Рис. 1 Схема пылеуловителя

Монтаж деталей и узлов КМЧ выполняется внутри пылеуловителя на месте эксплуатации (возможен в заводских условиях).

Аппарат со смонтированным КМЧ работает следующим образом.

Газ через штуцер входа и отвод поступает в зону между решетками и равномерно распределяется по мини-циклонам, в мини-циклоны газ входит через осевые завихрители, очищается от примесей и капельной жидкости за счет центробежных сил и далее выводится из аппарата через штуцер выхода. Отделившиеся примеси и жидкость собираются в нижней части аппарата и удаляются.

Внутренний осмотр, очистка и ремонт пылеуловителя осуществляются через штатные люки в нижней и верхней наст аппарата. Для проникновения в зону мини-циклонов используется съемная крышка.

В 2003 г. в мультициклонном пылеуловителе ГП 167.00.000 на КС Перегребненская ООО «Тюментрансгаз» был проведен монтаж вышеописанного КМЧ. Работа по демонтажу штатных внутренних и монтажу новых устройств была выполнена в течение 10 рабочих дней бригадой рабочих в составе четырех человек (два сварщика, два слесаря-газорезчика) при авторском надзоре со стороны ДОАО ЦКБН.

Осенью 2003 г, были проведены предварительные испытания этого аппарата, а в июне 2004 г., после 8-месячной эксплуатации, - внутренний осмотр пылеуловителя, который показал хорошее состояние смонтированных внутренних устройств. В ноябре 2004 г. комиссией в составе представителей Управления по транспортировке газа и газового конденсата ОАО «Газпром», ДОАО ЦКБН, ООО «Тюментрансгаз», ООО «Уралтрансгаз» и ООО «Югтрансгаз» были проведены приемочные испытания (см. таблицу), которые подтвердили высокую эффективность пылеуловителя, значительное снижение гидравлического сопротивления при больших расходах газа и высокие показатели гранулометрической эффективности.

С учетом результатов испытаний на рис.2 показан график зависимости максимальной производительности пылеуловителя от давления.

В 2005 г. на КС 000 «Тюментрансгаз» планируется выполнить ремонт четырех циклонных пылеуловителей ГП 144А.

 

ДОАО ЦКБН по согласованию с заказчиком в рамках проведения ремонта может выполнить полный или частичный объем работ, например:

• поставку внутренних устройств:

• поставку и монтаж внутренних устройств;

• техническое диагностирование, поставку и монтаж внутренних устройств.

Изготовление КМЧ осуществляется в соответствии с техническими условиями ГПР2129ТУ.

КМЧ поставляется упакованным в деревянные ящики с комплектом сопроводительной документации (сборочный чертеж отремонтированного пылеуловителя, инструкция по монтажу КМЧ, инструкция по эксплуатации отремонтированного пылеуловителя и т. д.).

Монтаж КМЧ выполняется при авторском надзоре специалистов ДОАО ЦКБН.

При утрате или отсутствии паспорта на аппарат проводится работа по восстановлению паспорта технического устройства.

После выполнения работ в паспорт аппарата вносится запись о проведенном ремонте, при необходимости назначается новый срок службы и прикладывается комплект технической документации, в том числе инструкция по эксплуатации.

Подобный ремонт может быть выполнен и для других типов пылеулавливающих аппаратов (отечественных масляных, циклонных и импортных разных конструкций).

Опыт обследования пылеуловителей на КС и изучение условий их эксплуатации позволяют сделать вывод, что прогноз их остаточного ресурса составляет не менее 15-20 лет (с периодическим продлением срока службы не менее 8 лет).

Таким образом, при относительно невысоком уровне затрат и в короткий срок удается вывести морально и физически устаревший аппарат на современный технический уровень.

В начало...

 

"СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ"

С.М. Дмитриев, Б.С. Палей, Ю.А. Чечин, канд. техн. наук (ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром»)

Журнал "Химическое и нефтегазовое машиностроение", август 2004.

 

ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром» взамен ОСТ 26-18-5-88 «Блоки технологические для газовой и нефтяной промышленности. Общие технические требования" разработан ОСТ 26.260.18-2004 «Блоки технологические для газовой и нефтяной промышленности. Общие технические условия». Стандарт принят и введен в действие Техническим комитетом ТК 260 «Оборудование химическое и нефтегазоперерабатывающее».

