При абсорбционном методе осушки природного газа используют

Вопрос 21. Подготовка газа абсорбционным и адсорбционным способом. Технология. Абсорбенты. Десорбция.

Абсорбция— удаление влаги (жидких компонентов) с помощью жидких поглотителей. Извлекаем пары влаги с помощью жидких сорбентов (спирты: метанол-технический спирт; гликоли: моноэтиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль)

Для осушки газа в качестве абсорбента применяются моноэтиленгликоль(МЭГ), диэтиленгликоль (ДЭГ), триэтиленгликоль(ТЭГ). Преимущество ДЭГа перед ТЭГом — меньшая склонность к пенообразованию при содержании в газе углеводородного кон­денсата. Кроме того, ДЭГ обеспечивает лучшее разделение си­стемы вода — углеводороды. Однако ТЭГ обеспечивает высокую степень осушки, что приводит к большему снижению температу­ры. ТЭГ имеет более высокую температуру разложения, чем ДЭГ. Следовательно, ТЭГ можно нагревать до более высокой температуры и регенерацию его проводить без вакуума. Гликоли в чистом виде не вызывают коррозии углеродистых сталей. Однако при перегреве во время регенерации происходит их термическое разложение с образованием окиси этилена и воды. Окись этилена вызывает коррозию металла.

Процесс абсорбции применяется для извлечения из газа водяных паров и тяжелых углеводородов. Метод основан на способности минеральных масел поглощать из природного газа преимущественно тяжелые углеводороды и отдавать их при нагревании. Для осушки газа в качестве абсорбента используются гликоли, а для извлечения тяжелых углеводородов — углеводородные жидкости. В качестве поглотителя используют соляровое масло, керосин, лигроин и более тяжелые фракции самого добываемого конденсата.

Процесс абсорбции осуществляется в вертикальном цилинд­рическом сосуде — абсорбере. Газ и абсорбент контактируют на тарелках, смонтированных внутри аппарата, перемещаясь противотоком: газ поднимается снизу вверх, а абсорбент стекает сверху вниз. Абсорбент по мере своего движения насыщается поглощаемыми им компонентами или влагой и через низ колон­ны подается на регенерацию. В первой поглотительной колонне газ, двигающийся кверху, орошается стекающим по стенкам абсорбентом, отдает ему тяжелые углеводороды и направляются по назначению. Насыщенный абсорбент поступает через теплообменник в десорбер, где из него выпариваются поглощенные углеводороды. Восстановленное масло, отдавшее тепло в теплообменниках и холодильниках, с помощью насоса возвращается в поглотительную колонну. Пары тяжелых углеводородов улавливается в верхней части десорбера, конденсируются и направляются на дальнейшую переработку. Часть конденсата возвращается в колонну для улавливания и осаждения паров поглотителя. С верха колонны уходит осушенный газ.

Абсорбционные установки, полностью автоматизированные, обеспечивают достаточно полное извлечение конденсата из природного газа.

Эффективность абсорбции зависит от температуры и давления, числа тарелок в абсорбере, количества и качества аб­сорбента.

Моноэтаноламиновый процесс отличается высокой экономичностью.

Абсорбенты для сушки должны обладать:

1. высокой взаиморастворимостью с водой
2. простотой и стабильностью при регенерации
3. относительно низкой вязкостью и упругостью пород
4. низкой коррозионной способностью
5. незначитель­ной растворяющей способностью по отношению к газам и угле­водородным жидкостям
6. отсутствием способности к образованию пен и эмульсий.

Абсорбционные методы очистки бывают нескольких видов:

• методы, в которых поглощение кислых компонентов происходит за счет их физического растворения
• методы, в которых поглощение происходит также за счет химической реакции.

б – очищенный газ 4 — теплообменник

в – кислый газ 5 — десорбер

1 – абсорбер 6 — кипятильник

2, 8 – холодильники 9 — конденсатосбор

Адсорбция – удаление влаги с помощью твердых поглотителей. Адсорбционные процессы применяются на месторождениях природных газов, когда требуется глубокое охлаждение газа для извлечения влаги и тяжелых углеводородов. Адсорбционный метод основан на избирательном свойстве твердых пористых веществ (адсорбентов) поглощать газы. С помощью адсорбционных установок кроме осушки газа улавливают конденсат у\в. Одним из важных преимуществ адсорбции является то, что не требуется предварительной осушки газа, так как твердые (гидрофильные) адсорбенты хорошо адсорбируют и влагу. Основным преимуществом адсорбционного способа осушки является обеспечение более низкой температуры, точки росы по сравнению с другими методами подготовки.

В качестве адсорбента используют твер­дые пористые вещества, обладающие большой удельной поверх­ностью. Используются твердые сорбенты: бокситы; активированный уголь, изготовленный из твердых пород дерева и из косточек плодов некоторых фруктовых деревьев; силикагели; цеолиты (молекулярные сита) и т.д.

Сущность адсорбции состоит в концентрировании вещества на поверхности или в объеме микропор твердого тела. Таким образом, в этих капиллярных порах, размеры которых соизмеримы с размерами молекул адсорбируемого вещества, под влиянием сил межмолекулярного взаимодействия происходит концентрация вещества. На тарелках насыпаны гранулы сорбента. Чем мельче гранулы, тем лучше процесс. Сорбент насыщается жидкостью, газ выходит из адсорбера. Ставим 2 адсорбера (один на осушку, другой на десорбцию). Давление корректируем с помощью компрессоров.

Адсорбционные методы извлечения конденсата отличаются прерывистостью процесса. Эти методы обеспечивают глубокое извлечение тяжелых углеводородов и примесей газа, например сероводорода.

При осушке газа твердыми поглотителями одновременно улавливаются пары тяжелых углеводородов, что затрудняет работу установки.

Применяют комбинированные системы, в которых одновременно происходят два процесса: осушка газа и выделение конденсата.

Требования к абсорбентам:

3)Малое сопротивление потоку газа

4)Высокая механическая прочность,предотвращающ. дробление и расширение поглотителя

6)Недеформирование в зависимости от t и степени насыщения (небольшими объемными изменениями в зависимости от температуры и степени насыщенности).

К оличество адсорбента определяются так:

Десорбция основана на том, что при повышении температуры увеличивается энергия адсорбированных молекул и они могут освобождаться от адсорбента. Наиболее благоприятны для этого температуры 200—300 °С.

Адсорбционная установка имеет два или более адсорберов. Адсорбция и десорбция осуществляются непосредственно в одном и том же аппарате. В момент насыщения адсорбента влагой в одном из адсорберов в другом происходят десорбция и охлаждение. Процесс протекает последовательно по мере насыщения влагой адсорбента в колонне.

Продолжительность циклов насыщения, регенерации и охлаждения адсорбента определяется временем, необходимым для его регенерации. Обычно цикл насыщения длится 10—20 ч, а цикл регенерации 4-8 ч. Цикл охлаждения применяется только в тех случаях, если адсорбент не успевает охлаждаться самим газом, поступающим на осушку.

Для переработки газов с небольшим содержанием углеводородов (С₃Н₈ С₄Н₁₀, C₅H₁₂) экономичен процесс короткоцикловой адсорбции. Время каждого цикла (адсорбция, десорбция и регенерация) в установках занимает 11—30 мин.

Технологическая схема адсорбционной осушки газа:



1 сепаратор;

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

Читайте также:  Люблю фотографировать природу перевод