Содержание к диссертации
Введение
1 Исследование деструкции гликолей в лабораторных условиях 8
1.1 Анализ современного состояния исследований по процессам деструкции гликолей. Факторы, влияющие на деструкцию гликолей 8
1.2 Экспериментальное исследование термической стойкости ТЭГ в лабораторных условиях 27
2 Промысловые установки регенерации гликолей 39
2.1 Анализ работы оборудования для регенерации гликолей 40
2.2 Расчетные исследования термобарических и гидравлических параметров ДЭГ в трубчатых печах с испарением в зоне нагрева 45
2.3 Сравнительные характеристики оборудования регенерации гликолей 46
2.4 Деструкция гликолей на промысловых установках осушки газа 52-
3 Исследование термической стойкости гликолей на опытной установке 61
3.1 Опытная установка регенерации гликолей 62
3.2 Исследование термической стойкости триэтиленгликоля 66
3.3 Исследование термической стойкости диэтиленгликоля 77
3.4 Обсуждение результатов исследований 92
4 Исследование регенерации ДЭГ на промысловой установке подготовки газа 99
4.1 Влияние концентрации ДЭГ на качество осушки газа 99
4.2 Определение деструкции гликоля и концентрации воды в гликоле при повышенных температурах регенерации 100
4.3 Исследование осушающей способности гликоля регенерированного при повышенной температуре 106
Коррозия при повышенных температурах регенерации гликоля 111
Совершенствование установок регенерации гликоля 116
Анализ вариантов совершенствования установок регенерации на основе трубчатых печей 117
Технологическая схема установки регенерации гликоля на основе трубчатой печи 128
Экономическая эффективность предлагаемых технических решений 131
Основные выводы и результаты диссертационной работы 138
Список использованной литературы 141
- Экспериментальное исследование термической стойкости ТЭГ в лабораторных условиях
- Расчетные исследования термобарических и гидравлических параметров ДЭГ в трубчатых печах с испарением в зоне нагрева
- Исследование термической стойкости триэтиленгликоля
- Определение деструкции гликоля и концентрации воды в гликоле при повышенных температурах регенерации
Введение к работе
В настоящее время более 80% газа в России добывается из сеноманских залежей месторождений Севера Тюменской области с подготовкой его к магистральному транспорту методом абсорбционной осушки диэтиленгликолем (ДЭГ) или триэтиленгликолем (ТЭГ). Основные месторождения (Ямбург, Уренгой, Медвежье) вступили в период падающей добычи, на них усложняются условия эксплуатации установок подготовки газа к транспорту и достижение требуемой температуры точки росы из-за снижения рабочего давления и повышения температуры контакта «газ - ДЭГ». Для обеспечения качества газа в соответствии с ОСТ 51.40-93 в ОАО «Газпром» постоянно проводится совершенствование технологии и оборудования гликолевой осушки газа [1, 11, 24, 54, 61, 62, 71]. Повышение концентрации гликолей, с учетом уже проводимых работ, позволит обеспечить необходимое качество подготовки газа к транспорту даже при повышении температуры осушаемого газа в летние месяцы.
Для регенерации абсорбента применяются или проходят испытания следующие типы установок регенерации: вакуумная с паровым нагревоМі вакуумная с испарением в трубчатой печи^. вакуумная с жидкофазным нагревом в трубчатой печи (с рециркуляцией гликоля через печь)і вакуумная с жаротрубним испарителем; вакуумная с испарителем на основе тепловых труб.
В соответствии с технологическими регламентами на эксплуатацию для всех типов установок регенерации температура нагрева ДЭГ ограничивается 164 С, а ТЭГ - 206 С. Данные значения температур приняты как предельно допустимые температуры нагрева гликолей по результатам экспериментов Гал-лахера и Хибберта [88]. В промысловой практике утвердилась точка зрения, что можно избежать деструкции гликолей, если при регенерации не превышать вышеуказанные значения температур. Поэтому деструкцию гликолей при регенерации объясняют следующими причинами:
температурами в испарителе, превышающими температуру начала разложения;
местным перегревом, вызванным используемым для снижения стоимости установки высоким значением тепловой нагрузки испарителя;
местным перегревом, вызванным отложением солей, мехпримесей и продуктов деструкции гликоля на тепяопередающей поверхности испарителя.
