Автор: Пользователь скрыл имя, 20 Февраля 2013 в 15:18, реферат
Ряд производимых ди- и триэтиленгликоля и побочные вещества, получаемые при их производстве(этилкарбитол, тетраэтиленгликоль), хотя и обладают высокой гигроскопичностью, не получили применения для осушки природного газа, что объясняется трудностями, связанными с регенерацией их насыщенных растворов и относительно низкой избирательностью в отношении компонентов природного газа.
Поэтому предлагается при двух разных давлениях процесса и одинаковой температуре определить соотношение скоростей абсорбции влаги:
Где - скорость абсорбции (диффузии) паров воды при различных давлениях; - парциальное давление инертного (недиффундирующего) газа соответственно при входе и выходе абсорбера при давлениях процесса
Увеличение соотношения при изменении давления показывает на повышение скорости абсорбции и наоборот.
К установкам осушки газов, содержащих значительные количества сероводорода, предъявляется ряд требований, связанных с влиянием H2S на влагоемкость, температуру гидратообразования газа, вспениваемость гликоля, а также на коррозионную и эрозионную способность газа.
Согласно данным , у высокосернистого газа, содержащего 10—15% сероводорода, количество водяных паров примерно в два раза больше, чем у нейтральных газов при одних и тех же условиях. Температура гидратообразования у высокосернистого газа также выше. Наличие сероводорода в газе затрудняет определение точки росы газа.
В результате постоянного контакта сероводорода и углекислоты с гликолем последний с течением времени становится кислым и усиливает коррозию оборудования и труб.
Коррозия в наибольшей мере проявляется в вентилях и изгибах трубопроводов: она может носить характер коррозионного износа, язвенной коррозии или коррозионного растрескивания под влиянием водорода.
Хорошая сепарация воды непосредственно на промысле значительно снижает общий процесс коррозии на установках.
Для предотвращения коррозии в регенерационной установке до поступления насыщенного о сероводородом и водой раствора гликоля в десорбер рекомендуется установить отдувочную колонну перед блоком регенерации. В этой колонне сероводород из насыщенного раствора выделяется, и в блок регенерации поступает раствор, не содержащий Н2S.
Вспенивание гликоля при обработке высокосернистого газа встречается чаще, чем при обработке нейтрального газа. Это объясняется растворением в гликоле газов, в том числе Н2S. Вспенивание гликоля особенно усиливается при повышенных температурах при выделении из него растворенных газов.
Предварительное разгазирование гликоля выветриванием способствует снижению его вспениваемости в блоке регенерации.
Согласно данным применение антивспенивателей не приводит к значительному снижению вспениваемости гликолей в блоке регенерации видимо по той причине, что эти вещества быстро теряют свои свойства при высоких температурах.
Наилучшим методом снижения вспеииваемости считается очистка гликолей от загрязнителей фильтрацией перед их поступлением в блок регенерации. В качестве фильтрующего элемента можно применять активированный уголь. Регенерируют его водяным паром.
При проектировании установок для осушки высокосернистых газов необходимо предусматривать емкости для отделения продуктов коррозии.
Для контроля качества гликоля требуется регулярное определение рН среды. Иногда в борьбе с окислением гликолей в раствор добавляют специальные реагенты. Считается целесообразным также установление дополнительной колонны в блоке регенерации для выделения кислых газов из раствора осушителя. Это позволяет остальные аппараты блока регенерации наготавливать из обычной стали.
В последние годы на месторождениях Средней Азии были проведены опытно-промышленные работы по осушке как малосернистых, так и высокосернистых газов. Результаты опытов по осушке малосернистого природного газа высококонцентрированным раствором ДЭГа на Мубарекском ГПЗ показали, что равновесные кривые, используемые для расчета процесса осушки бессернистых газов, можно использовать и для расчета процесса осушки малосериистых газов (осушаемый газ содержал 0,3% H2S).
При расходе раствора ДЭГа 30—35 л/1000 м3 степень извлечения сероводорода из малосернистого газа составляет около 30% .
На Уртабулакском месторождении впервые в отечественной практике был применен процесс осушки газа с содержанием сероводорода до 6%.
Обследование работы Уртабулакской промысловой установки, проведенное ВНИИГазом, показало наличие больших потерь сероводорода, повышенной коррозии и загазованности в системе регенерации. Потери сероводорода в ходе осушки газа составляют около 2% от потенциала (при растворимости H2S в ДЭГе 30 кг/м3).