Технологический блок — сборочная единица технологической установки, изготовленная в заводских условиях с высоким уровнем готовности к применению, предназначенная для осуществления основных и вспомогательных технологических процессов. В зависимости от функ­ционального назначения в состав блока входит полностью или частично следующее оборудование:

• аппараты;

• насоси, электродвигатели;

• технологические трубопроводы с запорной, предохранительной и

регулирующей арматурой;

• средства контроля, измерения и автоматизации;

• устройства для обслуживания (металлоконструкции, блок-боксы и др.).

Технологический блок доставляется на место установки в полностью собранном виде или поставочными единицами.

ОСТ 26.260.18-2004 устанавливает требования к проектированию, изготовлению, приемке и поставке технологических блоков, предназначенных для объектов газовой, нефтяной и смежных отраслей промышленности.

Стандарт распространяется на блоки, включающие сосуды и аппараты, работающие под давлением до 16 МПа, а также на блоки, не содержащие сосудов и аппаратов, работающие под давлением не более 32 МПа при температуре стенки не ниже -70 °С. Стандарт распространяется также на трубопроводную обвязку горелок рубчатых печей и огневых подогревателей.

Новый отраслевой стандарт разработан с учетом многолетнего опыта применения ОСТ 26-18-5-88 ведущими заводами отрасли в проектировании и изготовлении технологических блоков, а также опыта эксплуатации их в различных условиях на объектах ОАО «Газпром». Кроме того в новом ОСТе учтены требования нормативных докумен­тов Госгортехнадзора РФ: Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03); правила проектирования, и потопления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных (ПБ 03-584-03); правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов (ПБ 03-585-03) и др.

ОСТ 26.260.18-2004 состоит из 14 разделов и четырех приложений. Основные разделы:

• требования к конструкции;

• требования к материалам;

• требования к изготовлению;

• правила приемки;

• методы контроля;

• требования безопасности;

• комплектность поставки и пере­чень документации;

• маркировка;

• упаковка;

• условия транспортирования и хранения.

В приложениях приведены;

• нормативные ссылки (191 наименование);

• классификация трубопроводов на ? у < 10 МПа;

• форма паспорта блока;

• библиография.

Требования к конструкции блока предусматривают обеспечение ее технологичности, работоспособности, надежности и безопасности эксплуатации. Требования к материалам содержат указания по их выбору для основных элементов блоков, работающих при давлении до 16 МПа и более (до 32 МПа), а также в зависимости от наличия в рабочей среде компонентов, вызывающих коррозионное растрескивание металла.

Стандарт регламентирует требования к изготовлению блоков: подготовке деталей, сборке, сварке и термической обработке после сварки, а также требования к сборке блока из подготовленных сборочных единиц и комплектующих изделий.

В разделе «Методы контроля» наибольшее внимание уделено контролю качества сварных соединений трубопроводов блока, в значительной мере определяющих надежность конструкции. Рассмотрены методы неразрушающего и разрушающего контроля, приведены нормы оценки качества.

Форма паспорта блока, приведенная в приложениях, является обязательной. Паспорт содержит все сведения о блоке и его основных частях, учете его работы и движения при эксплуатации, результаты технического освидетельствования, сведения о произведенных ремонтах и др.

Новый стандарт получил одобрение нескольких ведущих предприятий, согласован с Госгортехнадзором РФ. Данные ОСТ необходим всем организациям и предприятиям отрасли, проектирующим и изготовляющим технологическое оборудование в блочном исполнении.

В начало...

 

"Совершенствование процессов сепарации и сепарационного оборудования"

Г.К. Зиберт, В.В. Клюйко, Т.М. Феоктистова, А.Г. Зиберт

Журнал "Наука и техника в газовой промышленности ", март-апрель 2004.

Добываемый на промыслах или извлекаемый из подземных хранилищ газа (ПХГ) природный газ должен удовлетворять нормативным требованиям. Перед подачей в магистральный трубопровод его необходимо подвергнуть тщательной обработке, включающей, в частности, отделение от газа механических примесей, капельной воды и конденсата. Этот процесс принято называть сепарацией. По существу сепарация является первой стадией подготовки газа к транспорту.