Опыт эксплуатации показывает, что на установках регенерации с паровым нагревом (Медвежье и Ямбург) происходит разложение ДЭГ и интенсивная коррозия оборудования аналогично другим типам установок[43-45]. Особенностью работы установок подготовки газа является постоянная циркуляция абсорбента в системе "осушка газа - регенерация абсорбента", в результате чего высококипящие (ВК) продукты деструкции гликоля, соли и мехпримеси накапливаются в системе, осаждаются на теплопередающих поверхностях, забивают фильтрующие элементы абсорберов, вызывая ухудшение теплопередачи и повышение механического уноса ДЭГ с газом. Стоит проблема оптимального решения противоречивых требований: обеспечение регенерации гликолей до максимально-возможных концентраций при уменьшении деструкции гликолей и повышении надежности и экономичности применяемого оборудования регенерации.
Конструктивно-технологические решения в последние годы развиваются лишь в направлении уменьшения локального перегрева гликоля путем подбора более «мягкого» греющего агента (например, регенерация с тепловыми трубками). На наш взгляд, такой подход (в том числе и по причине конструктивных особенностей) не позволяет кардинально решить проблему «перегрева гликоля» и уменьшения деструкции.
Поэтому представляется актуальным сформулировать новые подходы к режимам работы и конструкции установок регенерации, обеспечивающих минимизацию деструкции гликоля, а также к разработке технических решений для получения гликолей более высоких концентраций.
Целью работы является совершенствование технологии и оборудования регенерации абсорбентов на основе исследования деструкции гликолей (ДЭГ, ТЭГ).
Основные задачи исследования
1. Исследование процессов деструкции гликолей (ДЭГ, ТЭГ) при их регенера
ции в зависимости от температуры нагрева, показателей качества исходного
гликоля и воздействия кислорода воздуха.
Отработка в промысловых условиях режимов регенерации гликолей при температурах, превышающих принятые в настоящее время.
Совершенствование технологии и оборудования регенерации гликолей для уменьшения деструкции абсорбента.
Научная новизна
Разработана методика экспериментального изучения деструкции гликолей в условиях, моделирующих работу промысловых установок регенерации. Установлено, что при отсутствии кислорода деструкция гликолей незначительна вплоть до 200 С для ДЭГ и 220 С для ТЭГ и протекает с практически постоянной по времени скоростью. Опытно-промышленными испытаниями на Ямбургском ГКМ обоснована возможность регенерации ДЭГ при температурах до 180 С без заметного изменения качества гликоля. Предложены оптимальные термобарический и гидравлический режимы нагрева регенерируемого абсорбента в трубчатых печах, обеспечивающие минимальную деструкцию гликоля.
Защищаемые положения
Методика и результаты экспериментального изучения процессов деструкции гликолей при их регенерации.
Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности повышения температуры регенерации гликолей, выше принятых в настоящее время предельных значений.
7 3. Технология регенерации гликолей, позволяющая получать высокие концентрации абсорбента при минимальных показателях деструкции.
Практическая ценность
Результаты стендовых исследований и промысловых испытаний позволили рекомендовать повышение температуры нагрева гликоля для отдельных типов установок регенерации, в частности, на основе трубчатых печей с жидко-фазным нагревом (включая действующие установки) для получения концентрации регенерированного ДЭГ до 99,2 - 99,5% мае. (вместо 98,8 *- 99,1% мае.). Такие концентрации абсорбента позволяют обеспечивают качество осушки газа в соответствии с ОСТ 51.40-93 при повышении температуры контакта «газ -ДЭГ» до 30С без проведения существенной модернизации действующих установок регенерации.
