Промысловая подготовка газа
Природный газ, поступающий из скважин, содержит в виде примесей твердые частицы (песок, окалину), конденсат тяжелых углеводородов, пары воды, а в ряде случаев сероводород и углекислый газ. Присутствие в газе твердых частиц приводит к абразивному износу труб, арматуры и деталей компрессорного оборудования, засорению контрольно-измерительных приборов. Конденсат тяжелых углеводородов оседает в пониженных точках газопроводов, уменьшая их проходное сечение. Наличие водяных паров в газе приводит к коррозии трубопроводов и оборудования, а также к образованию в трубопроводах гидратов — снегоподобного вещества, способного полностью перекрыть сечение труб.
Сероводород является вредной примесью. При его содержании, большем чем 0,01 мг в 1 л воздуха рабочей зоны, он ядовит. А в присутствии влаги сероводород способен образовывать растворы сернистой и серной кислот, резко увеличивающих скорость коррозии труб, арматуры и оборудования.
Углекислый газ вреден тем, что снижает теплоту сгорания газа, а также приводит к коррозии оборудования. Поэтому его целесообразно отделить на промыслах.
Задачами промысловой подготовки газа являются его очистка от механических примесей, тяжелых углеводородов, паров воды, сероводорода и углекислого газа.
Для очистки природного газа от механических примесейиспользуются аппараты, работающие по принципу:
• «мокрого» улавливания пыли (масляные пылеуловители);
• «сухого» отделения пыли (циклонные пылеуловители).
На рис. 27 представлена конструкция вертикального масляного пылеуловителя. Это вертикальный цилиндрический сосуд со сферическими днищами. Пылеуловитель состоит из трех секций: промывочной А (от нижнего днища до перегородки 5), в которой все время поддерживается постоянный уровень масла; осадительной Б (от перегородки 5 до перегородки 6), где газ освобождается от крупных частиц масла, и отбойной (скрубберной) секции В (от перегородки 6 до верхнего днища), где происходит окончательная очистка газа от захваченных частиц масла.
Рис. 27.Принципиальная схема вертикального масляного пылеуловителя: 1 — трубка для слива загрязненного масла; 2 — трубка для долива свежего масла; 3 — указатель уровня; 4 — контактные трубки; 5, 6 — перегородки; 7 — патрубок для вывода газа; 8 — скруббер; 9 — козырек; 10 — патрубок для ввода газа; 11 — дренажные трубки; 12 — люк для удаления шлама
Пылеуловитель работает следующим образом. Очищаемый газ входит в аппарат через патрубок (10). Натекая на козырек (9), он меняет 1 направление своего движения. Крупные же частицы механических примесей, пыли и жидкости по инерции продолжают двигаться горизонтально. При ударе о козырек их скорость гасится, и под действием силы тяжести они выпадают в масло. Далее газ направляется в контактные трубки (4), нижний конец которых расположен в 20...50 мм над поверхностью масла. При этом газ увлекает за собой в контактные трубки масло, где оно обволакивает взвешенные частицы пыли.
В осадительной секции скорость газа резко снижается. Выпадающие при этом крупные частицы пыли и жидкости по дренажным трубкам (И) стекают вниз. Наиболее легкие частицы из осадительной секции увлекаются газовым потоком в верхнюю скрубберную секцию В. Ее основной элемент — скруббер, состоящий из нескольких рядов перегородок (8), расположенных в шахматном порядке. Проходя через лабиринт перегородок, газ многократно меняет направление движения, а частицы масла по инерции ударяются о перегородки и стекают сначала на дно скрубберной секции, а затем по дренажным трубкам (11) в нижнюю часть пылеуловителя.
Очищенный газ выходит из аппарата через газоотводящий патрубок (7).
Осевший на дно пылеуловителя шлам периодически (раз в 2...3 месяца) удаляют через люк (12). Загрязненное масло через трубку (1) сливают в отстойник. Взамен загрязненного в пылеуловитель по трубе (2) доливается очищенное масло. Контроль за его уровнем ведется по шкале указателя уровня (3).
Наряду с «мокрым» для очистки газов от твердой и жидкой взвеси применяют и«сухое» пылеулавливание. Наибольшее распространение получили циклонные пылеуловители.
