Диссертация (1172997), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Основными областями ихпримененияявляютсяосушкаприродногогаза,предотвращениегидратообразования и использование в качестве теплоносителей. Гликолигигроскопичны, то есть способны улавливать и удерживать воду. Поэтому ихприменяют в качестве жидких абсорбентов при осушке природного газа - дляпонижения точки росы газа при подготовке его к транспортировке.Принципиальная схема осушки газа и последующей регенерации гликоляприведена на рисунок 1 [2].Рисунок 1 - Принципиальная схема осушки природного газа и регенерациигликоляТехнология осушки газа и регенерации гликоля: влажный газ и водныйраствор гликоля (90-99 % масс.), в противотоке, подают в абсорбер, содержащий10от 2-х до 8-ми тарелок (ступеней контакта), в котором происходит абсорбция водыгликолем.«Сухой» газ выходит сверху абсорбера, а обогащенный водой гликольсобирается в нижней его части.
Для уменьшения уноса гликоля газом послеабсорбера устанавливают двухфазный сепаратор (скрубберную колонну) илифильтр-улавливатель.Обогащенный водой гликоль подают на регенерацию. На схеме рисунок 1гликоль подогревают в отпарной колонне водяным паром и подают в сепаратор дляотделения углеводородов, которые в небольших количествах раствор гликоляпоглощает из газа. Затем гликоль фильтруют для удаления механических примесейи через отпарную колонну направляют в испаритель, где выпариваютпоглощенную гликолем воду до первоначальной концентрации гликоля.Регенерированный гликоль охлаждают и вновь подают в абсорбер.Виспарителепредварительноподогретыйгликольнагреваютдотемпературы выше температуры кипения воды, но ниже температуры кипениягликоля.Температура нагрева МЭГ в испарителе по принятому в нефтегазовойпромышленности правилу должна быть ниже 164,9 °С, ДЭГ – 164,5 °С, а ТЭГ –206,5 °С.
По данным Галлахера и Хибберта [3], выше указанных температурначинаются процессы деструкции гликолей.Эти температуры были определены на основании измерения в среде, несодержащей кислород, давления насыщенного пара гликолей. Повышениедавления паров гликоля принимали за температуру начала деструкции.Реальные установки осушки газа и регенерации гликоля могут иметьдополнительные аппараты и заметно отличаться от схемы, представленной нарисунок1. Однако большинство из них обладают рядом общих недостатков,связанных с технологией регенерации.
Так, в ходе эксплуатации установок вгликоляхпроисходитпостепенноенакоплениемеханическихпримесей,растворенных солей, тяжелых углеводородов, а также продуктов деструкции и11окисления гликоля.Водные растворы гликолей коррозионны [4, 5]. Их коррозионноевоздействие на сталь изучено в [6-8].
В соответствии с предложенным в [8]механизмом коррозии основной причиной коррозионности водных растворовгликолей является снижение рН среды в результате образования из гликолейорганических кислот при воздействии кислорода, а также образование кислыхпродуктов в результате термодеструкции гликолей.Коррозионность по отношению к стали обыкновенного качества на образцахпромежуточного теплоносителя на основе МЭГ и ДЭГ после эксплуатации сразными сроками была исследована в [9]. На снижение рН гликоля при абсорбциикислых газов указывается в [10].Ряд авторов [11-14] отмечает, что в ходе эксплуатации установокрегенерации гликолей наблюдается образование отложений на нагревательномэлементе испарителя, а также быстрый рост перепада давления на фильтрах, чтоприводит к необходимости их частой замены или очистки.В настоящее время многие схемы регенерации гликолей дополненыустановками обессоливания, которые позволяют удалять как растворенные соли,так и механические примеси [15].При обессоливании гликолей применяются два основных метода [15].Первый - электродиализ.
Принимая во внимание, что гликоли являютсянеполярными (слабополярными) жидкостями, исходный гликоль необходиморазбавить водой не менее чем до 30%. Это позволит обеспечить переход хлоридиона сквозь мембрану и обмен его на гидроксид-ион. Затем обессоленный гликольподвергают перегонке для удаления излишков воды. При обессоливании гликолейданным методом критически важным является очистка исходного гликоля отмеханических примесей, что позволяет избежать засорений мембранных фильтров.Недостатками метода являются высокие энергозатраты на удаление излишковводы и проведение электродиализа, а также высокая стоимость очистки и заменымембранных фильтров.12Вторым методом обессоливания и удаления примесей является вакуумнаядистилляция.
Метод заключается в перегонке под вакуумом исходного гликоля,при которой испаряются собственно гликоль и другие низкокипящие компонентысмеси, а соли и высококипящие компоненты накапливаются в специальнойемкости-отстойнике и периодически выводятся из системы. При обессоливанииданным методом важно до начала перегонки гликоля провести его подготовку, аименно:1. Удаление механических примесей. Осуществляется путем установкифильтров на установке регенерации гликоля;2. Разрушение эмульсии нефть в гликоле и удаление основного объеманефти или конденсата.
