АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ОСУШЕННЯ ГАЗУ, ЯК ОБ’ЄКТА АВТОМАТИЗАЦІЇ

Призначення установки, суть процесу абсорбції

Одним із основних процесів при підготовці газу до транспортування є процес осушення газу, який реалізується за допомогою протитокових і прямотокових абсорбційних апаратів.Згідно контрактним умовам якість газу повинна відповідати:

температура точки роси за вологою повинна бути не більше -10С при тиску 4,2МПа.

температура точки роси за вуглеводнями повинна бути не більше - 5С при тиску від 4,2 до 7,2 МПа.

Наявність в газі вологи, важких вуглеводнів, кислих компонентів і механічних домішок знижує пропускну здатність газопроводів, збільшує енергетичні затрати на роботу компресорних станцій, підвищує швидкість корозії. Водяний конденсат разом з компонентами природного газу утворює гідрати, відкладення яких забиває робочі об’єми технологічних апаратів і газопроводів, знижуючи переріз, що може привести до аварії.

В основу роботи установки осушення природного газу покладено процес поглинання (абсорбції) із газу парів води, абсорбентом в масообмінному апараті (абсорбері).

Процес абсорбції служить для розділення суміші газів на окремі компоненти за допомогою рідини(абсорбента) .Суть процесу полягає в тому ,що газова суміш пропускається через рідину. При цьому один із компонентів поглинається рідиною, а інші не поглинаються. Для вилучення поглинутого компоненту використрвується процес десорбції. В якості абсорбентів застосовуються наступні рідини: вода, бензин, дизельне паливо,оливи,моноетиленгліколь,диетиленгліколь,триетилен-гліколь, моноетаноламін. На даній установці осушення газу в якості абсорбента використанний диетиленгліколь (ДЕГ). При змішуванні суміші газів з абсорбентом компонент, який поглинається, переходить з газової фази в рідку. По мірі проходження газової суміші через абсорбент концентрація компоненту, який поглинається, в газовій фазі зменшується, а в рідкій збільшується. Наступає момент рівноваги. Рівновагою називається такий стан системи, при якому кількість компоненту, який переходить з газової фази в рідку, рівна кількості компоненту, який переходить зворотньо з рідкої фази в газову.

Характеристика природного газу і ДЕГу

Природній вуглеводневий газ та диетеленгліколь (ДЕГ), який використовується в якості абсорбента, є основною сировиною та продуктами абсорбції.

Природний газ Більче-Волицького сховища складається в основному з граничних вуглеводнів з хімічною формулою СnH2n+2 . Вуглеводні представлені в основному легкими компонентами – метан, етан, бутан, пропан, нормальний бутан, ізобутан, нормальний пентан, ізопентан, а також азот, вуглекислий газ .

Сировиною на установці осушення природного газу є вологий газ, який поступає на установку по газопроводу з густиною 0,7173кг/м3, температурою 25С та тиском 4МПа. Компонентний склад та характеристика сировини наведена в таблиці 1.1,1.2.

Таблиця 1.1 - Компонентний склад та характеристика сировини (вологого газу)

Компонент | Склад газу у газопроводі Більче-Волиця-Долина | Склад газу на виході з установки осушення

CH4 | 97,963 | 95,995

C2 H6 | 0,684 | 1,681

C3H8 | 0,0135 | 0,530

н-C4H10 | 0,033 | 0,120

і-C4H10 | 0,027 | 0,073

н- C5H12 | 0,012 | 0,037

і- C5H12 | 0,016 | 0,038

C6H14 | 0,047 | 0,079

CO2 | 0,044 | 0,452

N2 | 1,039 | 0,995

Таблиця1.2-Характеристика природного газу

Характеристика | Одиниці вимірю-вання | В газопроводі Більче-Волиця |

На виході з установки осушення

Меркамптани | мг/м3 | 1,323 | 1,444

Нижча теплота згоряння |

кДж |

33465,5 |

34018,61

Густина газу

-абсолютна

-відносна |

кг/см3 |

0,6828

0,5666 |

0,7026

0,5830

Температура точки роси приведена до 4,0МПа |

0С |

4.5 |

-20.5

Сірководень | % | - | -

Готовим продуктом на установці є осушений газ з густиною 0,711кг/м3. Компонентний склад та характеристика продукту наведена в таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 - Компонентний склад та характеристика продукту (осушений газ)

Назва компоненту | Хімічний склад

СН4 | Мінімум 92%

С2Н6 | Максимум 4%

С3Н8, C4H10 і важчі вуглеводні | Максимум 2%

N2 | Максимум 2%

CO2 | Максимум 1%

H2S | Максимум 5 мг/м3

Меркаптанова сірка | Максимум 15 мг/м3

Нижча теплота згоряння | 34567,5кДж

Точка роси(при 4,0 МПа)

-за водою

-за вуглеводнями |

Менше -10 0С

Менше -5 0С

Диетиленгліколь, який направляється в технологічну лінію після регенерації являє собою рідину коричневого кольору, густина його 1116кг/м3,кислотність Pн=7-7,5,вміст органічних сумішей не нормується. Диетиленгліколь, який постачається з заводу, являє собою безбарвну рідину.Вміст вологи не більше 0,05%. Густина 1116кг/м3, кислотність Pн=7-7,5,температура кипіння при тиску 0,1МПа складає не менше 2440С, вміст хлориду відсутній. Насичений ДЕГ має коричневе забарвлення. Вміст вологи-2,1-1,5%, густина його 1116кг/м3, кислотність Pн=7-7,5.

Аналіз технологічної схеми абсорбційного осушення газу

Технологічна схема установки осушення природного газу Більче-Волицької ДКС наведена на рисунку, основою якого є процес поглинання(абсорбція) з газу парів води, рідиною абсорбентом є висококонцентрований диетиленгліколь в масообмінному апараті(абсорбері).

Вологий газ із пункту очистки і заміру (установка фільтрів-сепараторів), поступає в абсорбер К-1 під тиском 5,5 МПа, витратою 3,334 млн.м3/год та температурою 25С. В нижній частині абсорберів встановлені сепараційні пристрої, за допомогою яких із газу виділяється частина вологи. В середній частині абсорбера газ проходить через 98,5% розчин етиленгліколю на ковпачковій тарілці і осушується до температури точки роси по воді -10С при тиску 4 МПа.

В верхній частині абсорбера газ сепарує від диетиленгліколю. Осушений газ із абсорберів по газозбірному колектору поступає на холодильну установку і на прийом компресорного цеху чи в магістральний газопровід.

Насичений розчин диетиленгліколю із глухої тарілки абсорбера дроселюється до тиску 1,6 МПа і поступає в трубну частину теплообмінників Т-1, де нагрівається до температури 58С і дальше поступає в ємність вивітрювання Е-2, де частково дегазується диетиленгліколь. Із ємності Е-2 диетиленгліколь поступає в трубну частину теплообмінника Т-2, де нагрівається до температури 115С. Після цього диетиленгліколь поступає в випарну колону К-2 .

Температура верха випарної колони 70С підтримується подачою рефлюкса на зрошення.

Температура низу колони підтримується парами диетиленгліколю, які поступають з випарника В-1