Способ осушки природного газа

Осушка газа

Осушка газа – это операция удаления влаги из газов и газовых смесей, которая обычно предшествует транспортировке природного газа по трубопроводам или низкотемпературному разделению газовых смесей на компоненты.

Для чего нужна осушка газа?

В данном случае, «сушить» = «удалять воду». Вода, в тех или иных количествах, присутствует в любом газе. Большинство сырых газов, не прошедших газоподготовку являются влагонасыщенными – т.е. содержат максимум воды при каких-то фиксированных давлениях и температуре. При этом речь идет не о воде в свободной форме, которая может каплями лететь с газом и удаляется с помощью сепараторов , а о парах воды, для удаления которой требуются другие технологии и соответствующее оборудование.

Осушка обеспечивает непрерывную эксплуатацию оборудования и газопроводов , предотвращая гидратообразование и возникновение ледяных пробок в системах. Наиболее важные методы осушки газа основаны на абсорбции или адсорбции влаги, а также на ее конденсации при охлаждении газа. Для проводимого осушительного процесса характерен такой показатель, как точка росы.

Существующие технологии осушки газа в промысловых условиях можно разделить на две большие группы:

• абсорбционная – технология с использованием жидких поглотителей;
• адсорбционная – технология с использованием твердых поглотителей.

Способы осушки газа

Воду из газа, как и любой другой компонент, можно удалять физическим методом (адсорбцией, абсорбцией, мембранами, конденсацией (холодом)), химическими методами (CaCL2 и пр.) и их бесконечными гибридами.

Коммерческое применение нашли следующие способы, расположенные в данном списке в порядке убывания популярности:

1. Абсорбция Гликолевая осушка
2. Адсорбция Цеолиты, силикагели или активированный алюминий
3. Конденсация Охлаждение с впрыском ингибиторов гидратообразования (гликолей или метанола)
4. Мембраны На основе эластомеров или стеклообразных полимеров.
5. Химический метод Гигроскопичные соли обычно хлориды металлов (CaCL₂ и пр.)

Подавляющее количество установок в мире основаны на первых двух способах.

Абсорбционный метод осушки газа — Гликолевая осушка

Гликолевая осушка — самый распространённый способ, используемый для умеренной осушки газа, достаточной для транспортировки по трубопроводам, в том числе и магистральным, и использовании такого газа в качестве топливного.

Методы осушки гликолями обеспечивают требования «СТО Газпром 089-2010 Газ горючий природный, поставляемый и транспортируемый по магистральным газопроводам».

Типовые установки гликолевой осушки газа позволяют достигать ТТР (Температуры Точки Росы) по воде в диапазоне -10°…-20° С.

Существуют и более продвинутые (и, естественно, более дорогие) модификации гликолевых осушек, основанных на процессах известных под названиями, данными им изначальными патентообладателями – такими как Drizo, Coldfinger и прочими, и позволяющие достигать ТТР до -80° С.

Основные преимущества абсорбционного метода осушки газа:

· Не высокие перепады давления

· Низкие эксплуатационные расходы

· Возможность осушки газов с высоким содержанием веществ, разрушающих твёрдые сорбенты

К недостаткам данного способа относят:

· Необходимость повышения температуры газа выше 40° С

· Средний уровень осушки

· Возможность вспенивания поглотителей

Оборудование для гликолевой осушки

Стандартная гликолевая осушка состоит из двух основных блоков:

— абсорбера тарельчатого или насадочного типа

— блока регенерации гликоля

Адсорбционный метод осушки газа

Адсорбционные установки осушки газа, в основном, применяются для глубокой осушки газа (ТТР по воде -40°…-100°С) в составе криогенных заводов. Одним из свойств адсорбционных установок является принципиальная возможность одновременного удаления и воды и целого ряда примесей (углеводородов, кислых газов и пр.). Однако, использование адсорбционных установок для многокомпонентной очистки газа целесообразно только при низких «следовых» концентрациях удаляемых компонентов.

Основные преимущества адсорбционного метода осушки газа:

· Продолжительный срок службы адсорбента

· В широком диапазоне технологических параметров достигается низкая точка росы и высокая ее депрессия

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

· Процесс отличается простотой и надежностью

· Большие капитальные вложения

· Высокие эксплуатационные затраты

· Загрязнение адсорбента и частая его замена или очистка

· Отсутствие надежности непрерывного цикла технологического процесса

Оборудование, применяемое при данном способе

Стандартная установка адсорбционной осушки газа состоит из блоков:

— два – четыре адсорбера колонного типа с гранулированным адсорбентом

Другие способы осушки газа

Конденсация, мембраны и прочие способы также обладают свойствами многокомпонентного очистки газа, однако в отличии от адсорбционной осушки газа они применяются для удаления основной массы нежелательных компонентов. Можно сказать, что адсорбционная установка является инструментом «тонкой» очистки газа, а конденсация и мембраны – «грубой».

