Диссертация (1172997), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В свою очередьизоэнтропийный механизм выражается в обратимом адиабатическом расширении15газа c выполнением полезной работы. В качестве полезной работы можноиспользовать этектродетандер или электрогенератор [10].При прохождении газа через дроссельное устройство или детандер еготемпература значительно снижается. Это может создать условия для образованиягазовых гидратов. В этом случае необходимо применение ингибиторовгидратообразования. На рисунок 2 приведена принципиальная схема процессанизкотемпературной сепарации установки подготовки газа с указанием точекввода ингибитора гидратообразования (раствор МЭГ) [21].Рисунок 2 - Принципиальная схема процесса низкотемпературной сепарации газаВлажный газ со сборного пункта поступает на первую ступень сепарации вовходной сепаратор 1, где от газа отделяется водная фаза и нестабильныйуглеводородныйконденсат.Далееотсепарированныйгазпоступаетвтеплообменник 2 типа «газ/газ» для рекуперации холода сдросселированного газа,гдеохлаждается.Охлажденныйгазизтеплообменникаподаетсянарасширительное устройство (дроссель) 3, после которого его температура врезультате эффекта Джоуля-Томсона понижается.
После дроссельного устройства3газвместесосконденсировавшейсяжидкойфазойпоступаетвнизкотемпературный сепаратор 4, где от него отделяется жидкая фаза (водная иуглеводородная), а очищенный от влаги и тяжелых углеводородов (С5+) холодный16газ проходит рекуперативный теплообменник 2 в противотоке с «сырым» газом идалее поступает в газопровод в качестве товарного продукта. Впрыск ингибиторагидратообразования предусматривается как перед теплообменником 2, так и переддросселем в объеме, необходимом для обеспечения безгидратного режимаэксплуатации технологического оборудования.Водная фаза (т.е.
водный раствор ингибитора) и углеводородный конденсат,выделившийся в сепараторе 4, поступают в разделитель 6, где углеводородныйконденсат частично дегазируется. Далее конденсат направляют на установкустабилизации или закачивают в нефтепровод. Отработанный водный растворингибиторагидратообразованиянаправляютнаустановкурегенерации,принципиальное устройство которой было рассмотрено выше [21].Еще одно направление использования гликоля - в качестве теплоносителя.Например, ТЭГ используют в качестве теплоносителя для подогрева газа с цельюпредотвращения образования гидратов в системах газораспределения [22] или дляподогрева нефти с целью уменьшения ее вязкости и снижения давлениянасыщенных паров в процессе подготовки [23].На рисунок 3 представлена система теплоносителя технологического нагреваморской нефтегазодобывающей платформы Пильтун-Астохская-Б (ПА-Б) проект«Сахалин-2» [24].Рисунок 3 - Принципиальная схема системы теплоносителя технологическогонагрева морской нефтегазодобывающей платформы Пильтун-Астохская-Б17В качестве теплоносителя в данной системе используют водный раствор ТЭГв соотношении 35 % объемн.
воды и 65 % объемн. ТЭГ. Система теплоносителясостоит из: Расширительной емкости системы нагрева V-0801; Циркуляционных насосов теплоносителя Р-0801 А/В; Насоса минимального потока нагрева Р-0803; Установок утилизации отходящего тепла (УУОТ) для нагрева Е-0801 А/В; Емкости Т-0801 подпитки теплоносителя / хладагента; Насоса Р-0802 подпитки теплоносителя / хладагента; Холодильника перегретого теплоносителя Е-0802; Возвратного коллектора системы; Теплообменника Е-0803 теплоносителя обогрева помещений.Система теплоносителя технологического нагрева представляет собойсистему циркуляции в замкнутом контуре с насосом, использующую тепло изУУОТ Е-0801 А/В, которые установлены на выхлопных газах турбинтурбогенераторов. Система теплоносителя технологического нагрева подает теплов нагреватель нефти Е-0202 и теплообменник теплоносителя обогрева помещенияЕ-0803.
Теплоноситель из УУОТ также направляется в холодильник перегретоготеплоносителя E-0802. В этом холодильнике удаляется любое лишнее количествотепла, которое получает теплоноситель в случае, если закрытые газовые заслонкина УУОТ пропускают через себя выхлопные газы.Как и многие подобные технологические системы, система теплоносителятехнологического нагрева не лишена недостатков, примерами которых могутслужить:1. Снижение pH раствора ТЭГ в ходе эксплуатации системы из-за окислениягликоля до соответствующих кислот [6];2. Засорение фильтра на линии всасывания циркуляционных насосовтеплоносителя Р-0801 А/В механическими примесями и продуктами18коррозии [25, 26];3.
