Способы осушки газа охлаждение абсорбция адсорбция

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

СПОСОБЫ ОСУШКИ НЕФТЯНОГО ГАЗА

Радикальное средство предупреждения образования гидратных и ледяных пробок в газопроводах – осушка газа. Применяют несколько способов осушки газа:

· охлаждение с использованием естественного и искусственного холода;

· абсорбция – осушка жидкими поглотителями;

· адсорбция — осушка твердыми поглотителями;

· комбинированные способы, например, сочетание абсорбции с охлаждением.

Метод осушки газа охлаждением основан на изменении влажности газа в зависимости от температуры. Если теплый газ охладить, то часть влаги, находящейся в нем в паровой фазе, сконденсируется. Выпавший конденсат можно удалить и газ с пониженной влажностью будет иметь более низкую точку росы. Необходимая степень осушки газа охлаждением достигается в том случае, если газ охлаждается до температуры ниже минимальной температуры, наблюдающейся при его дальнейшем движении по газопроводу.

В зимний период, когда температура окружающего воздуха ниже температуры грунта, возможно вымораживание влаги из газа за счет естественного холода (при надземной прокладке газопровода). Например, в объединении Сахалинморнефтегазпром применяют следующую технологию: газ, пройдя сепаратор, направляется в один из параллельно включенных вымораживателей, представляющих собой батарею труб с необходимой поверхностью теплообмена. При движении газа по трубам он охлаждается, влага выпадает и кристаллизуется на внутренних стенках труб. Вымораживатели включаются в работу поочередно. Когда один из них находится в работе, другой продувают и очищают от льда.

При наличии на одном месторождении нефтяного газа и природного газа высокого давления возможно охлаждение нефтяного газа в теплообменниках холодом, получаемым при дросселировании природного газа.

Охлаждение можно осуществлять также дросселированием самого нефтяного газа.

При большом газовом факторе (1000 м 3 на 1 т нефти и более) и высоких устьевых давлениях на нефтяных скважинах целесообразно разделять нефть и газ установках низкотемпературной сепарации, как это делается при подготовке природного газа на газоконденсатных месторождениях. При этом одновременно с сепарацией происходит и осушка газа.

Искусственное охлаждение газа испарением аммиака или пропана обычно применяется на газоперерабатывающих заводах.

Во всех случаях при осушке газа охлаждением одновременно из газа частично извлекаются тяжелые углеводороды.

Абсорбционный метод осушки газа основан на способности некоторых жидких веществ поглощать влагу.

Жидкий абсорбент должен удовлетворять ряду требований, основные из которых:

· отсутствие корродирующих свойств;

· низкая растворяющая способность по отношению к газу и жидким углеводородам и слабая растворимость в них;

В наибольшей степени этим требованиям отвечают диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ). В отечественной практике для осушки газа методом абсорбции обычно используется ДЭГ (иногда — раствор хлористого кальция) (табл.9.1).

Используя ДЭГ, можно уменьшить температуру точки росы газа примерно на 30 К. Если температура осушаемого газа такова, что для его осушки требуется понижение температуры точки росы более, чем на 30 К, то необходимо применять ТЭГ, предварительную частичную осушку газа охлаждением либо осушку адсорбцией.

На нефтяных месторождениях метод осушки газа высококонцентрированными (98%-ными) сорбентами диэтиленгликолем и триэтиленгликолем можно применять только в местах сосредоточения больших объемов газа, т.е. на сборных коллекторах газа или на магистральных газопроводах.

Гликоли – двухатомные спирты жирного ряда общей формулы C_nH_2n(OH)₂. Низшие гликоли это бесцветные, прозрачные, вязкие жидкости без запаха, сладковатого вкуса, гигроскопичны, не агрессивны.

Таблица 9.1. Характеристика гликолей

Название	Молекулярная масса	Температура замерзания, о С	Температура кипения, о С	d20
Этиленгликоль НО СН2 СН2 ОН	62,07	— 12,7	197,6	1,116
Диэтиленгликоль О (СН2 СН2 ОН)2	106,12	— 7,8	245,8	1,118
Триэтиленгликоль НО (СН2 СН2 О)3Н	150,18	— 4,3	288,0	1,126

Адсорбционный метод — заключается в извлечении водяных паров из газа твердыми поглотителями (адсорбентами), имеющими большую площадь поверхности благодаря множеству капиллярных пор. В качестве адсорбентов применяют активированную окись алюминия, боксит, флорит, силикагель, молекулярные сита и др. (табл.9.2).

Таблица 9.2. Характеристика адсорбентов для осушки газа

Показатели	Активированная окись алюминия	Боксит	Флорит	Силикагель
Плотность (насыпная), кг/м 3
Средняя влагоемкость, % от веса адсорбента
Возможная температура точки росы осушенного газа, К
Скорость прохождения газа, м/с	0,1—0,25	0,1—0,3	0,1—0,3	0,1—0,35
Температура, К:
адсорбции	273—303	273—313	273—313	278—313
регенерации	453—473	453—473	453—473	423—453

Содержание в газе тяжелых углеводородов, сероводорода, твердых и жидких взвешенных частиц снижает поглотительную способность адсорбентов, поэтому газ до поступления на осушку целесообразно очищать от указанных примесей.

Регенерация адсорбентов осуществляется сухим горячим газом или воздухом.

