ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА И НАПРАВЛЕНИЯ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ часть 2

ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНОГО
НЕФТЯНОГО ГАЗА И
НАПРАВЛЕНИЯ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
часть 2
1
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ
2
ТИПОВЫЕ СХЕМЫ УСТАНОВОК
ПОДГОТОВКИ НЕФТЯНОГО ГАЗА
Предельные значения основных технологических
параметров установок подготовки газа на базе
унифицированного оборудования:
Температура газа, поступающего на установку, не более, 40
оС
Давление газа, поступающего на установку, не более, 0,8
МПа
Давление газа после компрессора, не более, 0,8 МПа
Температура охлаждения газа, не менее:
•после испарителей для газа первой ступени сепарации -5
Схема подготовки нефтяного газа
концевых ступеней сепарации
Принципиальная технологическая
схема установки низкотемпературной
конденсации
1, 3, 7, 13— теплообменник; 2— установка по осушке; 4, 10 —
испарители; 5, 11 - емкости — сепараторы; 6 — 12 — насосы; 8 —
деэтанизатор; 9 — подогреватель; I —сырой газ; II — отбензиненный
газ; III — нестабильный бензин; IV — диэтиленгликоль; V —этановая
фракция
МЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
6
МЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ЗАРУБЕЖНЫЕ
7
МЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
«ГРАСИС»
9
Современный мембранный модуль, используемый
для технологии мембранного разделения газов,
состоит из сменного мембранного картриджа и
корпуса. Плотность упаковки волокон в картридже
достигает значений 3000—3500 квадратных метров
волокна на один кубический метр картриджа, что
позволяет
минимизировать
газоразделительных установок.
размеры
Схематическое
изображение
газоразделительного
картриджа
Разделение смеси с помощью мембранной технологии происходит
за счет разницы парциальных давлений газа на внешней и
внутренней поверхностях половолоконной мембраны.
ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ПОДГОТОВКИ ПНГ
Показатель
Сырьевой газ Подготовленный
газ
Требования
СТО 089-2010
Молярная доля
компонентов, %
метан
88,9
89,1
этан
3,21
5,14
пропан
2,40
3,26
бутаны
1,39
0,97
пентаны
0,51
0,12
гексаны + высш.
0,12
0,004
СО2
3,23
0,8056
азот
0,235
0,60
сероводород
0,005
0,0004
Концентрация, мг/м3
сероводорода
меркаптанов
72
61
6
6
7
16
ТТР (при раб. давл.)
по воде
12,7
- 30
- 10
Мембранная
газоразделительная
установка подготовки ПНГ
производительностью 77,8
млн м3/год
Мембранная
газоразделительная
установка МГБ-2.5-95.0-1500
на площадке
Новоукраинской КС ООО
«РН-Краснодарнефтегаз»
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
19
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ВИХРЕВЫЕ ТРУБЫ
20
Для более эффективного использования давления
природного газа и получения низкой температуры в
качестве редукционного органа используют:
- сопло Лаваля;
- вихревую трубу (труба Ранка);
- расширительные машины — детандеры
-3S сепаратор
Давление сепарации, МПа
Эффективность охлаждения газа
Рвх УКПГ
1-изоэнтропийный процесс
2-изоэнтальпийный процесс
Температура охлажденного газа
Вихревой эффект (эффект Ранка-Хилша) реализуется
за счёт перепада давления газа и заключается в
снижении
температуры
центральных
слоев
закрученного потока и нагреве периферийных слоев.
Он был обнаружен французским инженером Ранком в
1931 году и экспериментально изучен немецким
физиком Хилшем в 1946 году.
24
Вихревые трубы можно поделить на две группы.
Первая группа - это противопоточные вихревые трубы (часто
называемые
стандартными),
во
вторую
группу
входят
параллельные или однопоточные.
Наибольшее
распространение
получили
стандартные
противопоточные вихревые трубы в силу простоты конструкции и
более высокой эффективности по отношению к однопоточным
конструкциям.
Противопоточная ВТ (а),
однопоточная ВТ (б):
1 – вихревая труба,
2 – диафрагма,
3 – сопла,
4 – конический клапан
Оценка эффективности вихревых труб
(термический КПД, %)
Дросселирование Вихревая труба
1,7
45-65
Турбодетандер
78
Трехпоточная вихревая труба
1 – сопловый ввод; 2 – закручивающее
устройство; 3 – диафрагма; 4 – дроссельный
вентиль; 5 – сепарационный узел
Основными рабочими характеристиками ТВТ являются:
•
Температурная эффективность (или просто эффективность) ТВТ по смешанному
потоку, ΔТсм:
ΔТсм = Твх – Тсм , °С
где ΔТсм - температурная эффективность, °С;
Твх – температура входного потока, °С;
Тсм – температура смешанного выходного потока, °С.
•
Отношение абсолютных давлений, π:
π = Рвх / Рсм ,
где π - отношение абсолютных давлений;
Рвх – входное давление, ата;
Рсм – давление смешанного потока на выходе, ата.
•
Доля холодного потока, µ:
µ = Vхол / Vвх ,
где µ - доля холодного потока;
Vхол – количество холодного газа, нм3/час;
Vвх – количество газа на входе в ТВТ, нм3/час.
•
Удельная холодопроизводительность ТВТ, (в этом случае µ = 1,0):
qтвт = ΔТсм
где qтвт – удельная холодопроизводительность, °С;
ΔТсм – температурная эффективность, °С.
•
Степень открытия сопловых вводов, βс (изменяется в диапазоне βс = 0,0 - 1,0):
βс = F / Fмакс
где βс - степень открытия сопловых вводов;
F – текущая площадь сопловых вводов, м2;
Fмакс – максимальная площадь сопловых вводов, м2.
Применение трехпоточной вихревой
трубы
Для
нефтегазовой
отрасли
возможны
следующие варианты использования эффекта
сепарации газовых потоков в вихревой трубе:
•
очистка
газа
от
дисперсной
имеющейся в исходном газе;
влаги,
•
компонентное разделение газоконденсатных
смесей;
•
низкотемпературная очистка газа;
•
«сухое» компонентное разделение газовых
смесей
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
СВЕРХЗВУКОВАЯ СЕПАРАЦИЯ
30
31
Схемы подключения 3S-сепараторов
Эффективность способов понижения
температуры газа (по Измикову)
33