Введение к работе
з
Актуальность работы. Основный показателем в оценке эффективности римеияемой при подготовке газа технологии и аппаратов являются технологические гграты на се обработку. Анализ технологических затрат показал, что более 90 % из них риходится на восполнение потерь дорогостоящего абсорбента - диэтиленгликоля ХЭГа). Наибольшие потери приходятся на унос гликоля с осушенным газом. Так, на есторождении Медвежье средние потери диэтиленгликоля на абсорбционных гтановках с традиционными технологическими линиями составляют не более 19-20 'тыс. м3, а на Уренгойском месторождении па установках, использующих ногофункциональные аппарата (МФА), эти потери достигали 40-45 г/тыс. м3 при роектном уровне потерь 4-5 г/тыс.м3. Такой относительно высокий уровень потерь вязан о большими затратами ручного труда и ухудшением качества осушки газа. Таким бразом, основным путем в снижении технологических затрат следует считать меньшение потерь абсорбента, обусловленных капельным уносом с осушенным газом уносом с отогнанной водой при регенерации. Установки регенерации диэтиленгликоля акже являются источником его потерь, которые составляют в пересчете на осушенный аз от 2 до 31 г/тыс. м3.
Существенное влияние на потери гликоля и технологические затраты в целом казывает эффективность сепарационного оборудования. Неэффективная работа епараторов ускоряет загрязнение абсорбента механическими примесями, увеличивает зное насосов и арматуры, повышает непроизводительные затраты энергии на егенерацию насыщенного раствора абсорбента. Большие потери гликоля с осушенным азом обуславливаются так же его механическим уносом с фильтров улавливания бсорбционных аппаратов, который возникает при их забивании механическими римесями, содержащимися в циркулирующем на установке гликоле. При этом становлено, что чем больше примесей осаждается на фильтрующей поверхности, тем ольше капельный унос диэтиленгликоля.
Одной из важных проблем, возникающих при подготовке природного газа с
спользованием диэтиленгликоля, является его очистка от солей. Образующиеся в
роцессе осушки газа растворы диэтиленгликоля и солей увеличивают коррозию
ехиологаческого оборудования, снижают эффективность подготовки газа и в конечном
тоге увеличивают технологические затраты. t" >
Поэтому, повышение эффективности промысловой подготовки газа с спользованием диэтиленгликоля в условиях Западной Сибири предполагает омплексное решение следующих задач:
снижение потерь диэтиленгликоля в установках подготовки газа;
повышение эффективности использования установок вакуумной регенерации
диэтиленгликоля;
очистка промыслового гликоля от ферромагнитных примесей;
очистка промыслового диэтиленгликоля от солей методом дистилляции.
Решение этой проблемы определяет цель и задачи исследований.
Цель работы. Совершенствование технологического оборудования и снижение потерь абсорбента, повышение эффективности его регенерации и очистки при промысловой подготовке природного газа с применением диэтиленгликоля.
Основные задачи исследовании:
обобщение результатов промысловых исследований по уносу диэтиленгликоля с осушенным газом:
исследование влияния перепада давления на фильтрах на эффективность фильтров улавливания гликоля в МФА;
исследование эффективности массообмена в МФА;
анализ вариантов модернизации МФА:
модернизация МФА серии ГП 365 и 252 и оценка их эффективности:
исследование влияния технологических параметров на потери ДЭГа с рефлюксом:
оптимизация флегмового числа на установках вакуумной регенерации ДЭГа: « лабораторные исследования магнитной очистки ДЭГа от ферропримесей:
создание экспериментальной установки и методики проведения опытов:
планирование эксперимента по очистке ДЭГа от механических примесей и анализ их результатов:
лабораторные исследования очистки промыслового гликоля методом дистилляции я обобщение результатов;
разработка рекомендаций по проектированию опытной установки:
исследования периодической и непрерывной дистилляции ДЭГа.
Методы решения задач. При решении поставленных задач использованы методы математической статистики, планирования инженерного эксперимента, а также лабораторные и промысловые исследования с широким применением ПЭВМ. Решение задач осуществлялось на базе фактических данных испьяаний многофункциональны* аппаратов на месторождениях «Уренгойгазпрома».
Научная новизна.
-
Установлено, что унос капельного абсорбента - диэтиленгликоля с осушеннь» газом носит нестационарный характер и увеличивается со временем наработки аппаратов. Получена зависимость уноса абсорбента от основных технологических параметров: расхода и давления газа.
-
Показано, что из вариантов модернизации абсорберов с использованием нерегулярной насадки, центробежных контактных элементов и сетчатых отбойннкої наибольшей эффективностью обладают сетчатые отбойники, позволяющие более чем на порядок уменьшить унос гликоля по сравнению с проектными аппаратами.
-
Лабораторными исследованиями установлено, что потери диэтиленгликоля і рефлюксом полностью зависят от параметров верха десорбера: давления і температуры. Для оперативной оценки этих потерь получено уравнение і
разработана специальная номограмма. Определена оптимальная величина флегмового числа, колеблющаяся в пределах от 0,4 до 0,6.