Образование отложений в теплообменниках, ухудшающих теплопередачу[14] и интенсифицирующих дальнейшую деструкцию гликоля [27].Для уменьшения этих явлений применяют широкий спектр мероприятий какпри эксплуатации, так и при проектировании систем. Так, для уменьшениявероятности контакта теплоносителя с кислородом, который при высокихтемпературах приводит к интенсивному окислению гликоля [28], теплоноситель врасширительной емкости системы нагрева V-0801 находится под азотнойподушкой. Для уменьшения скорости коррозии используют ингибитор, основнымикомпонентами которого являются водные растворы соли азотистой кислоты иедкого натра (для контроля pH).
Также в системе установлены фильтры дляудаления механических примесей. Являясь абразивным материалом, механическиепримеси вызывают эрозию стенок трубопроводов, внутренних частей насоса идругого оборудования [12].Регулярный контроль качества раствора гликоля является ключевымаспектом в обеспечении работоспособности системы. Авторы [29] и [30]предлагают следующие параметры для контроля качества теплоносителя:1. pH.
Данный параметр является критически важным при эксплуатациигликолевых систем. В таких системах рН обычно снижается в связи сокислением гликоля до соответствующих кислот и альдегидов 31, 32].Поэтому при снижении рН до определенного значения используютсявещества, введение которых позволяет увеличить рН. Примерами такихвеществ могут служить метилдиэтаноламин (МДЭА), раствор едкого натра.Нормальным считается рН теплоносителя от 9,0 до 10,0 [11].2.
Концентрация растворенного кислорода. Даже при подаче в системутеплоносителя газообразного азота не удается полностью избавиться отприсутствия кислорода. Кислород может попадать в систему различнымиспособами. Например, при подпитке системы водой или гликолем.Неплотности прокладок фланцевых соединений также могут привести к19притоку кислорода из окружающей среды и увеличению его концентрациив растворе гликоля [33]. Таким образом, при обнаружении тенденции кувеличению концентрации кислорода необходимо провести тщательнуюинспекцию системы для выяснения и устранения возможных причинпритока кислорода.3. Концентрация гликоля в растворе.
Изменение данного показателя приводитк изменению теплоемкости и температуры замерзания теплоносителя,которое ведет к сбоям в технологическом режиме работы теплообменника,например, перегреву теплоносителя или увеличенному его расходу [27].4. Концентрация ингибитора коррозии. Проведение данного мониторингапомогает отслеживать и регулировать концентрацию ингибитора коррозии,что позволяет своевременно предпринимать меры по снижению скоростикоррозии [6].5. Концентрация растворенного железа.
Зная первоначальную концентрациюрастворенного железа в растворе гликоля, по ее изменению во времениможно судить об интенсивности протекания коррозии и об эффективностиработы ингибитора коррозии [6].6. Внешний вид теплоносителя. Несмотря на кажущуюся простоту, данныйвид контроля является достаточно информативным. Так, на основанииизменения цвета, появления смолоподобных плавающих примесей можносудить о процессах деградации теплоносителя. Или же, по наличию осадкаили взвешенных веществ, можно говорить о протекающих процессахкоррозии и о необходимости временного перехода на более грубый фильтрво избежание необходимости его частой замены [34].При существенном ухудшении свойств теплоносителя (помутнение,изменение цвета или другое) производят полную его замену.
После этого важнотщательно промыть систему подходящим раствором. В [27] указывается, чтоприсутствие в системе даже небольшого количества продуктов деструкциигликоля приводит к увеличению скорости деградации водногликолевого раствора.201.2 Свойства гликолейГликоли представляют собой химические соединения, имеющие в своейструктуре две гидроксильные группы [35]. Молекулы МЭГ, ДЭГ и ТЭГ имеютследующие структурные формулы:H H(1)HO C C OHH HМоноэтиленгликольH HHO C C OH HH HC C OH(2)H HДиэтиленгликольH HHO C C OH HH HH HC C OC C OHH HH H(3)ТриэтиленгликольНизшие полигликоли – ДЭГ и ТЭГ – имеют одну и две эфирные группысоответственно и поэтому их иногда называют простыми эфирами. Такжеполигликоли возможно определить как производные соответствующих спиртов[27].Гликоли могут быть двувторичными, двупервичными и первичновторичными, что зависит от природы радикала, связанного с гидроксильнойгруппой.
Также гликоли бывают и первично-третичными (примером можетслужить изобутиленгликоль и двутретичными (такие соединения называютпинаконами [27]:21OH OHCH3(4)CH3CH3CH3Тетраметилэтан-1,2-диол (пинакон)Гликоли, содержащие ОН-группы у соседних атомов углерода, например,МЭГ или 1,2-пропиленглколь, являются примерами вицинальных соединений.Физическиесвойствагликолейвсравненииссоответствующимиодноатомными спиртами отражают их возрастающую полярность и способность кобразованию водородных связей [35].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
