Транспортирование газа

Газ, подаваемый в магистральный газопровод, должен быть очищен от механических и агрессивных химических примесей и осушен.

Очистка горючих газов от пыли, сероводорода, углекислого газа, осушка и одоризация

Очистка газа от механических примесей. Механические примеси — это твердые, жидкие и газообразные вещества, входящие в состав газа и снижающие его теплоту сгорания. К механическим примесям также относят конденсат (углеводороды от гексана до керосина) с более высокой теплотой сгорания, чем у природного газа.

Для очистки природного газа от механических примесей на пути движения его от месторождения до потребителя устанавливают сепараторы, фильтры. Выбор технологии очистки газа от примесей зависит от размеров частиц и требуемой степени очистки. Наиболее широко используют гравитационный и инерционный принципы отделения газа от капельной жидкости и твердых механических примесей. Сепараторы устанавливают у скважин. В гравитационных сепараторах механические примеси выпадают под действием силы тяжести при малых скоростях движения газа. Недостатки таких сепараторов — большая металлоемкость и невысокая эффективность очистки.

В инерционных сепараторах механические примеси выпадают под действием силы тяжести и центробежных сил, возникающих при криволинейном движении газа. Работа сепаратора с прямоточными центробежными элементами (рис. 3.1 и 3.2) основана на центробежном эффекте разделения газожидкостных смесей.

На завершающей стадии эксплуатации газоконденсатных месторождений, когда содержание конденсата в газе резко снижается, а количество влаги увеличивается, применение сепараторов не обеспечивает достаточно эффективную очистку газа. Для повышения эффективности сепарации применяют пористые фильтры или фильтры-сепараторы. Фильтр может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Фильтры изготовляют для удаления твердой взвеси, а также одновременно твердой взвеси и жидкости. Конструктивно фильтры отличаются от сепараторов только тем, что в них для отделения жидкости в конце пылеуловителя предусматривается влагоуловитель. Отделение жидкости от газа в пористых фильтрующих элементах достигается за счет инерционных сил. Кроме того, фильтрующие элементы обрабатывают так, что частицы жидкости не смачивают их волокна, а задерживаются на них в виде капель. По мере отделения влаги от газа эти капли увеличиваются. Затем они срываются внутрь фильтрующей трубки и уносятся потоком газа во

влагоотделитель. Так как капли влаги имеют размер уже в 100—200 раз больше первоначального, то они сепарируются во влагоотделителе и скапливаются во влагоуловителе. Степень очистки газа от твердых частиц диаметром 1 мкм и более составляет 100 %, а для частиц жидкости размером 1 мкм и более — 99,9%. Фильтр-сепаратор наиболее эффективен при сочетании центробежного эффекта с фильтрацией. По такому принципу осуществляется работа фильтрующего пакета (рис. 3.3).

Осушка и очистка газа от химических примесей. Осушка природного газа — это процесс удаления из него паров воды. Существуют различные методы осушки газа: адсорбционный, абсорбционный и др.

Адсорбция — поглощение веществ из газов поверхностью твердого тела, называемого адсорбентом. В качестве адсорбентов применяют активированный оксид алюминия, флорит, боксит, силикагель, цеолиты.

В отличие от адсорбции при абсорбции поглощение веществ происходит во всем объеме поглотителя (абсорбента). В качестве абсорбентов применяют диэтиленгликоль, триэтиленгликоль. Они хорошо смешиваются с водой, неагрессивны, недороги. Осушку и извлечение конденсата из газа совмещают в одном процессе — низкотемпературной сепарации. Газ охлаждают в установках низкотемпературной сепарации (НТС) за счет дросселирования, применения установок искусственного холода или турбодетандеров. При этом одновременно отделяются углеводороды и влага. Для предотвращения образования гидратов в установках НТС в поток сырого газа впрыскивают гликоли. Установка низкотемпературной сепарации дана на рис. 3.4.