По результатам исследований разработано «Техническое предложение на разработку нормального ряда установок регенерации гликоля на основе трубчатых печей». Предложение передано в ОАО ЦКБН и положено в основу проектно-конструкторских разработок установки регенерации гликоля для обустройства Харвутинской площади Ямбургского ГКМ.
Апробация работы
Результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались на Второй всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности» (РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, г. Моск-ва,1997 г.); Научно-техническом совете ОАО «Газпром» «Технические решения по подготовке газа к транспорту на газовых и газоконденсатных месторождениях с падающей добычей» (Надым, 2001 г.), на заседаниях Ученого совета ООО «ВНИИГАЗ».
Экспериментальное исследование термической стойкости ТЭГ в лабораторных условиях
Перевод установок осушки на ТЭГ сделал возможным получить при атмосферном давлении в регенераторе и принятой в настоящее время допустимой температуре нагрева (204 С) абсорбент с концентраций 98 -=-98,5 % мае. Это позволяет обеспечить необходимую степень осушки газа при температуре контакта 10 -н 15 С. В компрессорный период эксплуатации месторождений при повышении температуры осушаемого газа необходимы более высокие концентрации ТЭГ, получение которых без применения вакуума возможно с применением отдувочного газа, азеотропного агента [38, 49] или при повышении температуры регенерации выше принятого в настоящее время значения. В зарубежной литературе температура регенерации ТЭГ в основном ограничивается 190 - - 195 С, но допускается и 210 С, так как при этой температуре разложение незначительно [93].
Для исследования возможности регенерации ТЭГ при температурах, превышающих принятые в настоящее время предельные значения, автором была исследована его термическая стойкость. Исследование термической стойкости ТЭГ проводилось в лабораторных условиях путем длительного (до 50 часов) выдерживания образцов технического ТЭГ при повышенных температурах с последующим анализом. Время выдержки при повышенной температуре, выбрано исходя из среднего времени пребывания ТЭГ в трубчатой печи с жидкофазным нагревом в течение срока его эксплуатации.
Лабораторная установка представляет собой воздушный термостат, заключенный в кожух с теплоизоляцией. Общий вид лабораторной установки приведен на рисунке 1.2. Установка состоит из двух блоков: собственно термостата (1) и регулирующего блока (2). Внутри термостата располагаются вентилятор и электрический подогреватель (3), датчик температуры (4). Контроль температуры в термостате осуществляется по показаниям стеклянного термометра (5). Размеры внутренней полости термостата достаточны для установки четырех контейнеров с испытуемым веществом, что позволяло фиксировать состояние образцов не только в конце опыта, но и по ходу эксперимента (три промежуточные точки). Регулирующий блок на входе получает данные по замеру температуры внутри термостата от датчика температуры (4). Требуемая температура устанавливается с помощью задатчика (6) и поддерживается в течение опыта автоматически путем регулирования нагрева электрического подогревателя (3). На регулирующем блоке имеется кнопка включения подогрева (7), сетевая кнопка (8), регулятор температуры (6) и контрольный показывающий термометр (9).
Контейнеры, используемые в эксперименте, изготовлены из нержавеющей стали, с наворачивающимися на резьбе крышками, что позволяло надежно герметизировать образцы ТЭГ в процессе исследований.
