Проект установки адсорбційного осушування та вилучення важких вуглеводнів з природного газу
Автор: Каландяк Андрій Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Хімічні технології палива та вуглецевих матеріалів
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Магістерська робота присвячена актуальній проблемі – очищення природного газу від води і важких вуглеводнів, що погіршують його якість. Однією з найважливіших задач при транспортуванні природного газу є оцінка його якості, зокрема за показником вологості. Під поняттям «якість природного газу» розуміють відповідність його складу певним значенням його основних характеристик, таких як теплотворна здатність, вміст вологи та наявність корозійно-активних компонентів [1]. Природний газ, що видобувається зі свердловин, проходить обов’язкову підготовку перед транспортуванням кінцевому споживачу. Це пов’язано з тим, що природний газ, будучи складною сумішшю різних вуглеводневих компонентів, містить крім них різні домішки, що роблять істотний вплив на процес транспортування газу по магістральних трубопроводах. Найбільш значимими є домішки води, наявність якої неприпустима з багатьох причин. Водяна пара збільшують вартість перекачування, погіршує якість кінцевого продукту, приводять до прискорення корозії трубопроводу. Але ж найсерйознішим результатом є гідратоутворення, яке відбувається за певних умов транспортування. В результаті зменшується пропускна спроможність газопроводу (до повної закупорки), ушкоджуються фільтри, крани, компресори. Утворення гідратних пробок в трубопроводах вважається вельми серйозною аварією, ліквідація якої є надзвичайно дорогим заходом. Вартість ліквідації тільки однієї крупної гідратної пробки навіть в місці, доступному для пересування транспортних засобів, може скласти декілька десятків тисяч доларів Загальноприйнятими параметрами в практиці видобутку та транспортування природного газу, які характеризують вологість та вміст важких вуглеводнів в природному газі, є температура точки роси вологи та вуглеводнів. Вимірювання цих параметрів широко розповсюджене у практиці контролю показників якості природного газу. Це пояснюється тим, що точка роси є найбільш інформативним показником кондиційності природного газу за значенням якого можна навіть без додаткових розрахунків, а тільки порівнюючи його з температурами газу та газового обладнання, оцінити ступінь його транспортної кондиційності і зробити попередній прогноз щодо її збереження під час подальшого транспортування [2]. Первинна підготовка природного газу після його видобування здійснюється на промислових установках комплексної підготовки газу (УКПГ). Основною метою УКПГ є обробка видобутого природного газу до певного рівня якості для забезпечення ефективного та безаварійного транспортування його магістральними газопроводами. На практиці найбільш розповсюджені наступні засоби або технологічні процеси обробки газу: - низькотемпературна сепарація (НТС); - абсорбційний; - адсорбційний [3]. Вибір способу обробки газу залежить від ряду факторів: кількості фракцій та компонентів вуглеводневого ряду; вмісту вологи (в вигляді парів і вільної вологи); вмісту невуглеводневих компонентів, таких як солі, сірководень, вуглекислота; кліматичних умов подальшого транспортування газу; запасів газу на родовищі, його тиску і температури на гирлі свердловини та низки інших чинників. Найпоширенішим у практиці промислової обробки газу є підготовка газу способом низькотемпературної сепарації. Процес НТС полягає в охолодженні природного газу в сепараторі з метою розділення багатокомпонентної суміші, що надходить зі свердловини, на рідку і газову фази. В результаті цього з газу вилучаються вуглеводневі фракції і вода в рідкому стані, а значить, зменшується їх вміст в товарному природному газі використання його надлишкового тиску при зниженні його значення на дроселях. Ефективність роботи установок НТС залежить від складу газу, тиску і температури процесу сепарації, кількості ступенів сепарації, характеристик обладнання тощо. Значення температури, до якої охолоджується газ, вибирається з метою забезпечення транспортування газу в однофазному стані та максимального вилучення вуглеводневих компонентів в рідкому стані. Крім того, ефективність використання низькотемпературної сепарації газу залежить від початкового тиску і темпів його падіння при експлуатації родовищ. Абсорбційний процес осушки застосовують на установках переробки газу на підземних сховищах. Як правило, в якості абсорбентів використовують гліколі, а саме, диетиленгліколь (ДЕГ) і триетиленгликоль (ТЕЕ). Осушування цим способом використовують для газових родовищ з вмістом метану більш 97%, а вуглеводневого конденсату С5+вищі - до 0,2 % за об’ємом і здійснюється на установках комплексного підготування газу, в основному, з метою зменшення вмісту вологи в газі й доведення його до нормативних значень. Абсорбція являється економічно виправданою при осушуванні значних потоків природного газу під високим тиском. Використання рідких сорбентів при осушці газу по зрівнянню з твердими характеризується такими перевагами, як можливість осушки газів, які містять речовини, що псують тверді сорбенти; безперервність процесу; простота автоматичної системи управління. Адсорбційні установки застосовують для глибокої осушки газу, а також очистки від «кислих» компонентів і для виділення з газового конденсату окремих компонентів. У газовій промисловості для осушки газів і конденсатів застосовують активований оксид алюмінію, алюмогелі, силікагелі, цеоліти (молекулярні сита). Адсорбенти повинні мати велику поверхню пор, високу вибірковість і швидкість масообміну, високу механічну стійкість, а крім цього, бути корозійно-пасивними, хімічно-інертними, легко регенеруватися.Найчастіше для вилучення надлишкової кількості компонентів з природного газу в якості адсорбенту використовують молекулярні сита - суміш неорганічних сполук (наприклад, цеоліти), що мають пори, розміри яких відповідають розмірам молекул компонентів, для вилучення яких вони призначені. Цеоліти забезпечують високу міру вилучення, мають значну поглинаючу здатність за умов підвищених температур газу, виборчу адсорбційну здатність. Недоліками адсорбційного способу обробки природного газу є високі капітальні вкладення, високі затрати тепла і механічне руйнування адсорбенту. Метою магістерської роботи є розрахунок установки адсорбційної осушки природного газу. В ході роботи виконано такі основні завдання: • розроблено принципову технологічну схему; • розраховано основне технологічне обладнання; • розміщено обране обладнання на плані. Магістерська кваліфікаційна робота містить розрахунки основних техніко-економічних показників дослідження. Ключові слова: природний газ, температура точки роси, низькотемпературна сепарація, абсорбція, адсорбція. Літературні джерела. 1. Д. М. Кемпбел. Очистка и переработкаприродныхгазов: Недра. – Москва. -1977. 2. П.І. Топільницький. Первинна переробка природних і нафтових газів та газоконденсатів: Видавництво Львівської політехніки. – Львів. – 2008. 3. Карп І.М. Стан та перспективи розвитку нафтогазового комплексу України / Карп І.М., Єгер Д.О., Зарубін Ю.О. [та ін.]. – К.: Наукова думка, 2006. – С. 127–130.