Условия процессов сепарации жидкости от газа:

- наличие в одном аппарате в газе различных жидких фаз с различными физико-химическими свойствами, например несме-шиваюшихся жидкостей (углеводородов и водных растворов);

- наличие многокомпонентных жидкос­тей с разными коэффициентами поверхностного натяжения, вязкостями, плотностями, смачиваемостью твердых поверхностей, коэффициентами летучести;

- наличие в жидкостях механических примесей;

- наличие в жидкостях поверхностно-активных веществ (ПАВ);

- наличие солей в водных растворах;

- наличие тяжелых углеводородов, возможность присутствия парафинов, компрессорного масла;

- наличие спиртов (метанола, гликолей).

Основные требования, предъявляемые к современному сепарационному оборудованию:

- высокая эффективность отделения жид­кости от газа, т.е. минимальный капельный унос жидкости (до 1-3 мг/м 3 газа) при рабочих температурах и давлениях сепарации;

- достижение равновесия газа и жидкости при давлении и температуре сепарации для исключения последующей конденсации жидкости;

- минимальная материалоемкость сепарационного оборудования, что особенно важно для труднодоступных объектов подготовки газа районов Крайнего Севера;

- минимальные гидравлические сопротивления, обеспечивающие минимальные энергозатраты;

- отсутствие жидкости при температурах и давлениях транспорта газа.

В установках осушки газа применяют в основном два типа сепараторов: входной (сепаратор пластовой продукции); концевой — на выходе из установки. При необходимости применяются промежуточные сепараторы.

Первые входные сепараторы были грави­тационного типа, а концевые — жалюзийного или сетчатого типов. В последующем сепарационное оборудование претерпело из­менения как по конструктивным решениям, так и по схемным компоновочным, напри­мер входной и концевой сепараторы в последующем вошли в состав абсорбера осушки газа с расположением их, соответственно, на входе и выходе газа.

Интенсификация процесса сепарации в оборудовании развивалась в следующих направлениях: создание более эффективных рабочих элементов; применение скоростных коагуляторов аэрозольных частиц на входе и выходе газа: применение распределительных устройств, одновременно выполняющих функции сепарации и коагуляции.

Рассмотрим подробнее особенности конструкций современного сепарационного оборудования и происходящих в них процессов.

СЕТЧАТЫЕ СЕПАРАЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Конструкции сетчатых сепарационных элементов характеризуются:

- большой удельной поверхностью;

- малым гидравлическим сопротивлением;

- простотой изготовления и монтажа (не требуют герметичных сварных соединений по периметру);

- легкостью монтажа через люк-лазы;

- незначительной высотой;

- достаточно высокой эффективностью (унос 15-25 мг/м 3 газа);

- значительным диапазоном эффективной работы (до 2,5);

- незначительной стоимостью, которая определяется в основном стоимостью применяемого сетчатого материала.

Основные недостатки сетчатых сепарационных элементов:

- плохое распределение фаз (газа и жидкости) по сечению аппарата;

- отсутствие организованного отвода жидкости;

- уменьшение свободного объема сетчатых отбойников за счет накопления жидкости;

- большие расстояния от штуцера входа до объемной насадки.

 

СЕПАРАТОРЫ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Конструкции сепараторов с центробежными сепарационными элементами характеризуются:

- высокой производительностью;

- лучшим, по сравнению с сетчатыми элементами, распределением газа по сече­нию аппарата;

- легкостью монтажа, в том числе через люк-лазы;

- более высокой эффективностью, чем у сетчатых сепараторов;

- малой склонностью к забиванию мехпримесями;

- раздельным отводом жидкости и газа;

- более высокой надежностью;

- меньшей склонностью к гидратообразованию.

Основные недостатки:

- значительное гидравлическое сопротив­ление;

элементами и по­лотнами тарелок, на которых они размещены;

- повышенная стоимость из-за значительных трудозатрат на изготовление по сравне­нию с сетчатыми сепарационными устройствами;

- малое живое сечение многоэлементных устройств (25 %);

- недостаточно равномерное распределе­ние газа по элементам;

- высокие требования к точности изго­товления;

- малая поверхность контакта фаз;

- значительная разность скоростей газа по сечению аппарата и в элементах;

- значительные расстояния от штуцера входа газа до полотна сепарационной тарелки из-за неэффективного распределения газа по сечению аппарата;

- дифференциальная эффективность к различным сепарируемым жидкостям (углеводородам и водным растворам);

- ограничения но жидкостным нагрузкам.