Производится в трехфазном сепараторе наустановке регенерации гликоля;3. Выпаривание легких фракций нефти, воды и органических кислот.Процесс осуществляется в испарителе, отпарной колонне и конденсатореотпарной колонны.Процесс обессоливания может проводиться как периодически, так инепрерывно.Выборпериодичностипроведенияпроцессаобессоливанияобуславливается количеством растворенных солей и механических примесей,поступающих в гликоль.Основной вклад в образование отложений на поверхности оборудованиявносят растворенные в гликоле соли [16].
Обычно при использовании ТЭГ вкачествеабсорбентаприосушкеприродногогазачастотапроведенияобессоливания невысока, что связано с низкой растворимостью солей в водныхрастворах ТЭГ. Поэтому при небольшом содержании в гликоле кислых газов ипродуктов деградации применяется периодическое обессоливание. Если женаблюдается интенсивное образование осадка на поверхности оборудования,используется непрерывное обессоливание части потока.При использовании МЭГ накопление солей происходит очень интенсивно.13Для их удаления используется непрерывное обессоливание части потока.Количество МЭГ, передаваемое на обессоливание обычно варьируется от 3% отобщегоколичества обедненногогликолядлярастворов с небольшимиконцентрациями растворенных солей до 20% при высокой концентрации солей врастворе [15, 17].Учитывая, что при проведении обессоливания гликоля непосредственно впроцесс поступает только часть жидкости, полное удаление растворенных солей имеханическихпримесейнепредставляетсявозможным.Вэтойсвязицелесообразно разработать критерии оценки качества растворов гликоля.
Поисклитературы, в которой были бы определены параметры качества гликоля, не далрезультатов [18]. Некоторые предприятия, использующие гликоли в качествеабсорбентов при осушке природного газа, разрабатывают собственные стандартыкачества растворов гликолей.Таким образом, разработка критериев качества растворов гликоля ипроведениерегулярногомониторингаявляютсяважнейшимиусловиямиоптимизации работы установок осушки газа и регенерации гликоля.Вторым направлением применения гликолей является предотвращениеобразования газовых гидратов. Газовые гидраты представляют собой соединениясо структурой, подобной кристаллу, которые похожи на снег или лед.
Газовыегидраты образуются ассоциированными молекулами воды и углеводородов [19,20].Газовые гидраты образуются с появлением центров кристаллизации,формирующихся обычно на поверхностях раздела: при контакте сжиженный газ – влажный газ, вода – сжиженный газ, вода– газ; на пузырьках газа при его прохождении через воду и при конденсацииводы из газа; за счет адсорбции растворенного в воде газа при контакте вода – металл.14Сувеличениемдавленияиснижениемтемпературыскоростьгидратообразования при контакте газа с водой увеличивается [20]. Однако, еслитемпература уже достаточно низкая повышение давления незначительно влияет напроцесс образования газовых гидратов. В свою очередь при высоких давленияхповышение температуры замедляет процесс гидратообразования.Газовые гидраты, которые образуются в газопроводах, аппаратах, скважинах,шлейфах скважин можно разрушить увеличением температуры или снижениемдавления.
Однако проведение данных технологических операций зачастуюневозможно для предотвращения образования гидратов из-за возможных при этомсбоях технологического процесса. Альтернативным способом предотвращенияобразования гидратов является впрыск гликоля в поток газа [19].При ингибировании образования гидратов гликолями изменяется энергиявзаимодействия между молекулами воды. Это приводит к снижению давления паранад поверхностью воды. При этом уменьшается равновесная температураобразования гидратов. При взаимодействии с твердыми отложениями газовыхгидратов гликоли, как и в описанном выше примере, уменьшают давление паровнад гидратными отложениями, что приводит к медленному разрушению гидратов.Ингибиторы гидратообразования применяются в тех случаях, когда условияв технологической системе (температура, давление и содержание воды)соответствуюттермодинамическимусловиямобразованиягидратов.Так,например, на установках подготовки газа широко распространен метод осушкигаза путем его охлаждения с последующим разделением жидкой и газообразнойфаз (низкотемпературная сепарация).
Низкотемпературная сепарация основана наиспользовании эффекта Джоуля-Томсона. Данный эффект может быть реализованпо двум механизмам: изоэнтальпийному и изоэнтропийному. В соответствии сизоэнтальпийныммеханизмомпроисходитнеобратимоеадиабатическоерасширение газа без выполнения полезной работы. Данный механизм реализуетсяс использованием обычного дроссельного устройства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
