Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 [ 104 ] 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284

2.4.6.3.4.2. Потери гликоля

Они обычно порядка 0,0004 на 0,7 литра обрабатываемого газа (0,03 на 0,5 гал/MMSCF). Они могут быть определены как сумма: потерь в результате механического уноса осушенным газом, потери от испарения на выходе абсорбера и регенератора, механические потери в фильтрах.

2.4.6.3.4.3. Разложение гликоля

Оно является причиной термической нестабильности при высокой температуре в присутствии кислорода. Необходимо исключить очень высокие температуры в рёбойлерах, это реализуется путем офаничения теплового потока и фильтрацией Т.Э.Г., для того чтобы исключить образование отложений в трубах. Контакт с воздухом должен быть также исключен.

2.4.6.3.4.4. Коррозия

Гликоли и их водные растворы не коррозионны. Если в данном типе установок наблюдается коррозия, это происходит из-за присутствия солей (по известным причинам увлекаемых вместе с водой) или органических кислот, получающихся в результате разложения гликоля.

Коррозию предотвращают, исключая разложение, как об этом говорилось выше, и контролируя рН раствора, который должен поддерживаться между 6 и 7,5.

2.4.6.3.4.5. Безопасность

Устройства, защищающие абсорбер:

- автоматическое удаление воды, скапливающейся внизу колонны;

- датчики верхнего и нижнего уровней на нижней тарелке, действующие соответственно на насосы и регулирующие задвижки или предохранительную задвижку;

- поддержание в колонне температуры с помощью внутренней циркуляции теплого Т.Э.Г, позволяющей исключить образование льда или гидратов, и которая может дополняться нагреванием с помощью электрического сопротивления. Устройства, защищающие регенератор:

- предохранительные задвижки, управляемые регуляторами давления, помещенными на трубопроводы, и теплообменники (максимальное давление в несколько бар) или ребойлер, который работает практически при атмосф>ерном давлении;

- датчики уровней в ребойлере и резервных емкостях, чтобы предупредить переполнение или отсутствие Т.Э.Г.

2.4.6.3.4.6. Автоматизация

Некоторые установки осушки состоят из абсорберов, связанных с ними их собственными насосами и регенераторами, и которые могут также соединяться с резервными насосами и котлами.

В других случаях регенераторы и (или) насосы обезличены:

- или потому, что все они связаны с каждым из абсорберов,

- или потому, что они отделены от абсорберов буферными резервуарами регенерированного Т.Э.Г. и насыщенного Т.Э.Г. Автоматизация может включать три уровня, согласно потребностям хранения:

- ввод в действие простых элементов, выбранных оператором: абсорбер, регенератор;

- ввод в действие цепи связанных между собой элементов (колонна, ее насосы и регенератор) по заказу оператора;

- выбор ввода в действие абсорберов, насосов и регенераторов, позволяющих оптимально обеспечить требуемый расход.

Эта версия, наиболее разработанная, заключается в облегчении выбора оператором, предлагая ему решение, которое он принимает или отвергает; или как независимо действующая система для внешнего воздействия.

2.4.6.4. Адсорбция твердым сорбентом

2.4.6.4.1. Осушка газов адсорбцией и различные типы адсорбентов

2.4.6.4.1.1. Осуществление адсорбции

Осушка газа осуществляется путем пропуска газа через колонну, заполненную адсорбентом, в контакте с которым он теряет свою влажность. Массопередача от газа к адсорбенту имеет место внутри зоны, где содержание воды адсорбента может увеличиваться до полного насыицения. Эта зона называется зоной массообмена, и фронт адсорбции перемещается в направлении газового потока. Когда фронт адсорбции достигает конца слоя, в этот момент, названный прорывом или точкой проскока, влагонасыщенность газа быстро увеличивается до влагонасыщенности перед обработкой.