Для снижения потерь сероводорода в блоке регенерации были установлены дополнительно две колонны: одна — для отдувки сероводорода из ДЭГа под давлением, другая — для очистки части газа раствором ДЭГа. Подогретый очищенный газ используют в качестве отдувочного газа. Отработанный отдувочный газ эжектируют и вместе с основным потоком газа осушают и очищают.
На надежную эксплуатацию установок осушки высокосернистых газов влияет выбор материала для тех частей установки, которые непосредственно контактируют с высокосернистым газом.
Потоки газа, имеющие скорость свыше 20 м/с, могут вызвать эрозию материала коммуникацией. Поскольку эрозия и несколько раз увеличивает коррозию, необходимо, чтобы скорость газа яе превышала указанный предел.,
Установки осушки газа должны отключаться через 12—18 месяцев для ремонта, очистки и контроля, в первую очередь тех узлов, которые контактируют с сероводородосодержающим газом.
В последние годы получила распространение осушка газа по прямоточной схеме. При этом используют горизонтальные абсорберы. В них влагу извлекают в одну и в несколько ступеней. Процесс осушки в абсорбере подобного типа зависит от скорости движения газа в зоне распыления, относительной скорости движения частичек абсорбента, величины поверхности контакта абсорбента с газом, температуры контакта, степени загрязнения газа, конструкции сепарационных устройств, концентрации абсорбента и т. д. Гликоль насосом подают в горизонтальные абсорберы через распыляющие устройства, которые образуют капли с большой общей поверхностью. Пределом увеличения поверхности является такое распыление гликоля, при котором его мельчайшие частицы превращаются в туман. При этом должны быть обеспечены высокая скорость движения капель и их хорошая распределяемость в газовом потоке.
В зоне распыления происходит не только быстрый обмен веществ, но и выравнивание температур газа и гликоля.
Как правило, для лучшего контакта распыляемый гликоль нагнетают навстречу потоку газа. Мелкие капли гликоля в ходе процесса осушки соединяются, образуя более крупные капли. Осаждаясь на стенках аппарата, они не участвуют в процессе осушки. Это зависит от скорости газа в абсорбере, температуры контакта, давления в аппарате и т. д.
Длина распылительного участка, по данным Т. А. Сайфеева, рекомендуется до 60 см.
Наиболее эффективно процесс осушки протекает в зоне подачи гликоля в абсорбер, менее эффективно — в зоне отвода. Равновесие между влагой осушаемого газа н ДЭГом устанавливается на выходе последнего из колонны. Поэтому при прямоточной осушке газа депрессия по точке росы всегда ниже, чем при противоточной осушке при тех же условиях. В этом заключается один из основных недостатков процессов прямоточной осушки газа.
Для получения большой депрессии по точке росы практикуется многоступенчатый ввод регенерированного раствора осушителя в абсорбер. Для получения более низкой точки росы необходимо, чтобы концентрация осушителя была максимальной. Наибольшее разбавление осушителя допускается на первой стадии ввода, а наименьшее —на последней.
Из-за больших скоростей потоков в аппаратах таких типов происходит усиленное вспенивание растворов, которое способствует потерям гликоля. Для обеспенивания насыщенного гликоля предлагается установить специальную емкость[III]. Степень пенообразовання зависит от температуры процесса, скорости газа в абсорбере, содержания тяжелых углеводородов в газе и т. д. Пену можно «погасить» также с помощью специальных химических реагентов. В качестве распиливающего элемента могут быть использованы трубка Вентури И форсунки.
Для таких аппаратов коэффициент массопередачн определяют по уравнению
Где K – коэффициент массопередачи, м/ч; -скорость газа в горловине трубки Вентури,м/с; L/G – удельный расход осушителя,кг/кг.
В промышленности внедрен горизонтальный абсорбер конструкции А. М. Сиротина и А. М. Суна. Он представляет собой горизонтальный цилиндр диаметром 400 мм и длиной 7000 мм, в котором размещены четыре контактные камеры с форсунками и центробежными сепараторами диаметром 300 мм, длиной 600 мм.
Концевые сепарационные узлы служат для отделения механических примесей, поступающих вместе с газом, и для окончательной сепарации ДЭГа.
Опытно-промышленные испытания абсорбера проводили при давлении 2—2,2 МПа, температуре газа 24—25° С. Скорость газа, обеспечивающая хороший массообмен, небольшие потери н гидравлические сопротивления, рассчитывали в зависимости от диаметра центробежных сепараторов. Она составляла 2—4 м/с.
Установлено, что абсорбер с четырьмя контактными камерами позволяет получить депрессию по точке росы 45°С при температуре контакта 26°С и удельном расходе 99,5%-ного ДЭГа8—10 л/1000 м2 газа.