Учитывая вес приведенные недостатки сепараторов с сетчатыми и центробежными сепарационными элементами, можно выде­лить основные критерии для проектирования сепарационного оборудования:

- минимальная скорость газа в сепарационных устройствах в поперечных сечениях аппарата, чем достигается минимальный унос жидкости:

- максимальное время пребывания фаз в сепараторе, что способствует достижению равновесия между газом и жидкостью;

- равная скорость по всему поперечному сечению аппарата, чем достигается его максимальная производительность по газу и минимальный унос жидкости с ним;

- равная скорость по ходу движения газа в корпусе от входа до выхода газа;

- постоянство температур и давлений в аппарате по ходу движения газа, особенно при подаче нескольких газовых потоков в аппарат и возможности образования гидра­тов или отложения парафина;

- минимальный перепад давлений сепаратора без скачкообразных изменений скоростей, живых сечений по длине аппарата;

- максимально развитая поверхность контакта фаз;

- структурирование пространства на макро- и микроструктуры для раздельного течения газовых и жидкостных потоков;

- принудительный отвод жидкости, на­пример гравитационными или волновыми полями;

- безотрывный вариант течения жидкости между сепарационными секциями;

- пористость микроструктур с геометрическими размерами, обеспечивающими течение жидкости по каналам без отрыва газовым потоком;

- периодическое изменение направления движения газа (волновое течение);

- применение смачиваемых жидкостью материалов, микроструктур,

поверхностей;

- площадь живого сечения сепарационных секций, близкая к площади поперечного сечения аппарата;

- минимальное количество ступеней сепарации с изменяющимися скоростями;

- сепарация газа при рабочих температурах ниже температур его транспортировки, обеспечивающих требования по сухому газопроводу, то есть нулевой унос капельной жидкости.

Очевидно, что наиболее эффективным приемом повышения качества сепарации га­за является прием снижения его скорости, и, как следствие, уменьшение уноса капельной жидкости.

Скорость сепарации газа можно понизить за счет увеличения свободного (живого) сечения сепарационного устройства или уве­личения поперечного сечения аппарата (причем последнее приводит к увеличению удельной металлоемкости сепарационного оборудования), а также за счет равномерного распределения газового потока по сечению аппарата.

Использование регулярных насадок конструкции ДОАО «ЦКБН» (патент РФ № 2113900) в качестве распределительных и сепарационных устройств в абсорберах осушки газа с их установкой на выходе из массообменных секций с колпачковыми. центробежными и насадочными элементами позволило:

- увеличить свободное живое сечение сепарационных устройств ( F отн. св .= 90 %);

- обеспечить равномерные распределение и подачу газожидкостной смеси в структурированные элементы с объемами макро- и микроструктур;

- обеспечить смачивание поверхности элементов сепарируемой жидкостью;

- обеспечить накопление жидкости на поверхности структур с последующим раздельным отводом жидкости и газа;

- выдержать время пребывания жидкости и газа в элементах до приведения их в фазовое термодинамическое равновесие, при этом обеспечивая внутри макроструктуры каждого элемента вращательное спиралевидное движение, по крайней мере, одной из фаз.

- обеспечить равномерное распределение газового потока по сечению аппарата и, как следствие, сократить потери гликоля с осушенным газом до 1-2 мг/м 3.

ДОАО «ЦКБН» было дано теоретическое обоснование оценки эффективности различных конструктивных решений внутренних устройств абсорберов осушки по выносу жидкости с газом на фильтрующие элементы и уносу абсорбента из аппарата и факторов, влияющих на этот параметр,

С целью решения данной задачи был про­веден обширный анализ работы действующих абсорберов осушки газа разных модификаций.

Рассмотрим предложенное теоретическое обоснование.

Для гравитационных сепараторов по закону Стокса диаметр капли, находящейся в равновесии (или равномерном движении), зависит от скорости в квадрате, т.е. максимальный диаметр сепарируемый частицы равен:

 

Так как унос жидкости выражается в массовых единицах, вес капли будет равен:

 

Следовательно, унос жидкости в гравитационном сепараторе будет зависеть от скорости в шестой степени

 

Для центробежных сепараторов общий унос жидкости из центробежного элемента складывается из уноса жидкости по оси элемента и вторичного уноса из каплесъемника.