Схема, поясняющая работу циклонного пылеуловителя, приведена на рис. 28. Газ входит в аппарат через патрубок (2) ипопадает в батарею циклонов (3). Под действием центробежной силы твердые и жидкие частицы отбрасываются к периферии, затормаживаются о стенку циклона и выпадают в нижнюю часть аппарата, откуда выводятся через патрубок (6). А очищенный газ, изменяя направление движения, попадает в верхнюю часть аппарата, откуда выводится через патрубок (7).
В товарном газе содержание мехпримесей не должно превышать 0,05 мг/м3.
Для осушки газаиспользуются следующие методы:
• охлаждение;
• абсорбция;
• адсорбция.
Пока пластовое давление значительно больше давления в магистральном газопроводе, газ охлаждают, дросселируя излишнее давление. При этом газ расширяется и в соответствии с эффектом Джоуля-Томсона охлаждается.
Если пластовое давление понижено, то охлаждение газа производится на установках низкотемпературной сепарации. Эти установки очень сложны и дороги.
Рис. 28.Принципиальная схема циклонного пылеуловителя: 1 — корпус; 2 — патрубок для ввода газа; 3 — циклон; 4,5 — перегородки; 6 — патрубок для удаления шлама; 7 — патрубок для вывода газа; 8 — винтовые лопасти
Технологическая схема абсорбционной осушки газа с помощью ДИН этиленгликоля (ДЭГ) приведена на рис. 29.
Газ, требующий осушки, поступает в абсорбер (1). В нижней скрубверной секции он очищается от взвешенных капель жидкости и поднимается вверх, проходя через систему тарелок. Навстречу газу по тарелкам стекает концентрированный раствор ДЭГ, закачиваемый в абсорбер насосом (2) из емкости (3). Раствор ДЭГ поглощает пары воды. I Далее газ проходит через верхнюю скрубберную секцию, где освобождается от захваченных капель раствора и выходит из аппарата.
Остальная часть технологической схемы служит для восстановления абсорбента. Использованный раствор ДЭГ, содержащий 2...2,5% воды, отбирается с нижней глухой тарелки абсорбера (1), подогревается в теплообменнике (4) встречным потоком регенерированного расвора и направляется в выветриватель (5), где освобождается от неконденсирующихся газов. Далее раствор снова подогревается в теплообменнике (6) и поступает в десорбер — выпарную колонну (7).
Рис. 29.Принципиальная схема осушки газа методом абсорбции: 1 — абсорбер; 2, 10, 11 — насосы; 3, 9 — емкости; 4, 6 — теплообменники; 5 — выветриватель; 7 — десорбер; 8 — конденсатор-холодильник; 12 — холодильник
Выпарная колонна состоит из двух частей: собственно колонны тарельчатого типа, в которой из раствора ДЭГ, стекающего вниз, выпаривается влага встречным потоком острого водяного пара и паров ДЭГ (верхняя основная часть колонны) и кипятильника (нижняя часть колонны), где происходит нагревание раствора до температуры 150... 160 °С и испарение воды. Водяной пар из десорбера поступает в конденсатор-холодильник (8), где он конденсируется и собирается в емкости (9). Часть полученной воды насосом (10) закачивается в верхнюю часть колонны, чтобы несколько снизить там температуру и уменьшить испарение, а соответственно, и унос ДЭГ. Регенерированный горячий раствор ДЭГ прокачивается через теплообменники (6,4), холодильник (12) и поступает в емкость (3).
Работа десорбера основана на различной температуре кипения воды и абсорбента: для ДЭГ она равна 244,5 0С, а для триэтиленгликоля (ТЭГ) - 287,4 0С. Диэтиленгликоль понижает точку росы газа на 25...35 градусов, а триэтиленгликоль — на 40...45. Обе жидкости обладают малой вязкостью, неагрессивны в коррозионном отношении, очень слабо растворяют природные газы и имеют низкую упругость паров, что облегчает их регенерацию.
Недостатками абсорбционной осушки газа являются унос абсорбента и относительная сложность его регенерации.
