семинар / 3 Подготовка газа к транспортировке

Состав и физические свойства природного газа

Ориентировочные физические характеристики:

1. Плотность:

от 0,68 до 0,85 кг/м³ (сухой газообразный)

400 кг/м³ (жидкий)

2. Температура кипения при атмосферном давлении: –162°C

3. Температура самовозгорания: 650 °C;

4. Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;

5. Удельная теплота сгорания: 28—46 МДж/м³ (6,7—11,0 ккал/м³) (то есть 8-12 квт·ч/м³);

6. Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120—130.

7. Легче воздуха в 1.8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

Природные газы подразделяют на следующие группы:

1. Газ, добываемый из чисто газовых месторождений и представляющий собой сухой газ, свободный от тяжелых углеводородов.

2. Газы, добываемые вместе с нефтью (растворенные или попутные газы). Это физические смеси сухого газа, пропанобутановой фракции (жирного газа) и газового бензина.

3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений — смесь сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат состоит из большого числа тяжелых углеводородов

(С5 + высш., С6 + высш. и т.д.), из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые масляные фракции.

4. Газы газогидратных залежей.

//ОТСТУПЛЕНИЕ о газогидратах (клатраты)

Это кристаллическое соединение, образующееся при определенных условиях температуры и давления (термобарические условия) из воды и газа.

На вид напоминают кристаллы льда или мокрый спрессованный снег.

Гидратообразование в газопроводах

При качественной осушке транспортируемого газа на промысловых пунктах подготовки исключается образование газогидратов практически полностью, однако, чаще всего именно некачественная осушка является первопричиной их образования.

На процесс образования гидратов, как было сказано выше, влияет состав транспортируемого газа, содержание воды, давление и температура. Обязательными условиями существования гидратов является снижение температуры газа ниже точки росы, при которой происходит конденсация паров воды, а также ниже температуры равновесного состояния гидратов.

Точка росы – температура, до которой необходимо охладить газ, что бы содержащийся в нем пар при постоянных значениях давления и массовой доли водяного пара достиг насыщения. (Когда выпадает роса)

Равновесное состояние – это состояние, в котором характеризующие ту или иную систему параметры при постоянных внешних условиях не изменяются со временем!

//КОНЕЦ ОТСТУПЛЕНИЯ о газогидратах (клатратах)

Подготовка природного газа к транспорту

1. Низкотемпературная сепарация

Данная технология предусматривает:

• первичную сепарацию газа и улавливание жидкостных пробок во входном газосепараторе;

• охлаждение входного потока газа в теплообменнике газ/газ потоком охлажденного газа;

• охлаждение газа за счет дросселирования потока, здесь могут использоваться дроссель (эффект Джоуля-Томсона), трубка Ранка, турбодетандер;

• последующая сепарация охлажденного газа в низкотемпературном сепараторе газа;

• подогрев подготовленного газа в теплообменнике перед подачей в магистраль.

2. Низкотемпературная конденсация (НТК)

Технология предусматривает:

• первичную сепарацию газа и улавливание жидкостных пробок во входном газосепараторе;

• охлаждение входного потока газа в теплообменнике за счет внешнего источника охлаждения, которыми могут быть аппараты воздушного охлаждения (АВО), различные холодильные машины;

• последующая сепарация охлажденного газа в низкотемпературном газосепараторе.

3. Абсорбционная подготовка газа

Технология предусматривает:

• первичную сепарацию газа и улавливание жидкостных пробок во входном газосепараторе;

• абсорбционную колонну, в которой жидким абсорбентом поглощается влага, находящаяся в газе;

• выходной газосепаратор, в котором осуществляется осаждение (улавливание) абсорбента.

4. Адсорбционная подготовка газа

Технология предусматривает:

• первичную сепарацию газа и улавливание жидкостных пробок во входном газосепараторе;

• адсорбционную колонну, в которой твердым адсорбентом поглощается влага, находящаяся в газе;

• выходной фильтр-сепаратор, в котором осуществляется осаждение (улавливание) адсорбционной пыли.

Адсорбция – процесс поглощения газов или жидкостей поверхностью твердых тел, всей поверхностью.

Абсорбция – процесс избирательного поглощения компонентов из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами)

Основные преимущества адсорбционного метода осушки газа:

· Продолжительный срок службы адсорбента

· В широком диапазоне технологических параметров достигается низкая точка росы

· Изменение температуры и давления не оказывает существенного влияния на качество осушки

· Процесс отличается простотой и надежностью

Недостатки:

· Большие капитальные вложения

· Высокие эксплуатационные затраты

· Загрязнение адсорбента и частая его замена или очистка

· Отсутствие надежности непрерывного цикла технологического процесса

Для очистки природного газа от механических примесей используются аппараты 2-х типов:

- работающие по принципу «мокрого» улавливания пыли (масляные пылеуловители);

Преимущества:

Вертикального масляного пылеуловителя по сравнению с другими конструкциями пылеуловителей заключается в высокой степени очистки газа (коэффициент очистки достигает 97-98 %).

Недостатки:

Масляных пылеуловителей являются: наличие постоянного безвозвратного расхода масла, необходимость очистки масла, а также подогрева масла при зимних условиях эксплуатации.

- работающие по принципу «сухого» отделения пыли (циклонные пылеуловители);

Преимущества:

• отсутствие движущихся частей;

• надежная работа при температуре до 500 °С без конструктивных изменений;

• пыль улавливается в сухом виде;

• возможность улавливания абразивных пылей, для чего активные поверхности циклонов покрываются специальными материалами;

• возможность работы циклонов при высоких давлениях;

• стабильная величина гидравлического сопротивления;

• простота изготовления и возможность ремонта;

• повышение концентрации пыли не приводит к снижению фракционной эффективности аппарата.

Недостатки:

Высокое гидравлическое сопротивление, достигающее 1250-1500 Па, и низкую эффективность при улавливании частиц размером < 5 мкм