Диаметр сепарируемых частиц в центробежном элементе равен:

принимая, что осевая скорость равна тангенциальной ( W O = W Т ), угол подъема капли ? = 45°, получим

Следовательно, унос жидкости по оси центробежного элемента будет равен

 

т.е. унос жидкости из центральной части элемента обратно пропорционален скорости в степени 1,5.

Однако фактически из-за наличия овальности патрубков центробежных элементов и наличия выступов от продольных сварных швов, а также при W газа > W критическая унос жидкости по оси элемента увеличивается.

Вторичный унос жидкости из каплесъемников центробежных элементов зависит от:

- живого сечения между каплесъемниками центробежных патрубков, то есть от скорости газа в этом сечении, при этом унос определяется по зависимости (3) е = f ( W 6 );

- увеличения на порядок жидкостной нагрузки L/ G в зауженном сечении между элементами, что прямо пропорционально увеличивает и унос жидкости, но это увеличение уноса компенсируется уменьшением расхода газа в этом сечении.

Следовательно, суммарный теоретический унос жидкости из центробежных элементов, складывающийся из уноса жидкости по оси элемента и вторичного уноса из каплесъемника, является функцией скорости в степени n ? 4,5.

Фактически, как показали результаты промышленных испытаний и стендовых ис­следований, унос жидкости с газом зависит от скорости газа W ак в степени n ? 3,5; в меньшей степени зависит от физико-химических свойств газа и жидкости, высоты сепарационной зоны Н сеп массового соотношения жидкости к газу L/ G . Для количественной оценки уноса в зависимости от конструкции внутренних устройств аппарата на основе теоретического анализа и результатов промышленных испытаний была выведена эмпирическая зависимость для определения расчетной величины выноса гликоля на фильтрующую секцию

 

Исходя из фактической величины выноса гликоля на фильтры, по результатам промышленных испытаний абсорберов осушки газа различных конструкций для каждой конструкции был выведен свой коэффициент А e .

Зная коэффициенты конструкции А е, можно определить расчетную величину уно­са ДЭГ с осушенным газом на фильтры.

Из формулы (7) видно, что при снижении скорости газового потока возможно уменьшение величины уноса ДЭГ с газом.

Рассмотрим на примере влияние скорости сепарации газа (живого сечения аппара­та) на унос жидкости. Расчетную величину уноса жидкости можно выразить следующей эмпирической зависимостью

Как видно, унос жидкости с газом зависит от физико-химических свойств пара (газа) и жидкости при заданных давлениях и температуре, на которые конструктивно влиять практически невозможно; от высоты сепарационной зоны за сепарационными элементами, которая также конструктивно ограничена; от скорости газа в степени ?3,5. Для количественной оценки влияния скорости газа сепарации на унос жидкости с газом при выборе путей совершенствования конструкции сепарационных устройств перед окончательной фильтрующей секцией абсорбера осушки газа были приняты одни и те же рабочие условия, физико-химические свойства газа и жидкости, а также высота сепарационной зоны за устройством, т.е. А, H сеп , ? г, ? ж, ?, ? являются постоянными величинами.

Тогда зависимость по уносу жидкости с газом можно записать как

где Z - const.

При применении многоэлементных сепарационных устройств скорость газа в них будет равна

Для примера примем реально измеренную величину среднего уноса жидкости с газом е = 300 г/1000 м 3 на фильтрующую секцию абсорбера, относительное свободное сечение сепарационной тарелки с центробежными элементами, расположенной под этой секцией, составляет 25 % от площади сечения колонны F к .

При выполнении репарационного устройства с максимальным живым сечением, равным 90 % от F к , унос будет

Уменьшение уноса в этом случае будет в m раз меньше и будет равно

т.е. минимальный унос составит

 

Это значение подтверждено стендовыми и промысловыми испытаниями.

Анализ расчетных и фактических замеренных величин уноса по протоколам промышленных испытаний абсорберов осушки газа с различными внутренними массообменными и сепарационными устройствами показал, что среднее значение отклонения расчетной величины составляет - 5 %.