Каждый адсорбент характеризуется коэффициентом поглощения (активность), который для определенной точки росы з£1висит от:

- природы адсорбента,

- скорости газа,

- скорости массообмена между газом и адсорбентом,

- относительной влажности и температуры газа Адсорбция - процесс экзотермический. Однако,

когда количество влаги, которое должно быть адсорбировано, небольиюе, увеличение температуры незначительно.

Насыщенный адсорбент должен быть регенерирован. Регенерация базируется на обратном условиям равновесия принципе.

Наиболее часто используемый процесс - это рек генерация путем подвода тепла осуществляемый с помощью потока горячего газа, который служит также сэедством эвакуации воды. Эта регенерация может осуществляться при том же давлении, что и процесс адсорбции, или при более низком давлении.

После регенерации слой сорбента должен быть охла>»шен, чтобы восстановить поглотительную способность. Эта операция осуществляется при помощи холодного газового потока.

Другой процесс состоит в снижении давления слоя при постоянной температуре. Используют газ с давлением, сниженным настолько, чтобы получить парциальное давление адсорбированного продукта соответствующего чрезвычайно низкой адсорбционной способности. Требующиеся для этого процесса циклы очень короткие (несколько минут).

Осушка адсорбцией есть циклический процесс. Одна за другой следуют фазы адсорбции, регенерации и охлаждения.

Для непрерывного процесса осушки необходимо иметь в наличии как минимум две колонны: одну для адсорбции, другую для регенерации охлаждения.

2.4.6.4.1.2. Адсорбенты

Имеются многочисленные адсорбенты, используемые для осушю1 газа, но наиболее часто используются следующие: активированная окись алюминия, силикагель и молекулярные сита. На рисунке на с. 338 приведено сравнение их адсорбционной способности.

2.4.6.4.1.2.1. Активированная окись алюминия

Очень хорошая активность. Позволяет получить точку росы HgO до -УбС.

Легко адсорбирует из газа тяжелые углеводороды, без возможности десорбции путем регенерации.

, лная способность, (масс) вода/адсорбент

Молекулярные сита типа А

i -

Активированная окись алюминия

О 10 20 30 40 50 Относуггельная влажность,%

Изотермы адсорбции паров воды.

Температура регенерации 175 - 300°С. Щелочная по природе, предрасположена к реакции с возможными кислыми составляющими.

2.4.6.4.1.2.2. Силикагель Очень хорошая активность.

Позволяет снизить влагосодержание газа приблизительно до 10 до/п или 8 мг • м-з (н).

Очень легко регенерируется. Температура 120-200С.

Адсорбирует тяжелые углеводороды, но они де-сорбируются регенерацией.

Разрушается случайно принесенной капельной жидкостью, которая раскалывает фанулы.

Кислый по природе, реагирует с основаниями (сода, аммиак и т.д.).

2.4.6.4.1.2.3. Молекулярные сита

Наиболее активный адсорбент. Позволяет достичь содержания HgO ниже 18 мг • м-з (н).

Высокая температура регенерации: 220 - 350°С.

Для осушки наиболее часто используется тип 4А. Диаметр его пор мешает адсорбции тяжелых углеводородов (Сз.).

Щелочные по природе, они чувствительны к кислотам.

Основные преимущества по сравнению с активированной окисью алюминия и силикагелем:

- возможна осушка при высокой температуре,

- возможно использование для очень низкого влагосодержания,

- управление коадсорбцией разумным выбором типа сит.

Теплообменник 70) газ-газ

Влажный Воздушный газ холодильник

ш

Адсорберы

-00-

О

Сепаратор

QoMnpecTO

Сепаратор .

Экономайзер

Холодильник

Печь

уУдаление воды

Трубопроводы флюида у->. пявпйний i-i 1 Л

Соединение Жотное, бар Температура "С <}> Закрыто f Открыто

Осушка адсорбцией молекулярными ситами.

2.4.6.4.2. Описание установки осушки Схема приведена на рисунке на с, 338.