Методика исследований заключалась в следующем: Навески исследуемого образца ТЭГ помещались в четыре одинаковых контейнера. Внутренняя полость контейнера перед его закупориванием продувалась тяжелым инертным газом (аргоном) для удаления воздуха. 2. Закрытые контейнеры помещались в воздушный термостат, устанавливалась требуемая температура. Исследуемые образцы выдерживались при повышенной температуре в течение рабочего дня (6 - - 8 часов), после чего нагрев выключался, и образцы оставались остывать внутри термостата. На Рисунок 1.2 - Лабораторная установка для исследования термостойкости ТЭГ следующий день включался нагрев термостата, устанавливалась заданная температура, и цикл термических испытаний продолжался. 3. Через 12, 24 и 36 часов с начала испытаний из термостата извлекался один из контейнеров и охлаждался до комнатной температуры. Образец ТЭГ из контейнера анализировался с целью получения информации о промежуточном состоянии испытуемого образца во время эксперимента. 4. По завершении эксперимента (через 50 часов) из термостата извлекался последний контейнер и проводился анализ конечного состояния образца ТЭГ. Аналитический контроль образцов триэтиленгликоля в течение каждого термического испытания проводился по следующим показателям: - содержание альдегидов; - содержание свободных кислот; - число омыления; - хроматографический анализ для определения состава образца.
Для исследования окисляемости ТЭГ при контролируемой подаче воздуха и гелия была использован лабораторная барботажная установка, изображенная на рисунке 1.3. Установка представляет собой стеклянный сосуд (1), заключенный в термостатирующую рубашку (6). В верхней части сосуда (1) имеются шлифовые соединения для обратного водяного холодильника, охлаждающего выходящие из аппарата газы, и термометра (2), контролирующего температуру испытуемой жидкости, налитой в сосуд (1). В нижней части сосуда имеется кран (3) для отбора проб. В пространстве между сосудом (1) и термостатирующей рубашкой (6) находится змеевик (5), по которому продувочный газ, нагреваясь, подается в барботер (4), погруженный в испытуемую жидкость. Прежде чем поступить в змеевик (5), продувочный газа проходит через измеритель расхода газа (8) и ловушку (7).
Включается термостат, подающий теплоноситель в термостати-рующую рубашку (6), устанавливается температура теплоносителя с помощью контактного термометра, расположенного на термостате. В течение опыта поддерживается заранее подобранная температура термостатирующей жидкости, обеспечивающая требуемую температуру исследуемой жидкости в емкости (1).
Включается подача продувочного газа: после предварительного нагрева испытуемой жидкости до температуры проведения опыта (обычно в течение 15- -20 минут), если продувка осуществляется воздухом; одновременно с включением термостата, если продувка осуществляется инертным газом (для исключения контакта образца с воздухом). Необходимый расход продувочного газа устанавливается по показаниям расходомера (8).
Расчетные исследования термобарических и гидравлических параметров ДЭГ в трубчатых печах с испарением в зоне нагрева
По способу подвода теплоты к регенерированному гликолю, конструктивным особенностям и времени пребывания его в горячей зоне (эти характеристики взаимосвязаны) все установки регенерации можно разделить на две основные группы: паровая, огневая жаротрубная, с тепловыми трубками и с промелсуточным теплоносителем регенерации. Рисунок 2.4 - Зависимость доли паровой фазы (% об.) по длине змеевика от давления на выходе печи при рециркуляции РДЭ1 (движение жидкости относительно теплопередающей поверхности осуществляется в основном за счет естественной конвекции); II - с использованием различных модификаций трубчатых печей. Здесь осуществляется принудительное движение регенерируемого гликоля по трубкам через печь, где к нему и подводится теплота, т.е. имеет место принудительное движение относительно теплопередающей поверхности.