Техническое решение с заменой выход­ной сепарационной тарелки на газораспределительную секцию на базе регулярной пластинчатой насадки конструкции ЦКБН, примененное для модернизации абсорбера осушки газа с прямоточно-центробежными элементами в массообменной секции на Западно-Таркосалинском газовом месторож­дении, позволило значительно сократить потери гликоля с осушенным газом с 5 до 0,4 ? 0,72 г/1 000 м 3, а вынос абсорбента на фильтрующую секцию уменьшить почти в 8 раз.

Практическое отсутствие выноса абсор­бента на фильтрующую секцию модерни­зированных абсорберов с регулярными на­садками в массообменной секции и газораспределительной сепарационной насадкой дает возможность увеличить срок службы фильтр-патронов, а в перспективе — возможность отказа от выходной сепарационной секции, что было подтверждено испытаниями насадочных абсорберов осушки газа с газораспределительной сепарационной секцией на базе регулярной пластинчатой насадки без применения фильтрующих патронов на УКПГ-7 Урен­гойского НГКМ и на Западно-Таркосалинском ГП в конце 2003 г.

Потери гликоля на всех режимах работы модернизированного аппарата УКПГ-7 Уренгойского НГКМ составили от 2 до 5 г/тыс, м 3 газа, а температура точки росы на выходе из абсорбера находилась в пределах минус 20,1 ? минус 23 оС.

На Западно-Таркосалинском ГП работа модернизированного насадочною абсорбера обеспечила температуру точки росы на выходе из аппарата до минус 23°С. а потери гликоля с осушенным газом составили от 1,5 до 2,2 г/ 1 000 м 3 при производительности аппарата по газу до 10,8 м 3 газа в сутки.

В связи с малым выносом жидкости из конечных сепарационных ступеней с использованием регулярных насадок, указанные насадки могут быть использованы и в сепараторах с промывочными секциями, так как сокращение уноса практически на порядок позволит исключить секцию промывки газа рефлюксной водой, тем самым сократить капитальные и эксплуатационные затраты при сохранении качества очистки газа от солей.

Кроме того, эти насадочные секции окончательной очистки могут быть использованы и в сочетании с промывочными секциями при больших начальных содержаниях солей в пластовой воде (например для ПХГ с отбором газа из солевых отложений).

В начало...

"Технологические и конструктивные решения по обеспечению максимальной производительности подземных хранилищ газа ОАО «Газпром»"

С.А. Хан. ОАО «Газпром», Г. К. Зиберт, С. М. Дмитриев, В.М. Зарипов ДОАО «ЦКБН»

Журнал "Наука и техника в газовой промышленности ", март-апрель 2004.

 

Для достижения максимальной производительности установок подготовки газа порядка 550 млн. м 3 r сутки и обеспечения качества его подготовки в подземных хранилищах газа (ПХГ) ОАО «Газпром» в соответствии с нормативно-технической документацией применяются следующие технологические и конструктивные решения.

К технологиям подготовки газа относятся (рис. 1):

- низкотемпературная сепарация (НТС);

- абсорбционная осушка газа гликолями;

- совмещенные технологии (НТС на на­чальной стадии отбора и абсорбционная осушка газа на конечной).

К технологическим решениям повыше­нии производительности установок подготовки газа в период отбора относятся:

- процессы с применением повышенных давлений абсорбции (до 12 МПа) для вновь разрабатываемых и реконструируемых ПХГ;

- процессы абсорбционной осушки газа при пониженных температурах (до минус 4 °С);

- процессы осушки газа с удалением примесей из газов и водных растворов;

- использование в процессах сепарации и абсорбции безотрывного и принудительного противоточного течения жидкости и газа.

При повышении давления газа в процессах сепарации и осушки объем его уменьшается, что дает возможность повысить производительность трубопроводной обвязки и технологического оборудования, например, при повышении давления газа с 5,5 до 9,0 МПа производительность системы повышается па 28 %.

Снижение температуры абсорбционной осушки газа с 25 до 4 оС дополнительно увеличивает производительность установки осушки газа при указанных давлениях примерно 10 % (на отношение величин плотностей газа в степени 0,5).

