7.2. Оборудование для сбора и подготовки газа и конденсата

Для подготовки газа и конденсата применяют следующее оборудование: сепараторы; абсорберы и десорберы; теплообменные устройства; пылеуловители; фильтры; аппараты воздушного охлаждения; емкости различного назначения и другое оборудование.

Сепараторы.

Сепараторы – предназначены для разделения газовых, жидкостных и твердых фаз.

В тех случаях, когда сепараторы применяют для грубого разделения жидкости и газа

( сепарация нефти от попутного газа или воздуха от масла) их называют трапами или гравитационными сепараторами. В конструкцию трапов иногда включают отбойные козырьки и коагулирующие устройства, что повышает эффективность трапов, за счет действия на сепарируемые частицы дополнительных инерционных сил. Эффективность сепарации в трапах не превышает 80 – 85%.

Рис. 7.5.

Для повышения коэффициента сепарации до 90 – 99% применяют газожидкостные сепараторы, отличие от трапов которых заключается в следующем: в газожидкостных сепараторах обрабатывается газожидкостная система с высоким газовым фактором, а в трапах – газожидкостная система с малым газовым фактором или газосодержанием.

Следующая группа газосепараторов – это пылеуловители или скрубберы, которые подразделяются на «мокрые» и «сухие».

Для разделения систем «газ – жидкость» применяют трехфазные сепараторы или разделители.

Технологические ёмкости, используемые для хранения, слива, налива и смешивания различных жидкостей и реагентов также относятся к сепараторам.

На (рис. 7.5.[24]) дана классификация сепараторов по основным функциональным и конструктивным признакам.

Газосепараторы с центробежными элементами (в дальнейшем "газосепара­торы") предназначены для очистки газов от капельной жидкости и механических примесей и используются в основном в качестве входных, промежуточных и кон­цевых сепараторов в промысловых установках подготовки природного газа к даль­нему транспорту, на подземных хранилищах газа, газораспределительных станциях, газоперерабатывающих заводах, а также в установках подготовки и переработки по­путного нефтяного газа.

Газосепараторы выполняются в виде вертикального цилиндрического аппара­та и включают в себя секции: предварительной очистки газа от жидкости и механических примесей; окончательной очистки газа; сбора отсепарированной жид­кости и механических примесей.

Конструктивно концевые сепараторы отличаются от входных и промежуточ­ных.

Входные и промежуточные сепараторы состоят из секций: предварительной очистки, которая включает в себя патрубок ввода газожид­костной смеси и узел грубой очистки, установленный у входа смеси; окончательной очистки, которая состоит из сепарационной тарелки с прямо­точными центробежными элементами, снабженными каналами с рециркуляцией и отсосом газа (тарелка имеет съемную крышку для осмотра внутренней поверхнос­ти газосепаратора и центробежных элементов); сбора отсепарированной жидкости, расположенной в нижней части аппарата, в которой установлен подогреватель.

Концевые сепараторы имеют следующие секции: предварительной очистки, которая включает в себя дополнительно коагуля­тор мелкодисперсного аэрозоля; окончательной очистки, кото­рая устроена аналогично кон­струкции входных и промежу­точных сепараторов. Отличие заключается в использовании центробежных прямоточных элементов, имеющих допол­нительный канал отвода жид­кости, который позволяет при тех же скоро­стях газа обеспечить более высокую эффективность сепа­рации; сбора отсепарированной жидкости, аналогичной кон­струкции этой секции у вход­ных и промежуточных сепара­торов.

Для поддержания задан­ного режима работы и удобства обслуживания аппараты снаб­жены необходимыми техноло­гическими штуцерами, штуце­рами для приборов КИП и А (для защиты от превышения давления) и люком-лазом.

Конструктивно газосепа­раторы изготавливают двух типов (рис.7.6.): 1 - с корпусным фланцевым разъемом диамет­ром до 800 мм; 2 - без корпус­ного фланцевого разъема диа­метрами 1000 - 2400 мм.

Особенность газосепараторов, изготавливаемых ДАО ЦКБН [24] - применение в них сепарационных элементов цен­тробежного типа с рециркуляцией и отсосом газа, обеспечивающих снижение удельной металлоемкости аппаратов в 1,3-1,6 раза по сравнению с лучшими отечественными ана­логами, а также повышение эффективности сепарации и уменьшение в 2-3 раза уноса жидкости.

Сырой газ поступает в аппараты через радиально расположенный штуцер входа на отбойную пластину для частичного отделения крупных капель жидкости и механических примесей из газа. После предварительной очистки газ направляется на центробежные сепарационные элементы тарелки, где за счет действия центробежные сил окончательно очищается и через штуцер выхода газа выводится из аппаратов. Жидкость и механические примеси после центробежных элементов собираются в сепарационной тарелке, далее по сливным трубам поступают в нижнюю часть аппарата (секцию сбора жидкости) и отводятся из аппаратов.

Рис. 7.6.