Сравнительные характеристики существующего оборудования регенерации гликоля представлены в таблице 2.2 Таблица 2.2 - Характеристика тепловых режимов установок регенерации ДЭГ Тип регенерации вакуумная паровая вакуумная с испарением в трубчатой печи вакуумная сжидкофазньшнагревом втрубч. печи вакуумная с жаротрубним испарителем вакуумная с тепловыми трубами Объекты применения Медвежье, Уренгой, Ямбург (20 установок) Ямбург (3 установки) Ямбург (2 установки) Заполярное (2 установки) Уренгой(опытнаяустановка) Сроки эксплуатации с 1972 г. с 1987 г. с 1994 г. с 2001 испытывается Теплонапряжённость, ккал/м2чсредняямаксимальная Температура стенки,Ссредняямаксимальная Температура регеые-рации, L/ 6745 6745182 182164 21166 41750180 190164 21166 41750170 175164 33029 62918208 250164 13141 13141192 192164 Время контакта степлопередающейповерхностью,за один проход черезпечь, минсуммарно, час 22 250 2,6 30 зд35 35 370 35370 Примечание: Суммарное время контакта абсорбента (час) с теплопередающей стенкой в испарителе (радиантной зоне печи) за период полной замены его в системе определено из условий: объем абсорбента в системе 120-150 м3; производительность УКПГ по газу - 25 млрд-м год; удельные потери ДЭГ на установке подготовки газа 15 г/1000м3 газа. Для первой группы установок в силу их конструктивных особенностей характерны следующие моменты: заметный локальный перегрев гликоля, для уменьшения которого в последние годы разрабатываются новые конструктивно-технологические решения, однако лишь в направлении подбора более «мягкого» греющего агента (например, регенерация с использованием тепловых трубок), а также увеличения поверхности теплообмена. Такой методологический подход (в том числе и по причине конструктивных особенностей) не позволяет кардинально решить проблему перегрева гликоля и уменьшения деструкции; время пребывания гликоля в кубе колонны не ограничивается и составляет за один проход через установку регенерации несколько десятков минут; куб колонны регенерации из-за длительного времени пребывания и низких скоростей движения гликоля относительно теплопередающей поверхности работает практически как отстойник, в котором выпадают соли, механические примеси, продукты деструкции гликоля и углеводородов. Из-за отложения твердой фазы на теплопередающей поверхности ухудшается теплопередача и, тем самым, усиливается местный перегрев, что может привести к повреждению теплопередающей поверхности и разрушению тепловых трубок. Поэтому для обеспечения нормальной работы регенераторов данной группы требуется тщательная очистка гликоля и периодические ремонты оборудования; большинство установок имеет большие диаметры фланцевых соединений на кубе колонны регенерации, что способствует попаданию воздуха в систему регенерации (при использовании вакуума).
По изложенным причинам, даже при «мягком режиме» нагрева (паровая регенерация), имеет место деструкция гликоля и коррозия элементов системы, работающих при высоких температурах. Вторая группа включает в себя установки с трубчатыми печами двух видов: с испарением в печи (с образованием двухфазной смеси в зоне нагрева); с жидко фазным (однофазным) нагревом гликоля в печи и испарением в кубе колонны.
Для установок с трубчатыми печами суммарная длительность контакта гликоля с теплопередающей поверхностью в зоне нагрева, за среднее время пребывания его в системе осушки, минимальна по сравнению со всеми другими типами установок. Так, при объеме абсорбента в системе 120 -150 м , производительности УКЇЇГ по газу 25 млрд.м /год и удельных технологических потерях ДЭГ на установке подготовки газа 15 г. на 1000 м3 газа общее время контакта гликоля с теплопередающей поверхностью в зоне нагрева, вычисленное из времени полной замены гликоля, составляет не более 35 ч, а при удельных потерях ДЭГ около 8 г. на 1000 м газа - 50 -г- 70 ч.
В печах с испарением на начальных участках змеевиков из-за низких скоростей (0,2 ... 0,5 м/сек) происходит отложение солей, на выходе имеет место перегрев гликоля, образуются газожидкостные пробки, что, с учетом высоких скоростей (около 100 м/сек), приводит в итоге к разрушению конечных участков змеевика и соединительных трубопроводов от печи до колонны, в результате эрозии и коррозии.
В то же время опыт эксплуатации установок огневой регенерации с трубчатыми печами (на УКПГ-4 и 7 Ямбургского ГКМ) показал несомненные преимущества использования последних в качестве нагревателей (а не испарителей) по условиям эксплуатационной надежности.