При использовании 99,9%-ного ДЭГа величина депрессии может достичь 56°С, что соответствует в условиях опытов температуре точки росы до —35°С. Снижение температуры точки росы происходит в основном в первой и во второй камерах.
С увеличением удельного расхода абсорбента увеличиваются коэффициент массопередачи и депрессия точки росы осушаемого газа.
На основании
Где K – коэффициент массопередачи, м/ч; -скорость газа в абсорбере, м/с; L/G – удельный расход ДЭГа,кг/кг.
Полное гидравлическое сопротивление в абсорбере складывается из потерь давления в сухой ступени аппарата в орошаемой ступени могут определяться по уравнениям:
Где – плотность газа при рабочих условиях, кг/м3; скорость газа в лопатах сепаратора, м/с;
g=9.81 м/с2 – ускорение свободного падения. В уравнениях - коэффициенты гидравлического сопротивления сухого абсорбера и абсорбера при подаче ДЭГа. Для абсорбера конструкции ВНИИГаза .
Установки осушки газа, оборудованные подобными абсорберами, получили широкое распространение в ФРГ, ГДР и Польше (рис. III.8)].
Газ перед подачей в горизонтальные прямоточные контакторы поступает в гравитационный сепаратор. За счет снижения скорости газового потока в сепараторе до 0,35 м/с вместо 15— 20 м/с в трубопроводе происходит расширение газа и выпадение капельной жидкости.
Затем газ поступает в горизонтальные абсорберы, в которые через центробежные форсунки впрыскивают раствор ДЭГа. Из абсорберов газ поступает в разделительные емкости, где освобождается от капель гликоля. Насыщенный ДЭГ с низа камеры разделительных емкостей поступает в выветриватель, где происходит выделение части поглощенных углеводородов. Газы выветривания подаются в топливную сеть.
Выветренный гликоль направляют в емкость, где он обеспенивается. Затем ДЭГ через рекуперативный теплообменник поступает в отпарную колонну. Температура в рибойлере поддерживается равной 150° С. Среднегодовая концентрация регенерированного гликоля равнялась 95—93%, отработанного 91— 93%.
Описанная схема отличается большим количеством вспомогательного оборудования, предназначенного для сбора отработанного гликоля. Установление этого оборудования самостоятельно занимает большую строительную площадь.
В ГДР построено большое число
установок производительностью
Абсорбционная часть установки
состоит из отделителя жидкости, где
в двух ступенях с помощью отбойной
плиты и сепаратора выделяются капельная
вода и жидкие углеводороды из природного
газа. Отдельные жидкости стекают
в сборники. Распылительные ступени
абсорбера установлены
В установках осушки наблюдаются следующие потери осушителей: при их испарении, окислении и разложении, за счет растворимости в жидких углеводородах, капельного уноса, при ремонте, отборах проб и т. д.
В настоящее время среднегодовые потери ДЭГа на лучших установках НТС составляют 40—45 г/1000 мЛ Онн состоят из потерь за счет уноса с газом — 80%, конденсатом—12%, утечек около 8%.
Улавливание осушителей из газовой и жидкой фаз. Охлаждением выходящего из абсорбера осушенного газа можно значительно снизить потери гликоля из-за его растворимости н механического уноса.
Потери осушителей можно снизить также абсорбцией его паров специальными поглотителями. Например, в схеме Притчарда (США) предусмотрена абсорбция паров осушителя пентаном.
Потери гликолей прямо пропорциональны упругости нх паров. Следовательно, наибольшие потери бывают при осушке газа ЭГом. Поэтому при обычных температурах применяют растворы ДЭГа и ТЭГа. При обработке газа при низких температурах, когда осушающий раствор впрыскивается в поток охлаждаемого газа для разрушения гидратов, рекомендуется использовать ЭГ, так как он менее растворим в углеводородном конденсате, выделяющемся из газа.
Для промывки осушенного газа в верх абсорбера подают пентан, который с уловленными частицами ТЭГа отводится с глухой тарелки и поступает в отстойник-разделитель. Для лучшего разделения пентана и ТЭГа в смесь добавляют холодный пентан. После расслоения пентан насосом подают в абсорбер,насыщенный ТЭГ направляют в линию отработанного гликоля, а затем на регенерацию. В осушеинном газе остается около 0,2 г/1000м3 гликоля. Осушенный таким способом газ может подвергаться низкотемпературной обработке для выделенная из него гелия.
Применение фильтров. Для снижения потерь абсорбентов вследствие капельного уноса с обработанным газом применяют металлокерамяческие сетчатые и другие виды фильтров.
На установке гликолевой осушки газа месторождения Медвежье установлен фильтр конструкции ЦКБН.