Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Давление, при котором кипит метан в каскадной ступени замкнутого метанового цикла, определяется, исходя из следующих соображений. При увеличении давления возрастает температура охлаждения природного газа жидким метаном и уменьшается степень сжижения природного газа. Так, например, если метан в последней ступени кипит при 2 МПа, сжижается примерно 90 — 93 % природного газа. [31]
Аппараты воздушного охлаждения предназначены для работы на открытом воздухе в районах с умеренным и холодным климатом. Различают конструкции АВО для охлаждения природного газа, для охлаждения природного газа и конденсата, для охлаждения воды. [32]
В процессе подготовки к транспортировке природный газ проходит несколько ступеней сепарации, в которых жидкая фаза отделяется от газожидкостной смеси. В последующих ступенях сепарации выделяется конденсат, полученный при охлаждении природного газа . Число ступеней сепарации зависит как от потенциального содержания конденсата в газе, так и от глубины охлаждения. [33]
Дополнительное обогащение газовой фазы гелием производится в трубном пространстве дефлегматора 4, в межтрубном пространстве которого кипит жидкий азот. Эта смесь при температуре 88 К поступает в теплообменник 1 для охлаждения природного газа и под давлением 0 38 — 1 21 МПа выводится из установки. Необходимое количество жидкого азота, используемого в дефлегматоре 4 и для покрытия холодопотерь в установке, получают в азотном циркуляционном цикле. Газообразный азот, сжатый в компрессоре до р 4 14 МПа, охлаждается в теплообменнике 8 до 178 К, после чего часть его последовательно расширяется в двух турбодетандерах 7 и после смешения с потоком газообразного азота, выходящего из сепаратора 5, направляется в теплообменник 6 для охлаждения второго потока сжатого азота. Поток газообразного азота низкого давления после прохождения через теплообменники б и 8, в которых он подогревается до температуры, близкой к температуре окружающей среды, поступает в азотный компрессор. [34]
Природный газ смешивается с водородом, поступающим из отделения компримирования водорода при постоянном соотношении. Метано-водородная смесь проходит межтрубное пространство рекуператора /, где нагревается до температуры 220 — 250 С за счет охлаждения природного газа , проходящего по трубам. Далее смесь газов нагревается в подогревателе 2 ди-фенильной смесью ( ДФС) до температуры 280 — 300 С и поступает в нижнюю часть контактного аппарата 3, который предназначен для очистки природного газа от соединений серы. Он представляет собой аппарат колонного типа, заполненный поглотителем, на котором происходит очистка газа от сероводорода и этилмеркаптана, и никель-хромовым катализатором для очистки от тяжелых сернистых соединений. [35]
Система транспортировки природного газа в охлажденном состоянии включает головной завод охлаждения и узел осушки, а также промежуточную станцию охлаждения природного газа , предназначенную для компенсации потерь давления и холода при передаче газа по магистральному трубопроводу на дальние расстояния. [36]
Технологическая схема подготовки газа с турбодетандером и компрессором рассматривалась выше как некоторое изящное и эффективное обобщение стандартной схемы НТС, позволяющее расширить возможности низкотемпературной технологии, создать предпосылки для увеличения степени извлечения не только тяжелых, но и легких углеводородов, а также обеспечить достаточно длительный период эксплуатации установок без их реконструкции. Однако принципиально может быть предложена еще более оригинальная, хотя до сих пор теоретически и технологически слабо проработанная, так называемая газодинамическая технология охлаждения природного газа [265, 266], в которой два процесса ( в идеализированном варианте: изоэнтропийное расширение с последующим изоэнтропийным сжатием) совмещаются в одном аппарате. Суть технологии состоит в следующем. Закрученный поток газа расширяется в ( звуковом или сверхзвуковом) сопле, при этом принципиально могут быть достигнуты и очень низкие температуры — ( — 50) — ( — 80) С и ниже. [37]
В криогенном блоке поток таза предварительно охлаждается в теплообменнике 1 продуктами разделения и затем в теплообменнике 2 кипящим пропаном до температуры 228 К. Тяжелые углеводороды, выводимые из сепаратора в количестве 3220 л / мин, направляются затем на отдельную установку для переработки на пропан, бутан и легкие фракции, что способствует повышению технико-экономической эффективности всей установки. При охлаждении природного газа в теплообменнике 4 испаряющимся метаном температура газа понижается до 172 К и до 95 % исходного газа сжижается. При этом в образовавшемся конденсате растворяется до 45 % гелия, содержащегося в исходном газе. Отпарка гелия производится в отпарной колонне 6, в верхнюю часть которой подается образовавшийся конденсат. Жидкость, собирающаяся в кубе колонны, содержит не более 0 001 % молярной доли гелия. [38]
Поршневой компрессор первой ступени 15 сжимает пары аммиака ( NH3), поступающего из испарителя-холодильника 12, до 0 5 МПа, в результате чего температура их увеличивается от 13 до 60 С. С температурой 40 С пары NH3 поступают на прием второй ступени поршневых компрессоров 19 и сжимаются до 1 5 МПа, в результате чего температура их увеличивается до 85 С. Затем жидкий NH3 редуцируется штуцером 23 до давления 0 17 МПа и превращается ( испаряется) в холодные пары с температурой — 23 С, которые по трубопроводу 24 подаются снова в испаритель-холодильник 12 для охлаждения природного газа , протекающего через испаритель. После чего цикл снова повторяется. [39]
В сепараторах удается выделить до 55 % содержащегося в газе конденсата. На газоконденсатных месторождениях с высоким пластовым давлением находят применение установки низкотемпературной сепарации ( рис. 223), в которых для отделения конденсата используется эффект охлаждения газа при резком перепаде давлений на штуцере. Понижение температуры обусловлено эффектом Джоуля — Томсона. Коэффициент охлаждения дросселируемого природного газа в среднем составляет 0 3 С на 1 бар перепада давлений. [41]