Газосепараторы могут поставляться в блочном исполнении. Блок является конструктивно законченным элементом технологической уста новки и состоит из газосепаратора, узла отвода жидкости, состоящего из технологи ческих трубопроводов с запорной и регулирующей арматурой, металлоконструкций и смонтирован на общей раме. Блок оснащается предохранительными устройствами, приборами контроля и регулирования уровня жидкости, измерения температуры и давления, которые могут обеспечить автоматическое управление при подключении к микропроцессорньв средствам автоматизации. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Производительность по газу, млн.м3/сут до 20 Давление условное, МПа не более 16 Масса, кг до 6000 Диаметр, мм до 2400 Эффективность сепарации, %: не менее для входных сепараторов 99,5 для концевых сепараторов 99,99 Содержание жидкости в очищенном газе, г/м3 не более 0,015

Газосепараторы жалюзийные (рис.7.7.), предназначены для тонкой очистки газа от жидкости в промысловых установках подготовки газа, а также в технологических процессах нефтяной, газовой и газо-перерабатывающей отраслях промышленности, где необходимо добиться минимального уноса жидкости с газовым потоком.

Газожидкостная смесь в жалюзийном газосепараторе разделяется на два потока – газ и жидкость благодаря воздействию гравитационных и инерционных сил на капли жидкости. Основная масса жидкости сепарируется из газового потока в средней части корпуса сепаратора и осаждается вниз в сборник жидкости. Туманнообразная масса жидкости (тонкодисперсные капли сепарируется из газового потока в пакетах вертикальных жалюзийных скрубберных насадок, размещаемых в верхней части корпуса сепаратора, откуда отсепарированная жидкость дренируется под уровень жидкости в сборнике. Из сборника жидкость непрерывно или периодически сбрасывается в дренаж или в жидкостную технологическую линию.

Рис. 7.7.

Газосепараторы сетчатые предназначены для окончательной очистки природного и по­путного нефтяного газа от жидкости (конденсата, ингибитора гидратообразования, воды) в промысловых установках подготовки газа к транспорту, подземных храни­лищах, на газо- и нефтеперерабатывающих заводах.

По конструкции различают газосепараторы двух типов: тип 1 - ци­линдрические вертикальные диамет­ром 500, 600 и 800 мм с корпусным фланцевым разъемом; тип 2 - цилин­дрические вертикальные диаметром 1000-2400 мм.

Газосепаратор представляет со­бой вертикальный цилиндрический аппарат, состоящий из секций (рис. 7.8.): предварительной очистки, вклю­чающей штуцер ввода газожидкостной смеси, узел грубой очистки, смонтиро­ванный у штуцера ввода, и коагулятор мелкодисперсного аэрозоля; окончательной очистки, состоя­щей из сетчатой насадки, выполнен­ной из сетчатого рукава; сбора и отвода отсепарированной жидкости, расположенной в нижней части аппарата, в которой установлен подогреватель.

Сырой газ через патрубок входа подается в узел грубой очистки, в котором происходит отделение крупных капель жидкости и жидкости в виде пленки. Далее газ с мелкими каплями и мелкодисперсным аэрозолем поступает на коагулятор, где происходит укрупнение капель, которые частично выпадают в зоне осаждения, а частично поступают вместе с газом в секцию окончательной очистки.

Рис. 7.8.

В ней укруп­ненные капли отделяются от газа, стекают к нижней кромке сетки и противотоком газу попадают в виде пленки иди малоподверженных уносу крупных капель и струек в сборник жидкости. Отделенная от газа жидкость накапливается в сборнике жидкости, где ее уро­вень контролируется приборами КИП и А, и периодически отводится из аппарата. Газосепараторы могут поставляться в блочном исполнении. Блок является конструктивно законченным элементом технологической установки и включает в себя газосепаратор, узел отвода жидкости, состоящий из технологических трубопро­водов с запорной и регулирующей арматурой, металлоконструкций и смонтирован на общей раме. Блок оснащается предохранительными устройствами, приборами кон­троля и регулирования уровня жидкости, измерения температуры и давления, кото­рые могут обеспечить автоматическое управление при подключении к микро - процессорным средствам автоматизации.

Факельные сепараторы предназначены для очистки от капельной жидкости газа, сбрасываемого на факел.

Они входят в состав факельной системы при обустройстве газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений, а также газо- и нефтеперерабатывающих заводов. Кроме того, в обоснованных случаях, по согласованию с ДАО ЦКБН, могут применяться на других объектах.

Сепараторы факельной системы данной конструкции могут эксплуатиро­ваться в условиях умеренного и холодного климата. В зависимости от климатической зоны действующего объекта аппараты размещают на открытой площадке или в обо­греваемом помещении.

Отработана базовая конструкция факельных сепараторов. В зоне обслужи­вания шум, вибрация, загазованность удовлетворяют требованиям санитарных норм и техники безопасности. В конструкции используется до 70 % стандартизированных и унифицированных деталей.