Динамика деструкции гликолей и накопление продуктов деструкции в абсорбенте на промысловых установках осушки значительно отличается от лабораторных результатов. При исследованиях деструкции гликоля в замкнутых ампулах наблюдается снижение рН гликоля в сравнении с исходным [5,6], что совершенно нехарактерно для промысловых условий. Более того, в промысловых условиях часто наблюдается противоположная тенденция: например в пробах ТЭГ с Западно-Таркосалинского промысла за ноябрь 1996 г. количество продуктов деструкции (кислоты, альдегиды) в рабочем гликоле оказалось меньше, чем в гликоле со склада, использовавшемся для восполнения потерь, а в пробах ДЭГ с Ямбургского ГКМ количество кислот и альдегидов в регенерированном осушителе меньше, чем в насыщенном.
Количество высококипящих компонентов (осмолов) в рабочем гликоле определяют по величине кубового остатка после отгонки раствора гликоля (за вычетом солей, механических примесей и продуктов коррозии). Необходимо отметить, что данный метод длительный и завышает величину ВК, т.к. в кубовом остатке остается какое-то количество гликоля. Результаты различных анализов показывают, что величина БК (осмолов) в рабочем абсорбенте обычно не превышает нескольких процентов. Изучение природы осмолов, образующихся в процессе эксплуатации, позволяет отметить, что мы имеем дело с не всегда идентичными (по набору компонентов) составами. В главе 1 отмечалось, что название осмолы является неудачным, т.к. порождает неверные представления о природе остатка. Для анализов чаще всего используется заимствованная из анализов нефтепродуктов методика классификации смол по их растворимости в различных растворителях.
Исследование термической стойкости триэтиленгликоля
При исследовании термостойкости ТЭГ ставились три задачи: 1. Сравнительные испытания ТЭГ марок «А» и «Б» при 200 С и опре деление влияния присутствующего в марке «Б» ДЭГ на деструкцию и корро зию. Распространена точка зрения, что при температуре регенерации выше 164 С будет иметь место деструкция находящихся в ТЭГ низших гликолей, и делается вывод о предпочтительности использования ТЭГ марки «А», в ко тором содержание примесей низших гликолей минимально. 2. Изучение деструкции и коррозионного воздействия ТЭГ при температурах регенерации выше 204С. 3. Сравнение деструкции ТЭГ при изучении в лабораторных условиях (см. главу 1) и на опытной установке. Исследование термостойкости ТЭГ марки "Б" при 200 С. Хроматографический анализ пробы исходного ТЭГ дал следующий состав, % мае: - вода 1,0; -ДЭГ 8,0; -ТЭГ 91,0.
Кроме того, в исходном ТЭГ содержатся органические кислоты в количестве 0,0070 % мае, альдегиды в количестве 0,00020 % мае. Число омыления составляет 0,092 мг КОН/г ТЭГ. Гликоль имел рН = 9,6.
Окраска гликоля в ходе эксперимента практически не изменилась. Концентрация ДЭГ при исследовании была искусственно увеличена. Как видно из результатов анализа пробы, отобранной приблизительно через час после начала отсчета времени, ДЭГ еще не успел полностью перемешаться с ТЭГ, поэтому в данной пробе ДЭГ немного больше, чем в последующих пробах. В ходе работы температура в кубе колонны изменялась в пределах нескольких градусов, что объясняет некоторое колебание, массовых долей воды и ДЭГ, остававшихся примерно постоянными. Количество продуктов деструкции в гликоле (кислоты, альдегиды, эфиры) с некоторыми колебаниями оставалось постоянным. Количество альдегидов, отогнанных с водой, практически постоянно. Всплеск количества альдегидов в водном отгоне в первых пробах вызван отгонкой из исходного гликоля. Скорость коррозии образцов за
Исследование термостойкости ТЭГ марки «А» при 200 С. Хроматографический анализ пробы исходного ТЭГ дал следующий состав, % мае: вода 0,6; ДЭГ 0,9; ТЭГ 98,5. Кроме того, в исходном ТЭГ содержатся органические кислоты в количестве 0,0215 %мас, альдегиды в количестве 0,00088 %мас. Число омыления составляет 0,0 мг КОН/г ТЭГ. Гликоль имел рН - 8,5.