Проведение процессов абсорбционной осушки газа при максимальных давлениях одновременно:

- исключает или сводит к минимуму применение ингибитора предотвращения гидратообразования — метанола, т.к. снижение давления газа перед подачей в газопровод проводят на осушенном газе;

- снижает энергозатраты за счет исключения компримирования газа для получения требуемой температуры точки росы по влаге при применении процесса НТС;

- улучшает экологический показатель процесса;

- обеспечивает возможность подготовки газа до минимальных давлений (2,0 МПа и ниже), что позволяет увеличить объем извлекаемого из хранилища газа.

Снижение температуры абсорбции позволяет:

- исключить нагрев газа до общепринятых температур абсорбционной осушки газа 18-20°С, чем снижаются энергетические затраты на процесс осушки газа и выбросы тепла в атмосферу;

- исключить охлаждение газа на выходе с установки для предотвращения растепления грунтов.

Проведение процессов абсорбционной осушки газа при пониженных температурах требует специальных подходов к технологическим расчетам, в частности к определению количества регенерированного гликоля и его концентрации. Максимальная концентрации гликоля определяется из его максимально допускаемой вязкости (текучести) и обеспечения требуемой температуры точки росы по влаге. Количество гликоля определяется из количества поглощаемой влаги, но с поправкой на снижение коэффициента массопередачи при пониженных температурах, обычно расход гликоля не превышает значений расходов, необходимых для обработки газов при положительных температурах.

Опыт эксплуатации ПХГ показывает, что большое влияние на обеспечение требуемой производительности и эффективности работы технологического оборудования с получением требуемой точки росы по влаге и минимальных потерь гликолей оказывает количество и тип содержащихся в газе примесей.

Обычно примеси включают: жидкие углеводороды, компрессорное масло, механические примеси, включая продукты коррозии металлов, минералы, поверхностно активные вещества (ПАВ), водные растворы солей. Указанные примеси поглощаются водными растворами гликоля, метанола. При наличии в растворах ингибиторов предотвращения гидратообразования 3-4 % объемных примесей возникают проблемы с обеспечением показателей назначения: точкой росы газа по влаге, нормативным уносом гликоля с газом, обеспечением производительности по газу. Для снижения негативных последствий влияния примесей в жидких осушителях применяются следующие мероприятия:

- качественная первичная сепарация газа;

- после первичной сепарации промывка газа водой, например, рефлюксной с установки регенерации гликоля;

- магнитная обработка водных растворов;

- очистка растворов в угольных фильтрах;

- комплексная очистка водных растворов гликолей методом ректификации.

Абсорбционная осушка газа с использованием процесса промывки газа рефлюксной (дистиллированной) водой из установки регенерации гликоля (патент РФ № 965486) позволяет минимум на порядок снизить содержание раcтворенных в капельной жидкости солей.

Применение установки регенерации метанола с блоком очистки раствора от солей, механических примесей и др. позволяет одновременно с обессоливанием проводить первичную регенерацию насыщенного раствора низкой концентрации, например от 15-20 до 35-50 масс. %, что снижает капитальные и эксплуатационные затраты на регенерацию метанола, а также улучшает экологические показатели установки.

Методом ректификации аналогично производится очистка гликоля выводом из системы порядка 3-5 % объемных от общего расхода абсорбента.

ДОАО «ЦКБН» были выполнены работы по созданию нового и модернизации существующего абсорбционного и теплообменного оборудования для ПХГ, направленные на увеличение производительности технологических ниток. В этих работах, кроме расширения диапазона эффективной работы аппаратов как по верхнему, так и по нижнему пределам удалось одновременно выполнить требования по повышению качества полготовки газа, снижению потерь гликоля с осушенным газом, увеличению срока наработки фильтрующих элементов секции на выходе осушенного газа.

Для расширения диапазона эффективной работы абсорберов с серийными центробежными контактными элементами во всем необходимом интервале давлений и расходов было предложено вертикальное секционирование его массообменной части (патент РФ № 2120327).

При расходе газа до половины от расчетной производительности аппарата газ проходит через одну из продольных частей массообменных секций, а с увеличением произво­дительности газ распределяется по всему сечению, т.е. по обеим секциям. Переключение газа на все сечение аппарата происходит автоматически на выходе из массообменных секций клапанной тарелкой. Такое техническое решение позволяет в два раза увеличить диапазон эффективной работы абсорберов осушки газа.