Факельные сепараторы представляют собой горизонтальный цилиндрический аппарат, в котором установлены уголковая и вертикальная сетчатая насадки (рис. 7.9.). Для поддержания заданного режима работы и удобства обслуживания аппараты снабжены необходимыми технологическими штуцерами, штуцерами для приборов КИП и А и люком-лазом.

Рис. 7.9.

Газожидкостная смесь подается в сепараторы через штуцер входа. Затем газ проходит на уголковую насадку для равномерного распределения потока по сечению аппарата и частичного отделения капельной жидкости. Даль­нейшая очистка газа от жидкости происходит в вертикальной сетчатой насадке и в зоне гравитационного осаждения. Отделенная жидкость выводится через штуцер в дренажную емкость.

Нефтегазовые сепараторы (в дальнейшем "сепараторы") предназначены для дегазации нефтей и очистки попутного газа в установках сбора и подготовки про­дукции нефтяных месторождений. Применяют на входных, промежуточных и концевых ступенях промысловых установок подготовки нефти.

Сепаратор представляет собой горизонтальный аппарат с отбойником грубо­го, разделения нефтегазового потока, вертикальной перегородкой из просечно-вы­тяжных листов для выравнивания скоростей потоков по сечению аппарата, пеногасящей насадкой, струнным каплеотбойником для очистки газа, штуцерами для входа и выхода продуктов разделения. По конструкции сепараторы изготавливают двух типов:

1 - для работы в компоновке с узлами предварительного отбора газа (депульсаторами) (рис. 7.10,а); 2 - для работы без депульсаторов (рис. 7.10,6).

Рис.7.10,а

Рис. 7.10,б

Оба типа - как с пеногасящей насадкой, так и без нее.

Вследствие применения пеногасящей интенсифицирующей насадки и струн­ных каплеуловителей сепараторы имеют большую производительность по газу и нефти.

Для поддержания заданного режима работы и удобства обслуживания аппара­ты снабжены необходимыми технологическими штуцерами, штуцерами для прибо­ров КИП и А (для защиты от превышения давления) и люком-лазом.

Нефть и газ поступают в секцию ввода, там происходит их предварительное разделение, затем они проходят через перфорированные распределяющие и успо­каивающие перегородки в зону осаждениями отстоя, где газ очищается от крупных капель жидкости и осуществляется дегазация нефти. В зоне выхода газ очищается окончательно струнными каплеотбойниками.

Циклонные сепараторы, предназначенные для осушки газа находят в последние годы все большее применение, особенно при разработке морских и шельфовых месторождений.

Циклонный сепаратор фирмы Twister (рис. 7.11. [28]) имеет ряд преимуществ:

- легкость и компактность;

- работа без химреагентов;

- отсутствие выбросов в окружающую среду.

Рис. 7.11.

Масляные пылеуловители, предназначены для тонкой очистки газа от пыли и механических примесей на головных сооружениях промыслов, компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Принцип действия пылеуловителей основан на «мокрой очистке газа от механических примесей и пыли путем промывки поступающего на очистку газа в контактных трубах, где осуществляется интенсивное перемешивание газа с промывочной жидкостью – соляровым маслом. Загрязненное пылью соляровое масло стекает из осадительной и скрубберной секции пылеуловителя вниз в отстойную секцию, где оно осветляется путем седиментации взвешенных частиц и периодического их дренирования из аппарата. Унос промывочной жидкости предотвращается скрубберной секцией, в которой происходит сепарация газа от мельчайших капель солярового масла. Масляные пулеуловители морально устарели и в настоящее время не впускаются.

«Сухие» пылеуловители (гравитационные, центробежные, фильтры) обеспечивают отделение взвеси за счет действия гравитационных или инерционных сил, а также за счет эффекта касания. В настоящее время применяются в основном «сухие» пылеуловители, при этом необходимо учитывать, что в газе кроме пыли практически всегда присутствует жидкость в определенном количестве. Поэтому газоочистные аппараты следует классифицировать как сепаратор – пылеуловитель, который одинаково хорошо должен улавливать как жидкость, так и мехпримеси при малом содержании жидкости.

Рис. 7.12.

В настоящее время серийно выпускаются пылеуловители ГП 628.00.00, фильтры – сепараторы ГП 605.00.000 или ГП 835.00.000. Перспективной разработкой ДОАО ЦКБН является создание центробежного элемента ГПР 1021.00.000, что позволило разработать сепаратор – пылеуловитель ГП 1330.00.00 (рис. 7.12. [24]), который по своим характеристикам способен заменить узел очистки из двух аппаратов: пылеуловитель ГП 628 + фильтр – сепаратор ГП 835.00.000. Очищаемый газ поступает через входной патрубок, изменяет направление движения и скорость, за счет чего происходит первичная очистка от крупных частиц, оседающих в нижней части аппарата. Далее газ поступает в центробежные элементы, где отделяются примеси и через конусный бункер выпадают по дренажным трубкам.