Инновационные технологии и оборудование подготовки газа подземных хранилищ

Мероприятие: III Международная научная конференция «Подземное хранение газа: надежность и эффективность», 2011 г., Московская область, Ленинский р-н, пос. Развилка, Газпром ВНИИГАЗ
Докладчик: Зиберт Алексей Генрихович, начальник отдела экспериментальной техники и технологии ГК «РусГазИнжиниринг»
Скачать (Doc, 869 Кб.)

 

ИННОВАЦИОННЫЕ  ТЕХНОЛОГИИ  И  ОБОРУДОВАНИЕ

ПОДГОТОВКИ  ГАЗА  ПОДЗЕМНЫХ  ХРАНИЛИЩ

 

к.т.н. Зиберт Г.К., Зиберт А.Г.

(ЗАО «ГК «РусГазИнжиниринг»)

 

В настоящее время подготовка газа отбираемого из ПХГ ведётся тремя основными технологиями:

  1. Абсорбционной осушкой газа гликолями;
  2. Низкотемпературной сепарацией (НТС);
  3. Сочетанием НТС с абсорбционной осушкой.

Технологические параметры, преимущества и недостатки каждой из схем приведены на слайде 2.

 

 

Слайд 2

 

 


1. Основной недостаток процессов абсорбционной осушки газа гликолями–  это избирательное извлечение воды и плохое извлечение углеводородов С3+   при следующих преимуществах:

- возможность достижения нормативной температуры точки росы газа по влаге в широком диапазоне давлений процесса осушки (от 2,0 до 12,0 МПа), что очень важно для ПХГ;

- пониженные энергетические затраты в сравнении с другими процессами;

- минимальные потери абсорбента, до (2 ÷ 6) мг/м3;

- возможность максимальных отборов газа в начале отбора из хранилищ.

2. Основные недостатки процессов НТС:

- большие перепады на расширяющих устройствах газа,  а,  следовательно, повышенные энергетические затраты;

- значительные потери ингибитора предотвращения гидратов;

- необходимость снижения температуры газа не выше требуемой температуры точки росы по влаге;

- узкий диапазон работы по производительности по сравнению с процессами абсорбционной осушки газа;

- снижение давления на расширяющих устройствах ведёт к снижению максимального отбора газа и увеличению габаритов низкотемпературного оборудования.

Преимущества процесса НТС:

- возможность достижения нормативных требований по температурам точки росы одновременно как по влаге, так и по углеводородам;

- простота технологической схемы.

Технология подготовки газа при сочетании процессов НТС и абсорбционной осушки газа и её недостатки и преимущества.

3. Основные недостатки совмещённых процессов НТСи абсорбционной осушки газа:

- увеличенные капитальные затраты на технологическое оборудование из-за увеличения его количества;

- наличие двух ингибиторов;

-  узкий диапазон работы по производительности.

Преимущества совмещённых процессов НТС и абсорбционной осушки газа:

 -возможность получения требуемых нормативных значений по температурам точки росы по влаге и углеводородам при меньших перепадах давлений на расширяющем устройстве  (системе охлаждения газа) по сравнению с процессами НТС;

- более низкие энергетические затраты по сравнению с процессом НТС.

Основные технические решения, направленные на повышение производительности установок подготовки газа подземных хранилищ, снижение их стоимости и габаритов приведены на слайде 3, на котором показан модуль работающий в начальный период отбора газа высокого давления по схеме НТС, в промежуточный период отбора может работать по схеме НТС + абсорбционная осушка газа, а при снижении давления в режиме абсорбции. Многофункциональный модуль разработан на основе многофункционального аппарата, выполняющего на определённых стадиях роль: сепаратора, сепаратора с промывкой газа жидкостью, низкотемпературного сепаратора, многофункционального абсорбера осушки газа гликолями и ряд других аналогичных технических решений.

 

 

Слайд 3

 

 


На слайде 4 показана многофункциональная схема регенерации для получения регенерированного гликоля различной концентрации в зависимости от давления процесса осушки газа в абсорбере ПХГ. При повышенных давлениях колонна регенерация работает при атмосферном давлении, при пониженных давлениях с целью получения регенерированного гликоля повышенной концентрации - с применением отпарного газа. Такое техническое решение обеспечивает нормативную возможность подготовки газа по влаге в широком диапазоне давлений от 2,0 до 12,0 МПа. В данной схеме применено инновационное техническое решение по использованию замкнутых материальных и тепловых потоков по отпарному газу, что исключает выбросы отпарного газа в атмосферу или его сжигание на факелах. Это достигается применением жидкостно – кольцевого или струйного компрессора по сжатию отпарного газа, его осушки в небольшом  абсорбере – сепараторе и возврат в рецикл на отпарку влаги.