Технологическая схема осушки газа методом адсорбции приведена на рис. 30. Влажный газ поступает в адсорбер 1, где он проходит снизу вверх через слой адсорбента — твердого вещества, поглощающего пары воды, и далее выводится из аппарата. Процесс осушки газа осуществляется в течение определенного времени (12...16 ч). После этого влажный газ пускают через адсорбер 2, а адсорбер 1 отключают
Рис.30. Принципиальная схема осушки газа методом адсорбции: 1,2 — адсорберы; 3 — регулятор давления типа «после себя»; 4 — холодильник; 5 — емкость; 6 — газодувка; 7 — подогреватель газа
и выводят на регенерацию. Для этого через регулятор давления типа «после себя» (3) из газовой сети отбирается сухой газ, и воздуходувкой (6) подается в подогреватель (7), где газ нагревается до температуры 180...200 °С. Далее он подается в адсорбер 1, где отбирает влагу от адсорбента, после чего поступает в холодильник (4). Сконденсировавшаяся вода собирается в емкости (5), а газ используется для осушки повторно и т. д. Процесс регенерации адсорбента продолжается 6...7 ч. После этого в течение 8 ч адсорбер остывает.
Осушку газа адсорбентами проводят, как правило, в тех случаях, когда необходимо достичь точки росы менее —30 "С. В качестве адсорбентов используют бокситы, хлористый кальций в твердом виде, цеолиты, силикагель и др.
Очистка газа от сероводородаосуществляется методами адсорбции и абсорбции.
Принципиальная схема очистки газа от H2S методом адсорбции аналогична схеме осушки газа адсорбционным методом. В качестве адсорбента используются гидрат окиси железа и активированный уголь.
Принципиальная схема очистки газа от HJS методом абсорбции приведена на рис. 31. Очищаемый газ поступает в абсорбер 1 и поднимается вверх через систему тарелок. Навстречу газу движется концентрированный раствор абсорбента. Роль жидкого поглотителя в данном случае выполняют водные растворы этаноламинов: моноэта-ноламина (МЭА), диэтаноламина (ДЭА) и триэтаноламина. Температура кипения при атмосферном давлении составляет соответственно МЭА 172 0С, ДЭА — 268 0С, ТЭА — 277 °С.
Абсорбент вступает в химическую реакцию с сероводородом, содержащимся в газе, унося продукт реакции с собой. Очищенный газ выводится из аппарата через скрубберную секцию, в которой задерживаются капли абсорбента.
На регенерацию абсорбент подается в выпарную колонну (2) через теплообменник (3). В нижней части колонны он нагревается до температуры около 100 °С. При этом происходит разложение соединения сероводорода с абсорбентом, после чего H2S, содержащий пары этаноламинов, через верх колонны поступает в холодильник (4). В емкости (5) сконденсировавшиеся пары абсорбента отделяются от сероводорода и насосом (6) закачиваются в выпарную колонну. Газ же направляется на переработку.
Горячий регенерированный абсорбент из нижней части колонны (2) насосом (7) подается для нового использования. По пути абсорбент отдает часть своего тепла в теплообменнике (3), а затем окончательно остужается в холодильнике (8).
Из полученного сероводорода вырабатывают серу.
Рис.31. Принципиальная схема очистки газа от сероводорода: 1 — адсорбер; 2 — выпарная колонна (десорбер); 3 — теплообменник; 4,8 — холодильники; 5 — емкость-сепаратор; 6,7 — насосы. Работа этаноламиновых газоочистных установок автоматизирована. Степень очистки газа составляет 99% и выше. Недостатком процесса является относительно большой расход абсорбента.
Очистка газа от углекислого газаобычно производится одновременно с его очисткой от сероводорода, т. е. этаноламинами.
При высоком содержании С02 (до 12... 15%) и незначительной концентрации сероводорода применяют очистку газа водой под давлением (рис. 32). Газ, содержащий С02, подается в реактор (1), заполненный железными или керамическими кольцами Рашига, которые орошаются водой под давлением. Очищенный газ поступает затем в водоотделитель (2) и идет по назначению.
Вода, насыщенная углекислым газом, насосом (3) подается в экспанзер (4) для отделения С02 методом разбрызгивания. Для полного удаления С02 вода подается в дегазационную колонну (5), откуда насосом (6) возвращается в реактор (1).
Выделяемый углекислый газ используется для производства соды, сухого льда и т. п.
Рис. 33. Принципиальная схема очистки газа от двуокиси углерода под давлением: 1 — реактор; 2 — водоотделитель; 3,6 — насосы; 4 — экспанзер; 5 — дегазационная колонна
Дата добавления: 2020-02-05; просмотров: 605;