии регенерации водой. Далее газ поступает на сепарацию в сепаратор 3, а затем на осушку в абсорбер 4. Насыщенный влагой абсорбент из абсорбера 4 подают на регенерацию в регенератор 5. Сухой газ поступает в магистральный трубопровод. Регенерация абсорбента осуществляется методом ректификации (ректификация – процесс разделения бинарных или многокомпонентных жидких смесей на практически чистые компоненты или фракции, обогащенные низкокипящим и высококипящими компонентами). Выделенные из абсорбента пары влаги конденсируются в холодильнике 6 и попадают в контактор 2, a регенерированный абсорбент подают на осушку газа в абсорбер 4 [63, 105].
Источник