 

 

Слайд 4

 

 


Предложен и инновационный подход к процессам сепарации газов, в т.ч. и для  газов, отбираемых из ПХГ (слайд 5), т.е. не чисто механический для отделения частиц и капель из газового потока, а в зависимости от состояния сепарируемого газа: перенасыщенный, равновесный, ненасыщенный жидкостью, на основе которого и выбирается процесс и тип сепаратора.  При высоких давлениях газ в пластах насыщается жидкостью, т.е. газ становится перенасыщенным, при отборе газа и незначительных падениях давления порядка  (0,03-0,05) МПа, в т.ч. и на сепарационных элементах от перепада давления выпадает жидкость, т.е. сепаратор становится конденсатором жидкости.

Предложен подход к процессам сепарации газа, который учитывает:

- фазовое состояние сепарируемой смеси;

- процессы массообмена между фазами в сепарационных устройствах от изменения давления;

- капельный унос из технологического оборудования, поступающего на вход сепаратора.

          На слайде 6, в виде графиков показаны  зависимости, по оси «Х»  содержания жидкости  в газе от давления по оси «Y» для различных газов и их состояния.

Для перенасыщенных газожидкостных смесей, график  а), незначительное снижение давления газа ведёт к значительным увеличениям конденсирующейся жидкости из газа, в т.ч. на сепарационных элементах.

 Для равновесных газожидкостнх смесей, изменение давления практически не влияет на изменения содержания жидкости в газе, график  б).

Для ненасыщенных газовых смесей, график  в), снижение давления газа ведёт к снижению конденсации жидкости из газа.

 

 

Слайд  6

 

 


Наслайде 7 показана конструкция низкотемпературного сепаратора для отделения жидкости от перенасыщенных газов на высокоэффективной структурированной насадке с развитой поверхностью массообмена и малым гидравлическим сопротивлением и достигнутым эффектом от применения.

 

Слайд  7

          На слайде 8 показана конструкция сепаратора для равновесных и ненасыщенных газовых смесей с расширенным диапазоном эффективной работы, предварительным узлом сепарации и распределения газа, узлом окончательной сепарации.

 

 

Слайд  8

 

На слайде 9 изображены прямоточные  центробежные элементы (ПЦЭ) с повышенной эффективностью сепарации, за счёт применения в них узла коалесценции  капель жидкости и узла вторичной сепарации отделённой газожидкостной смеси.

 

 

Слайд  9

На слайде 10 показаны фотографии капель жидкости  на серийном элементе и многофункциональном инновационном ПЦЭ, из которых наглядно видно увеличение размера сепарируемых капель на зубчатом вытеснителе, что приводит и к повышению эффективности сепарации жидкости от газа.

 

Слайд  10

 

 

На слайде 11 приведена конструкция пробкоуловителя-сепаратора для перенасыщенных газовых смесей с увеличенной поверхностью сепарационных насадок и малым гидравлическим сопротивлением.

 

Слайд  11

На слайде 12 изображён многофункциональный аппарат, фильтр-сепаратор с усовершенствованными фильтр патронами, секциями распределения и первичной сепарации газа, окончательной сепарации и фильтрации.

 

 

Слайд  12

       

 

           Из вышеизложенного очевидно, что основными направлениями ЗАО «ГК «РусГазИнжиниринг» являются создание инновационных  технических решений  на базе многофункциональных способов, модулей, блоков, аппаратов и внутренних устройств для подготовки и переработки газов, в т.ч. и ПХГ, которые нашли широкое применение в  пущенных и строящихся объектах ГК.

 

Литература:

  1. Зиберт А.Г., к.т.н. Зиберт  Г.К., Минигулов Р.М. Совершенствование сепарационного оборудования на основе учета фазового состояния газожидкостной смеси. Газовая промышленность, 2010г  - №4. – стр. 49 -52.
  2. Зиберт А.Г., к.т.н. Зиберт Г.К., Валиуллин И.М. Совершенствование оборудования с прямоточными центробежными элементами. Газовая промышленность, 2008г  - №9. – стр. 72 - 74.
  3. А.Г. Зиберт, к.т.н. Г.К. Зиберт, Основные направления совершенствова­ния внутренних устройств сепараторов. стр.585-591, Подготовка и пере­ра­ботка углеводородных газов и конденсата. М. НЕДРА 2008, стр.735.
  4. Патент 2344869 РФ, Способ сепарации жидкости из газового потока и устройство для его осуществления.
  5. Зиберт Г.К., Ибрагимов И.Э. Исследование массообменных прямоточно-центробежных элементов. - Химическое и нефтяное машиностроение, 1996 г. - №6. – С. 2-5.
  6. Зиберт Г.К., Клюйко В.В., Феоктистова Т.М., Зиберт А.Г. Совершенствование процессов сепарации и сепарационного оборудования. - Наука и техника в газовой промышленности, 2004 г. – март-апрель.

                                                  

 

Все доклады