Конденсация используется при необходимости достижения удаления углеводородов и воды (ТТР по воде/углеводородам 0…-20°С); в этом же диапазоне находят свое применение и мембраны, которые также могут обеспечить удаление некоторого кол-ва кислых газов.

Примеры требований к содержанию газов в воде:

Инжиниринговая компания «ГазСёрф» на заказ разрабатывает, производит сборку и осуществляет комплексную поставку «под ключ» установки осушки газов в блочно-модульном исполнении.

Источник

Осушка газа: определение, характеристика, способы и виды работы, применение установки и специального оборудования

На сегодняшний день известно множество разнообразных примесей. К примеру, это могут быть механические загрязнения. Они содержатся как в сжатом воздухе, так и в самом природном газе. После того как эти примеси попадают в установки, к примеру в магистрали по перекачке газа, то все приборы, работающие в этом месте, подвергаются воздействию данных частиц. Это приводит к тому, что сильно увеличивается их износ.

Влага в качестве примеси

Естественно, нужно понимать, что механические примеси — это не единственная проблема. Довольно большую опасность несет такое вещество, как обычная жидкость, вода. Как бы это ни звучало странно, но именно во время добычи природного газа проблема с водой стоит достаточно остро. Это выражается в том, что возможно образование водяных паров. Их возникновение, а также плотность зависит от расположения места добычи. Хотя здесь важно отметить, что пары такого типа присутствуют в любом случае, просто их концентрация может быть разной.

Чем опасна влага?

Причина достаточно очевидна — коррозия металлических труб, по которым перемещается газ. В основном все приборы, как и трубопроводы, состоят именно из сплавов железа. Наличие влаги внутри такой трубы приведет к тому, что образуются гидраты. Кроме этого, не исключено образование и обычного льда. Наличие любой из этих примесей приведет к следующему эффекту: внутри образуется пробка, которая будет препятствовать транспортировке природного газа. Кроме того, появление гидратов нарушает работу большинства регулирующих органов, отвечающих за поддержание должного давления.

Из всего этого следует, что осушка газа — процедура удаления такой примеси, как влага. Данная проблема стоит наиболее остро именно при транспортировке голубого топлива. Здесь также стоит добавить, что большинство установок по добыче летучего вещества находятся вдали от инфраструктуры, на Крайнем Севере. По этим причинам все установки должны соответствовать некоторым правилам. Первое и наиболее важное требование — это способность функционировать при достаточно широком диапазоне внешних температур, включая наиболее низкие. Второе важное требование — это надежность установок, а третье — доступность в эксплуатации и обслуживании.

Способы осушки

Осушка газа — это метод, который позволяет избавиться от образования гидратов или ледяных пробок. В настоящее время различают четыре основных метода проведения этой операции.

1. Охлаждение. В данном случае используется холод, как естественный, так и искусственно созданный.
2. Метод абсорбции предполагает использование жидких поглотителей.
3. Метод адсорбции проводится с использованием уже твердого поглотителя.
4. Еще один способ является комбинированным. К примеру, можно использовать абсорбцию и охлаждение.

Способ охлаждения газа

Первый способ осушки газа — это охлаждение. Метод основывается на том, что влажность газа изменяется в зависимости от окружающей температуры. К примеру, если охладить газ, который до этого был теплым, то часть влажного пара сконденсируется. Конденсат, который выпадет в данном случае, достаточно просто удалить, а сам газ будет иметь более низкую точку росы. Для того чтобы достичь необходимой осушки газа таким способом, нужно, чтобы он охладился до температуры, которая будет немного ниже, чем минимальный показатель в трубопроводе.

Что касается естественного охлаждения, то он возможен в течение зимнего периода и в том случае, если трубопровод был проложен над землей. Также температура воздуха должна быть ниже, чем показатели почвы. Есть еще один способ, который можно использовать. Для этого необходимо, чтобы месторождение обладало запасами природного и нефтяного газа. В таком случае появляется возможность охладить нефтяной газ холодом в теплообменнике. Холод берется в нем после процедуры дросселирования природного топлива. Проводить охлаждение можно и дросселированием нефтяного газа.