По техническим показателям использованный для термических испытаний ТЭГ отвечает нормам марки «А» по ТУ 6-01-5-88 за исключением показателей по содержанию воды и кислот: массовая доля ТЭГ, %, не менее 98; сумма массовых долей ЭГ, ДЭГ и ТЭТГ, %, не более 2,0; в том числе ЭГ ОД; массовая доля воды, %, не более ОД; массовая доля альдегидов в пересчете на ацетальдегид, % не более ОД; массовая доля кислот в пересчете на уксусную кислоту, % не более 0,002.
Результаты испытаний представлены в таблице 3.2 и на рисунке 3.4. Окраска гликоля в ходе эксперимента практически не изменилась. Система после работы на ТЭГ марки «Б» была промыта водой. Поэтому после заливки ТЭГ марки «А» в систему содержание ДЭГ не изменилось, что видно из результатов анализа проб, отобранных сразу после начала отсчета времени. В ходе работы температура в кубе колонны изменялась в пределах нескольких
Концентрация эфиров в водном отгоне (число омыления) подвержена колебаниям. Всплеск количества альдегидов и кислот в водном отгоне в первых пробах вызван отгонкой из исходного гликоля. Скорость коррозии стальных образцов за время испытаний составила 0,004 мм/год как в жидкой, так и в паровой фазах.
Кроме того, в исходном ТЭГ содержатся органические кислоты в количестве 0,0083 % мае, альдегиды в количестве 0,00167% мае. Число омыления составляет 0,100 мг КОН/г ТЭГ. Гликоль имел рН =8,4.
Концентрация ДЭГ была искусственно увеличена до значения при исследованиях процессов деструкции ТЭГ марки «Б» при 200 С. Из результатов анализа проб, отобранных после начала отсчета времени, видно, что ДЭГ еще не успел полностью перемешаться с ТЭГ, поэтому наблюдается колебание его 1. По результатам испытаний термостойкости ТЭГ марок «А» и «Б» при 200 С можно сделать следующие выводы: при отсутствии воздуха в системе регенерации разложение гликоля и его коррозионное воздействие незначительно для обеих марок; наличие в составе марки «Б» низших гликолей (до 10 % мае.) не оказывает влияния на термостойкость осушителя и его коррозионную активность, которые примерно одинаковы для обеих марок. 2. По результатам испытаний термостойкости ТЭГ марки «Б» при 200 и 220 С можно сделать следующие выводы: деструкция с повышением температуры увеличивается, о чем свидетельствует большее содержание продуктов деструкции, как в самом гликоле, так и в водном отгоне. коррозия с увеличением температуры увеличивается, как а жидкой, так и в паровой фазе.
Определение деструкции гликоля и концентрации воды в гликоле при повышенных температурах регенерации
Опытно-промышленные испытания повышения температуры нагрева гликоля в трубчатой печи с жидкофазным нагревом на УКПГ-4 Ямбургского ГКМ (принципиальную технологическую схему см. рисунок 4.1) проводились с 06.07.2002 по 21.07.2002 г.г.: с 06.07.2002 по 12.07.2002 г.г.