Очистку газа от сероводорода и диоксида углерода осуществляют на головных сооружениях. Наиболее распространен этаноламиновый способ, основанный на использовании в качестве поглотителей H₂S и СО₂ водных растворов этаноламинов: моноэтаноламина, диэтаноламина и триэтаноламина. Все они тяжелее воды. Чаще всего применяют моноэтаноламин, который обладает высокой реакционной способностью, стабильностью, легкостью регенерации в загрязненных растворах, низкой стоимостью. Очистку газа этаноламиновым способом проводят по схеме (рис. 3.5).

Основные достоинства рассмотренного способа очистки: достаточно высокая степень очистки, легкая регенерируемость раствора, незначительные потери реагента, компактность установки, небольшой расход воды и электроэнергии, возможность автоматизации процесса.

Одоризация газа. Очищенный от вредных примесей природный газ не имеет ни запаха, ни цвета. Поэтому для своевременного обнаружения утечек газа ему искусственно придают специфический запах: одорируют путем ввода в него специальных компонентов. Вещества, применяемые в качестве компонентов для искусственной одоризации газа, называются одорантами, а установки с помощью которых проводят одоризацию, — одоризационными установками (одоризаторами). Используемые для одоризации газа реагенты должны отвечать следующим требованиям: иметь резкий и специфический запах, отличающийся от других запахов жилых и производственных помещений; обладать физиологической безвредностью при применяемых концентрациях; не действовать агрессивно на металлы и материалы газовых сетей, аппаратов, приборов, с которыми приходит в соприкосновение одорированный газ; иметь возможно меньшую растворимость в веществах, способных конденсироваться в газопроводах, аппаратах; обладать достаточно высоким давлением насыщенных паров; не поглощаться почвой и создавать в помещениях стойкий, медленно исчезающий запах; продукты сгорания одоранта не должны ухудшать санитарно-гигиенические условия бытовых и производственных помещений.

Указанным требованиям в большей степени удовлетворяют некоторые сернистые соединения: этилмеркаптан, сульфан, метил-меркаптан, пропилмеркаптан, калодорант, пенталарм, каптан. Наибольшее распространение в качестве одоранта получил этил-меркаптан (C₂H₅SH) — прозрачная бесцветная жидкость (иногда имеющая зеленоватый оттенок) плотностью 0,83 кг/м3 с резким запахом.

Удельный расход одоранта зависит от его качества, состава и свойств одорируемого газа, климатических условий. Содержание одоранта в газе должно быть таким, чтобы человек с нормальным обонянием ощущал запах одоранта при объемном содержании газа в воздухе помещения, равном 1/5 его нижнего предела взрываемости (сигнальная норма содержания газа в воздухе помещения). Из этих условий и рассчитывается удельная норма расхода одоранта. Для этилмеркаптана она составляет 16 г или 19,1 см³ на 1 тыс. м³ газа. Удельная норма расхода одоранта изменяется по сезонам года, так как с повышением температуры воспринимаемость запаха человеком повышается. В связи с этим расход одоранта в летнее время меньше, чем в зимнее. Отклонение от средней нормы расхода определяется конкретными режимами работы магистральных газопроводов и климатическими условиями.

В газопровод одорант вводят с помощью установок, которые обеспечивают подачу одоранта пропорционально расходу газа в строгом соответствии с установленной нормой одоризации. Одоризационные установки могут работать в полуавтоматическом и автоматическом режимах. В основном используют установки двух типов: капельные (дозирующие) и барботажные.

Схема полуавтоматической одоризационной установки капельного типа дана на рис. 3.6.

Барботажные одоризационные установки работают по принципу насыщения потока газа парами одоранта в барботажной камере и затем смешения его с основным потоком в газопроводе.

Газ одорируют на головных сооружениях. При протяженных магистральных газопроводах насыщенность газа одорантом уменьшается по длине трубопровода вследствие взаимодействия одоранта с оксидами металла внутренней поверхности трубы. Поэтому целесообразно проводить дополнительную одоризацию газа на промежуточных пунктах магистральных газопроводов перед подачей его на газораспределительные станции.