-
Установлено, что основную долю содержащихся в промысловом диэтилснгликоле мсхпримесей составляют окислы железа (до 95 %). Показано, что наибольшей эффективностью из трех наиболее доступных типов насадок обладает сетчатая, эффективность которой за один цикл достигает 90 %. Получены уравнения регрессии для расчета эффективности очистки в зависимости от основных параметров процесса для трех типов насадок.
-
Получены аналитические зависимости для расчета фазового равновесия системы ДЭГ- вода в присутствии хлористого натрия. Установлено, что присутствие солей в растворах диэтиленгликоля требует увеличения температуры регенерации на 3-4 С.
-
Разработана методика расчета фазового равновесия системы диэтиленгликоль- вода, позволяющая определить необходимые параметры процесса дистилляции диэтиленгликоля.
-
Экспериментально доказано, что атмосферная и вакуумная дистилляции являются эффективным средством очистки диэтиленгликоля от примесей.
На защиту выносится научное обобщение результатов лабораторных и промыслово-экспериментальных исследований по повышению эффективности применения диэтиленгликоля при промысловой подготовке газа путем совершенствования технологического оборудования и процессов.
Достоверность научных результатов. Сформулированные в диссертационной работе положения, выводы и рекомендации обоснованы корректным применением математических методов статистики, планирования инженерного эксперимента, а также результатами статистической обработки большого объема фактического промыслового материала по испытанию МФА с применением ПЭВМ и наличием положительного эффекта от промышленного внедрения - «Инструкция по модернизации десорберов установок вакуумной регенерации диэтиленгликоля» и «Инструкция по определению и поддержанию оптимального флегмового числа» на Уренгойском, Вынгапуровском и Медвежьем месторождениях.
Практическая ценность работы.
1. Модернизированы многофункциональные аппараты подготовки газа серий ГП-252 и
ГП-365 на газовых промыслах «Уренгойгазпрома», путем совершенствования
массообменных процессов и снижения жидкостной нагрузки на секцию коагуляции,
обеспечивающая снижение капельного уноса диэтиленгликоля с осушенным газом.
I. Модернизированы колонны регенерации диэтиленгликоля путем интенсификации
массообмена в верхней части. 5. Разработаны методы и технологии очистки промыслового ДЭГа от ферромагнитных
примесей, а также дистилляции абсорбента и его регенерации. I. Разработаны нормативные документы: «Инструкция по модернизации многофункциональных аппаратов», «Инструкция по модернизации десорберов
установок вакуумной регенерации диэтиленгликоля» и «Инструкция по определению
и поддержанию оптимального флегмового числа». 5. На уровне изобретений разработаны: « Центробежный сепарационный элемент (А.с. СССР, №799786. Приоритет от
11.01.81 г.);
Способ изготовления регулируемой тепловой трубы (А.с. СССР. №848953. Приоритет от 23.07.81 г.);
Способ контроля качества абсорбента для осушки газа (А.с. СССР, №1053862. Приоритет от 15.07.83 г.);
Способ регенерации абсорбента (А.с. СССР, №1107889. Приоритет от 15.08.84 г.);
Система для осушки газа (А.с. СССР, № 1459697. Приоритет от 22.10.88 г.);
Вертикальный сепарационный фильтр (А.с. СССР, №1722537. Приоритет оі 24.06.9! г.).
Реализация результатов работы.
Технологии по очистке промыслового диэтиленгликоля от мехпри.месей і! соле? методами магнитной очистки, атмосферной и вакуумной дистилляции, а такж усовершенствованные конструкции многофункциональных аппаратов внедрены не газовых промыслах «Уренгойгазпрома».
Результаты исследования и нормативные документы использованы f инструкциях, широко применяемых в условиях Уренгойского, Медвежьего Ямбургского и Вынгапуровского месторождений.
Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований состави; 615 тыс. руб. в базовых ценах 1986 г.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работь докладывались на заседаниях ученого Совета института «ТюменНИИгипрогаз», 1988-91 гг.; на заседаниях технического совета ПО «Ямбурггаздобыча», 1988-92 гг.; н; заседаниях технического совета ПО «Уренгойгаздобыча», 1988-92 гг.; на заседашп секции <<Техника и технология добычи газа и газового конденсата» научно-техническоп совета Министерства газовой промышленности «Перспективы развития техники і технолопіи промысловой подготовки газа и конденсата на месторождениях сложной состава», 19-22 мая 1987 г., г. Саратов; на IV научно-теоретической конференції! молодых ученых и специалистов по развитию научных основ разработк месторождений нефти и газа, г. Баку, 1988 г. и на научно-методических семинара кафедры «Прикладная математика» ТгамГНГУ, 1997 и 1998 гг.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 33 печатнь: работы, в том числе 4 обзорные информации по подготовке и переработке газа газового конденсата, 6 авторских свидетельств и методическое указание г технологическим расчетам систем абсорбционной осушки газа.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литератур
включающего 121 наименование, и приложения. Работа изложена на 212 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков и 42 таблицы.