Согласно технологической схеме восстановление концентрации насыщенного раствора абсорбента производят на установке вакуумной регенерации гликоля. Насыщенный раствор из установки осушки направляется в вы-ветриватель В-1, нагревается в рекуперативном теплообменнике Т-1, и поступает в колонну К-1, где производится восстановление концентрации методом ректификации. Из нижней части колонны частично регенерированный гликоль насосом Н-4 подают в трубчатую печь П-1, где нагрев раствора осуществляется в жидко фазном состоянии под избыточным давлением, превышающем давление упругости паров раствора при максимальной температуре в печи, то есть без испарения в печи, с последующим снижением давления на входе в колонну. Данное решение обеспечивает равномерный регулируемый нагрев раствора и исключает попадание кислорода из-за подсоса воздуха. При необходимости осуществляют рециркуляцию растворов через печь. Для предотвращения отложений на поверхности труб печи и снижения температуры стенки, скорость циркуляции раствора не менее 1.. .2 м/сек. Нагретый в печи раствор ДЭГ (в настоящее время до 164 С) подают в колонну К-1 через регулятор, который поддерживает необходимое давление в печи. Режим работы установки регенерации определяют необходимой концентрацией регенерированного гликоля. Регенерированный раствор проходит теплообменники Т-1, Т-2 и поступает в емкость Е-4, откуда направляется на установку осушки газа.
Целью испытаний являлось определение возможности повышения температуры регенерации ДЭГ выше принятой в настоящее время предельной температуры нагрева 164 С, в частности, определение деструкции ДЭГ и коррозии оборудования.
Результаты испытаний при повышенной температуре сравнивались с качеством гликоля при стандартном режиме работы установки регенерации (температура на выходе из печи t = 162 -г- 163 С) непосредственно перед началом испытаний по повышению температуры регенерации (проба от 5.07.2002 г.), т.к. повышение температуры регенерации проводилось для гликоля данного качества. Испытания проводились в условиях установившегося технологического режима по расходам гликоля и газа. Расход гликоля через печь составлял 94-5-96 м3/ч, подача регенерированного гликоля в абсорберы составляла 17 - 18 м /ч. Технологические параметры замерялись штатными приборами, установленными на УКПГ. Аналитический контроль состояния гликоля в процессе испытаний осуществлялся персоналом НИЛ химического анализа УНИПР ООО «Ямбурггаздобыча». В процессе испытаний определялись следующие основные показатели: 1. Массовая концентрация воды (титрованием по методу К. Фишера с визуальным определением конца титрования), содержание механических примесей и общая минерализация в регенерированном и насыщенном ДЭГ. 2. Количество продуктов деструкции (массовая доля кислот, массовая доля альдегидов, число омыления) и рН в регенерированном гликоле и реф-люксе. 3. Массовая концентрация гликоля и метанола в рефлюксе.
После окончания испытаний, отобранные в ходе испытаний пробы регенерированного гликоля и рефлюкса, были проанализированы персоналом ООО «ВНИИГАЗ» и ООО НГШ «Оксит». Определялось содержание воды, количество продуктов деструкции (массовая доля кислот, массовая доля альдегидов, число омыления), рН. Определение количества продуктов деструкции и рН в рефлюксе проводилось по причине отгонки части продуктов деструкции при регенерации. В отдельных пробах гликоля перегонкой определялось количество нелетучего остатка и осушающая способность. Отогнанный при определении нелетучего остатка гликоль был подвергнут хромато-графическому анализу. Определение количества воды в пробах регенерированного гликоля производилось титрованием по методу К. Фишера на автоматическом титраторе Titrino серии 700 фирмы Metrohm, т.к. в соответствии с ГОСТ 14870-77 «Методы определения воды» в окрашенных растворах конец титрования определяют электрометрически.
Для определения изменения количества малолетучих продуктов деструкции в гликоле в процессе испытания была проведена отгонка гликоля из проб РДЭГ за 11.07 и 19.07. Количество ВК продуктов деструкции в обеих пробах менее 1,0 % мае. Отогнанный гликоль был подвергнут хроматографи-ческому анализу. Результаты анализа приведены на рисунках 4.2, 4.3 и таблицах 4.5, 4.6. Как видно, содержание основного вещества в пробе от 11.07 составляет 98,58 % мае, а в пробе от 19.07 98,53 % мае. Т.е. по результатам хромотографического анализа можно заключить, что состав гликоля практически не изменился.