2.4.6.4.3. Проблемы использования

Это проблемы, связанные с наличием воды, присутствием тяжелых углеводородов, которые могут бьпъ адсорбированы и не десорбированы при регенерации.

Меры предосторожности, которые нужно принять, следующие:

- уменьшить количество воды, подлежащее адсорбции, с помощью охлаждения и сепарации на входе. Охлаждение может быть доведено до температуры приблизительно на 5°С выше температуры образования гидратов;

- исключить подтягивание жидкости к адсорберам (вода, углеводороды, сода и т.д.);

- обеспечить хорошую регенерацию сит, чтобы иметь по возможности меньшую насыщенность зодой.

2.4.6.5. Обезвоживание охлаждением и снижением давления

Когда можно создать перепад давления для газа, который необходимо обработать, можно реализовать обезвоживание охлаждением и снижением давления.

Возможны два типа процессов: с применением или без применения ингибитора, в зависимости от того, могут или не могут образовываться гидраты so время охлаждения в теплообменниках.

Можно реализовать в данном типе установок точки росы порядка от -10 до -20°С.

Принципиальная схема установки дается ниже на рисунке. Этот тип установки предпочтительнее использовать тогда, когда хотят осуществить осушку газа и извлечение конденсата. К этому вернемся в § 2.4.7.

Таплообнанник Скмжина

Хпадмвнт

пэдрообрмомния

Осушка охлаждением-расширением. 2.4.6.6. Список литературы

[1] R.F. Викасек. - I.G.T. Research Bulletin, п° 8, Chicago, Etats-Unis (1955).

[2] J. Saint-Just et D. Bomassy. - Point de rosee et te-neur en eau: specificite du gaz naturel. Gaz dau-jourdhui. p. 303 (octtobre 1984) A.T.G. Paris.

[3] F.T. Selleck, L.T. Camfiichael et B.H. Sage. - Ind Eng. Chem., vol. 44, 2219 Washington, Etats-Unis

(1952).

[4] J. Campbell. - Gas Conditioning and Processing. Campbell Peetroleum Series, Oklahhoma, Etaat-Unis(1981).

[5] J.N. Robinson et E. Wichert. - Oil and Gas Joumal.

Tulsa, Oklahoma, Etats-Unis (6 fevreier 1978). [6] D.L. Katz. - Handbook of Natural Gas Enggineering.

McGraw Hill Company, Maidenheeao, Grande-

Bretagne.

[7] D.B. Robinsonm et D.Y. Peng. - I @ EC Fund, 15(1), 54-64. Washington, Etats-Unis (1976).

2.4.7. Точка росы по углеводородам и извлечение

Са, Сз, С4

2.4.7.1. Введение

Цели поиска решений по извлечению тяжелых углеводородов и извлечению паров воды близки между собой (требования точки росы, теплота сгорания). Плюс к этому стоит задача более полного извлечения тяжелых углеводородов с целью повышения стоимости продукции фракций: этана, пропана,бутана.

Различные используемые решения выражены в диаграмме Р-Т уменьшением фазовой зоны определенного природного газа. Эти операции обычно называются извлечением тяжелых углеводородов.

Это проиллюстрировано на нижеследующем рисунке, где представленные фазовые кривые соответствуют следующим понятиям:

А - газ транспортабельный (т.е. который можно транспортировать по газопроводам),

В - газ коммерческий,

С - глубокое извлечение С.Н.Г.

Используемая технология может быть классифицирована следующим образом:

- масляная абсорбция углеводородов,

- создание низких температур охлаждением и/или изоэнтальпийным, или политропным расширением,

- едсорбция углеводородов.

Расчеты, некогда долгие и скучные, могут быть в наши дни выполнены с помощью вычислительных машин и программ, моделирующих промышленные процессы.

А: Газ транслоргабальный В: Газ товарный С:Газ6аушй

-1Z5 -100 -75 -50 -Z5 О Z5 50 Тамларатура (*С)

Фазовая диаграмма (Р-Т).