Низкотемпературная технология широко применяется при сжижении природного газа. Сжижение больших количеств природного газа производят по трехкаскадному или однокаскадному циклу. В трех-каскадном цикле природный газ последовательно охлаждается жидкими пропаном, этиленом и метаном до сжижения. В однокаскадном цикле для охлаждения природного газа применяют смесь жидких метана с азотом. [42]
Низкотемпературная технология широко применяется при сжижении природного газа. Сжижение больших количеств природного газа производят по трехкаскадному или однокаскадному циклу. В трехкас-кадном цикле природный газ последовательно охлаждается жидким пропаном, этиленом и метаном до сжижения. В однокаскадном цикле для охлаждения природного газа применяют смесь жидких метана и азота. [43]
Для охлаждения газа до температуры 273 К и ниже можно использовать компрессионные холодильные установки, однако в настоящее время их в промышленной эксплуатации практически не используют. В этом случае эффективно используют продукты сгорания турбин, и за счет тепла отходящих газов проводят охлаждение транспортируемого газа, что значительно повышает коэффициент использования топливного газа. Однако выпускаемые абсорбционные холодильники имеют относительно небольшую тепловую производительность и для охлаждения природного газа их практически не применяют. [44]
В настоящее время применяются компрессоры: поршневые — газомоторные и газотурбинные. Мощность газомоторных компрессоров составляет 1000 л. с., производительность 15000 — 40000 м3 / час. Газотурбинные компрессоры изготовляются еще большей мощности и ( Производительности. Приводятся в действие компрессоры от газовой турбины, топливом для которой служит природный газ. Компрессорные станции, кроме компрессоров, оборудованы еще газоочистительными сооружениями, холодильными установками для охлаждения природного газа после сжатия и многочисленными вспомогательными устройствами. [45]
Источник
Охлаждение газа
ОХЛАЖДЕНИЕ ГАЗА (а. gas соoling; н. Gasabkohlung; Gaskohlung; ф. refroidissement du gaz; и. refrigeracion de gas, enfriamiento de gas) — понижение температуры перекачиваемого газа на газовых сборных пунктах и компрессорных станциях магистральных газопроводов, подземных хранилищ газа, газоперерабатывающих заводах.
Охлаждение газа производят между ступенями сжатия компрессорных агрегатов и на выходе из компрессорной станции. Межступенчатые холодильники для охлаждения газа обеспечивают определённую температуру газа на входе в последующую ступень компримирования, массовая производительность которой будет тем выше, чем ниже температура всасываемого газа.
Энергия, необходимая для охлаждения газа, зависит от количества отводимого от газа тепла и способа охлаждения. Охлаждение газа производят до температуры, превышающей на 10-15 К температуру атмосферного воздуха, с помощью теплообменных агрегатов водяного или воздушного охлаждения газа или до температуры 271 К с целью ограничения теплового воздействия в районах прокладки трубопровода в многолетнемёрзлых грунтах с помощью аппаратов воздушного охлаждения газа (ABO), холодильных установок, рекуперативной системы охлаждения газа, а также системы охлаждения газа с дополнительным сжатием перед ABO и турбодентандером после ABO.
Для охлаждения газа до положительных температур в качестве охлаждающего теплоносителя могут использоваться вода и воздух. Применение воздушного охлаждения резко сокращает потребление воды, исключает обмерзание и разрушение градирен при низкой температуре окружающей среды, уменьшает загрязнение теплообменной аппаратуры (рис. 2).
Реклама
Схемы внешней трубопроводной обвязки систем охлаждения газа с ABO бывают параллельные, параллельно-последовательные и комбинированные, в которых наряду с ABO используются рекуперативные теплообменники обычного типа. Совместная эксплуатация ABO и холодильных установок экономически целесообразна при разности температур на выходе из ABO и воздуха на входе в ABO более 12-15 К. При охлаждении газа до температур ниже нуля применяются парокомпрессионные и абсорбционные холодильные установки. При рекуперативной системе охлаждения газа из магистрального газопровода очищенный от механических примесей в пылеуловителях транспортируемый газ поступает вначале в рекуперативные теплообменники, где подогревается газом обратного потока, и после этого направляется на сжатие в нагнетателях. После сжатия газ охлаждается в ABO, затем поступает в рекуперативные теплообменники, охлаждается и подаётся в газопровод. Использование рекуперативной системы охлаждения газа ограничено в период пуска или остановки газопровода, т.к. уровень и интенсивность охлаждения газа зависят от пропускной способности газопровода. Целесообразно устанавливать станции охлаждения газа с холодильными машинами через 2-3 станции, на которых предусмотрена рекуперативная система охлаждения газа.
В системах охлаждения газа с дополнительным сжатием газа перед ABO транспортируемый газ после сжатия в основных нагнетателях поступает в 2 ступени дополнительного сжатия и далее через ABO в турбодетандер, после чего охлаждённый до необходимой температуры газ направляется в магистральный газопровод.
Круглогодичное охлаждение газа обеспечивает ограничение теплового воздействия газопроводов на окружающую среду, улучшает условия работы противокоррозионной изоляции, повышает надёжность, эффективность работы магистрального газопровода. Выбор уровня охлаждения газа на компрессорных станциях определяется комплексом гидравлических и тепловых режимов работы газопровода, компрессорных станций и станций охлаждения газа с учётом теплового взаимодействия трубопроводов с грунтом.
Источник