Молекулярные сита (синтетические цеолиты) представляют собой сложные неорганические полимеры кристаллического строения. Они обладают более высокими поглощающими свойствами по сравнению с другими адсорбентами, способны поглощать влагу при более высоких температурах и повышенных скоростях движения газа. Молекулярные сита обладают также способностью адсорбировать тяжелые углеводороды, сероводород и поэтому могут применяться для одновременной осушки и очистки газа.

Рис.9.1. Область применения различных способов осушки газа 1 — цеолиты; 2 — силикагель; 3 — гликоли; 4 — хлористый литий; 5 — хлористый кальций; 6 — понижение давления; 7 — хладагент; 8 — водой; 9 — воздухом; Г — дополнительное применение гликоля

Область применения различных способов осушки газа в зависимости от необходимой температуры точки росы приблизительно характеризуется диаграммой, представленной на рис.9.1.

Перед тем как сушить газ от паров воды, его предварительно отбензинивают, т.е. выделяют из него пропан-бутановые фракции на абсорбционных установках (заводах). Поэтому сначала рассмотрим работу такой установки, а затем отбензиненный газ направим на установку осушки.

Источник

Основные способы осушки газа

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 17.06.2019 2019-06-17

Статья просмотрена: 2619 раз

Библиографическое описание:

Шумский, Н. М. Основные способы осушки газа / Н. М. Шумский, О. Б. Грынив, К. А. Шумская. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 24 (262). — С. 158-159. — URL: https://moluch.ru/archive/262/60573/ (дата обращения: 20.11.2021).

Описание технологических процессов разных методов осушки газа от влаги; рассмотрение регенерации адсорбентов и абсорбентов; выделение преимуществ и недостатков данных методов.

Ключевые слова: осушка газа, абсорбция, адсорбция, регенерация, реагенты, схема осушки газа.

Keywords: gas drying, absorption, adsorption, regeneration, reagents, gas drying scheme.

Осушка газа необходима для удаления из него не только механических примесей, но и, главным образом, воды. Наличие воды в газе при транспортировке может способствовать образованию гидратов. Поэтому осушка газа перед его транспортировкой является наиболее рациональной и экономически целесообразной. Главным критерием качества осушки газа является температура «точки росы», в России в зимний период принято значение «точки росы» — минус 20 ᵒС, в летний период — минус 14 ᵒС.

Выбор способа осушки газа является важнейшим при проектировании разработки месторождения. Выбор подразумевает определение расходов на технологическое оборудование, на реагенты-поглотители и общие затраты на осушку газа. На данный момент существует два основных метода осушки газа: абсорбция (осушка жидкими поглотителями) и адсорбция (осушка твердыми поглотителями).

Сущность адсорбционной осушки газа заключается в поглощении порами твердых поглотителей молекул воды. Процесс осушки проходит в аппаратах периодического действия с неподвижным слоем адсорбента.

В качестве адсорбентов применяются в основном:

− Активированный оксид алюминия;

Наиболее распространенным адсорбентом является силикагель.

Для того, чтобы уменьшить сопротивление движения газа адсорбенты должны быть изготовлены в виде гранул. Температура регенерации адсорбентов обычно равна 160–180 ᵒС.

Процесс адсорбционной осушки газа является более простым по сравнению с абсорбцией. На первом этапе газ проходит через сепаратор, где идет отделение механических примесей и капельной влаги. Затем газ поступает в аппарат с адсорбентом (в технологической схеме таких аппаратов должно быть минимум два), где адсорбент поглощает влагу из газа. Далее уже осушенный газ идет далее по технологической линии или в газопровод. Другой аппарат в это время находится в регенерации. Часть осушенного газа, предварительно нагретого в теплообменнике, поступает в низ аппарата для регенерации осушителя. После этого газ вновь проходит через теплообменник, где уже охлаждается, поступает в сепаратор, а затем поступает в поток влажного газа.

Вторым методом осушки газа является абсорбционная осушка. Данный метод подразумевает использование жидких поглотителей влаги. В качестве абсорбентов чаще всего используют диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ), поэтому рассмотрим в качестве поглотителя именно гликоли.

Принцип осушки газа абсорбентом заключается в последовательном проходе газа через сепаратор и абсорбер. В сепараторе от газа отделяются механические примеси и капельная жидкость. Далее газ поступает в нижнюю часть абсорбера и движется вверх, где контактирует со встречным потоком гликоля, при этом происходит поглощение абсорбентом из газа влаги. Затем осушенный газ движется дальше по технологической схеме, а насыщенный поглотитель поступает на регенерацию. Процесс регенерации является довольно сложным, поэтому мы выделим лишь основные этапы и аппараты регенерации.

После абсорбера насыщенный гликоль поступает в выветриватель, где происходит разделение абсорбента и остатков газа. Затем гликоль проходит теплообменник, в котором он нагревается из-за теплообмена с регенерированным гликолем. Далее нагретый гликоль последовательно проходит колонну регенерации (десорбер) и испаритель. В десорбере происходит массо- и теплообмен с потоком пара, который движется к верху колонны. В испарителе гликоль нагревается до заданной температуры и из него выпариваются остатки влаги. Потом уже регенерированный абсорбент поступает в рабочую емкость, предварительно охлажденный в теплообменнике. Из рабочей емкости абсорбент поступает вновь в абсорбер.

Заключение

На данный момент широко применяется метод абсорбционной осушки газа, так как адсорбция сложнее поддается автоматизации, поэтому является более затратной. Также жидкие поглотители имеют хорошую растворимость в воде, низкую стоимость, хорошую антикоррозионность, простоту регенерации.

Источник