Для увеличения производительности и снижения потерь гликоля с осушенным газом в существующих абсорберах осушки газа с сетчатыми или колпачковыми тарелками предложено достаточно простое и недорогое техническое решение, которое предусматривает установку над массообменными тарелками полых сетчатых треугольных элементов (рис. 2, патент № 1528536). Эти элементы обеспечивают достаточно высокую сепарацию жидкости, предотвращая ее вынос с газом на вышележащую ступень контакта и из аппарата, являясь при этом дополнительной поверхностью контакта при минимальном их гидравлическом сопротивлении.

 

Рис. 2 Конструкция модернизированных абсорберов, установленных на Касимовском ПХГ	Рис. 3 Конструкция модернизированных абсорберов, установленных на Степновской и Песчано-Уметской СПХГ

Для этих же целей при модернизации аппаратов с прямоточными центробежными элементами было предложено более совершенное техническое решение, которое предусматривает установку над массообменными тарелками двух слоев регулярной пластинчатой структурированной насадки (рис. 3, патент РФ № 2113900). Использование закрученного потока перед насадкой снижает ее высоту и повышает эффективность сепарации жидкости от газа. Насадка имеет крупноячеистую и мелкоячеистую структуры, крупная необходима для перемещения газа с наименьшим сопротивлением, а мелкая — для безотрывного противоточного течения жидкости. Модернизация абсорберов осушки газа Степновского и Песчано-Уметского ПХГ указанным способом позволила увеличить их производительность на 20 %. График зависимости производительности серийных и модернизированных абсорберов от давления приведен на рис. 4.

 

Для вновь разрабатываемых абсорберов осушки газа была разработана структурированная регулярная насадка (рис. 5, патент РФ № 2188706), в которой закручивание газового потока происходит в теле самой насадки.

Для равномерного распределения жидко­сти по поверхности насадки и обеспечения ее безотрывного течения используется трубчатый распределитель жидкости (патент РФ № 2191616). Конструкция его такова, что коллектор и распределительные трубы расположены на разных уровнях. Такое решение обеспечивает максимальное живое сечение распределителя по газу при минимальном гидравлическом сопротивлении.

Для равномерного распределения газа по сечению аппарата и его сепарации над распределителем жидкости устанавливается газораспределительная секция (патент РФ № 2168365), выполняемая обычно из двух слоев пластинчатой регулярной насадки с сетчатым жгутом.

Технические решения, применяемые для повышения производительности сепарационного оборудования аналогичны рассмотренным сепарационным секциям абсорбционного оборудования. В проектных сепараторах применяются прямоточно-центробежные элементы диаметром 100 мм. Теплообменные кожухотрубчатые аппараты с дискретными турбулизаторами (патент РФ № 1374029) позволяют интенсифицировать тепло- и массообмен в средах с изменением фазового состояния. При этом, в частности, в аппаратах «газ-газ» можно уменьшить поверхность нагрева в два раза, соответственно и массу в два раза по сравнению с гладкотрубными аппаратами. Гидравлическое сопротивление при этом возрастет незначительно.

За счет внедрения вышеперечисленных технологических и конструктивных решений удалось достигнуть следующих показателей:

Рис.5 Конструкция абсорбера со структурированной насадкой

- увеличить производительность ПХГ на 30 % в начальный период отбора газа при работе установок осушки на повышенных давлениях;

- увеличить верхний предел производительности абсорберов осушки газа не менее чем на 20 %, за счет применения более совершенных внутренних устройств;

- расширить диапазон эффективной работы аппаратов по про­изводительности с 2,5 до 4,0, а с применением продольного секци­онирования аппаратов — до 8,0;

- обеспечить требуемое качество подготовки газа по температуре точки росы в соответствии с новыми требованиями на весь период отбора;

- снизить потери гликоля с осушенным газом из абсорберов с 15 до 2-5 г/ 1 000 м 3, а общие потери по ПХГ — с 25-45 до 20 г на I 000 м :' газа;

- увеличить срок службы фильтр-патронов в секции окончательной очистки газа в пять раз за счет уменьшения количества жидкости, поступающей на них из массообменной секции, с 200-500 до 25-50 г/1 000 м 3.

В начало...