Есть еще один способ охлаждения, который часто применяется на разных заводах по переработке газа. Искусственный метод проводится с использованием аммиака или пропана. Для этого проводится испарение этих веществ. Так, стоит отметить, что осушка природного газа охлаждением в любом случае будет частично удалять такие вещества, как тяжелые углеводороды.

Жидкие поглотители

Абсорбционная осушка газа, а точнее ее суть, заключается в том, что некоторые жидкие вещества способны впитывать в себя влагу из воздуха. Для того чтобы вещество можно было использовать в качестве такого поглотителя, оно должно подходить по нескольким требованиям:

• влагоемкость вещества должна быть очень высокой;
• поглотитель не должен быть токсичным;
• стабильность;
• предмет не должен обладать корродирующими характеристиками;
• растворимость поглотителя в таком веществе, как газ или жидкий углеводород, должна быть минимальной;
• регенерация поглотителя — простая.

Наилучшие вещества, которые подходят под это описание, — ДЭГ и ТЭГ. Расшифровываются они как диэтиленгликоль и триэтиленгликоль. Если рассматривать в основном только российские места и способы добычи, то чаще всего используется именно ДЭГ. В качестве вещества применяют такой химический реагент, как хлористый кальций.

Поглотители твердого типа

Адсорбционная осушка газа построена примерно на том же принципе, что и предыдущий метод, однако вместо жидкого вещества здесь используются твердые материалы. В данном случае эти предметы называют адсорбентами. Они отличаются тем, что их площадь достаточно большая, к тому же вся она покрыта множеством капиллярных пор. В качестве таких материалов можно успешно применять такое сырье, как активированная окись алюминия, боксит, флорит и несколько других веществ.

Здесь очень важно отметить, что если газ предварительно не пройдет очистку от некоторых других примесей, таких как тяжелые углеводороды или сероводород, то способность адсорбентов впитывать влагу будет значительно снижена. Это говорит о том, что схема осушки газа не может использоваться как самостоятельная система. Чтобы осуществить регенерацию твердых поглотителей, нужно использовать либо сухой горячий газ, либо воздух.

Конструкция установок для осушки

Оборудование для осушки состоит из нескольких сборных элементов, они оборудованы всеми средствами контроля, а также управления для выполнения операции. Все это оборудование отличается следующими особенностями:

• процесс регенерации осуществляется в полностью закрытом контуре, к тому же без потребления природного топлива;
• в состав входят логические схемы автоматического типа, отвечающие за управление и контроль всей системы;
• рама-основание для этого приспособления стоит отдельно;
• обслуживание и использование таких установок максимально простое;
• гибкость станций и их надежность достаточно высоки;
• при сборке они изготавливаются таким образом, чтобы оборудование могло функционировать на 100 % при условии очень низких температур.

Устройства с жидкими поглотителями

Если в качестве метода осушки газа был выбран абсорбционный, то в таком случае основным аппаратом будет абсорбер. Это вполне объяснимо. Установка осушки газа имеет и другие элементы, однако этот является наиболее важным. Абсорбер представляет собой барботажную колонну, использующуюся в качестве массообмена. Также здесь имеются специальные тарелки, у которых есть колпаки круглой или конусной формы. Они будут отвечать за то, чтобы на тарелках всегда поддерживался необходимый уровень жидкости.

Использование методов осушки

Как можно заметить, существует некоторое количество разнообразных методов осушки газа, однако стоит добавить, что их не всегда удается использовать. При выборе метода очень важно учитывать местность, где проводится добыча и, естественно, экономические затраты и выгоду.

Таким образом, в лабораториях чаще всего применяется лишь один — химический способ осушки. Здесь важно понимать, что на самом деле существует очень много веществ, которые могут выступать в роли абсорбентов или адсорбентов.

Хотя проблема заключается в том, что использование химических веществ — это одноразовый процесс, подобный факт означает, что его применение полностью не рентабельно в индустриальном масштабе. Учитывая достаточно большие объемы газовой индустрии в России, можно сделать вывод, что это будет весьма затратно. Все это подтолкнуло индустрию к развитию полностью физических методов осушки. В конце стоит лишь добавить, что метод абсорбции с точки зрения экономических затрат, а также сложности технического исполнения намного проще и дешевле, чем адсорбция, что и обусловило распространение жидких поглотителей.

Источник