Осушка газа за счет искусственного холода, извлечение H2S и CO2

       Доклад  по дисциплине

       «Промысловая  подготовка нефти и газа»

       на  тему: «Осушка газа за счет искусственного

         холода, извлечение H₂S и CO₂» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                             Подготовил:

                                                             студент 3-го курса

                                                             группы 09-Н-ПГ1

                                                             Снитко С.А.

                                                             Принял: Поляков А.В.

       НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ  СЕПАРАЦИЯ газа  — процесс  промысловой обработки природного газа с целью извлечения из него газового конденсата и удаления влаги. Осуществляется при температурах от 0 до -30°С.

       Первая  промышленная установка низкотемпературной сепарации (HTC) введена в эксплуатацию в США в 1950, в CCCP в 1959 (месторождение Ленинградское в Краснодарском крае). Низкотемпературная сепарация осуществляется по следующей схеме. Газ из скважины по шлейфу проходит (рис. 1) через сепаратор первой ступени (для предварительного отделения жидкости, выделившейся в подъёмных трубах и шлейфе), затем поступает в газовый теплообменник, где охлаждается встречным потоком отсепарированного холодного газа. После теплообменника газ, проходя через штуцер (эжектор), редуцируется до давления максимальной конденсации (или близкого к нему), температура его при этом снижается (за счёт дроссель-эффекта). В сепараторе вследствие изменения термодинамических условий и снижения скорости газового потока выпадают конденсат и влага, которые, накапливаясь в конденсатосборнике, периодически выпускаются в промысловый сборный коллектор-конденсатопровод и далее на узел стабилизации конденсата.

       С целью более рационального использования  энергии пласта в схему вместо штуцера может быть включён турбодетандерный агрегат. При снижении давления газа (в процессе разработки месторождения) до значения, при котором не представляется возможным обеспечить заданную температуру сепарации за счёт энергии пласта, в схему включается источник искусственного холода —холодильный агрегат. Технологический режим установки HTC определяется термодинамической характеристикой месторождения, составом газа и конденсата, а также требованиями, предъявляемыми к продукции промысла. Для предупреждения образования гидратов в схемах HTC предусматривается ввод в газовый поток ингибитора гидратообразования. Давление последней ступени сепарации определяется давлением в газопроводе, температура — из условия глубины выделения влаги и тяжёлых углеводородов. Технология низкотемпературной сепарации пригодна для любой климатической зоны, допускает наличие в газе неуглеводородных компонентов, обеспечивает степень извлечения конденсата (С₅+В) до 97%, а также температуру точки росы, при которой исключается выпадение влаги и тяжёлых углеводородов при транспортировании природного газа. Достоинством установки HTC являются низкие капитальные и эксплуатационных затраты (при наличии свободного перепада давления), недостатком — низкие степени извлечения конденсатообразующих компонентов из тощих газов, непрерывное снижение эффективности в процессе эксплуатации за счёт облегчения состава пластовой смеси, необходимость коренной реконструкции в период исчерпания дроссель-эффекта. 

       Осушка  и извлечение конденсата из газа, добываемого  на газоконденсатных месторождениях, совмещаются в одном процессе - низкотемпературной сепарации (НТС). При охлаждении газа за счет дросселирования и применения установок искусственного холода или турбодетандеров одновременно выделяются углеводород и влага. Для борьбы с образующимися гидратами в поток сырого газа перед теплообменниками "газ-газ" впрыскивают метанол или гликоли. Точка росы по влаге определяется температурой и концентрацией гликоля на выходе теплообменника. Схема линии промысловой установки НТС производительностью 4 млн. м /сут с использованием установки искусственного холода изображена на рис. 3.13. Газ при температуре 40 °С и давлении 5,5 МПа поступает в трубное пространство теплообменников, в которых охлаждается обратным потоком газа до температуры -5°С. В результате изобарического охлаждения прямого потока тяжелые углеводороды отделяют от газа в сепараторах С-1 и С-2. В сепараторе первой ступени С-1 отделяются конденсат и влага, выделившиеся из газа от пласта до сепаратора. В сепараторе второй ступени С-2 отделяется смесь конденсат-гликоль. Далее газ поступает в трубное пространство испарителя, в котором в результате теплообмена между кипящим хладагентом и газом последний охлаждается до температуры -12 °С. Выделившаяся жидкость отводится из сепаратора С-3 на разделение, а очищенный и осушенный холодный газ, после теплообменников нагретый до температуры 30-35 °С, с давлением 5,3-5,4 МПа поступает в магистральный газопровод.

       В настоящее время для очистки  газа применяются различные процессы, которые условно можно разбить  на следующиегруппы: хемосорбционные процессы, основанные на химическомвзаимодействии H2S и СО2 с активной частью абсорбента; процессы физической абсорбции, в которых извлечениекислых компонентов происходит за счет их растворимости ворганических поглотителях; комбинированные процессы, использующие одновременно химические и физические поглотители; окислительные процессы, основанные на необратимом превращении поглощенного сероводорода в серу; адсорбционные процессы, основанные на извлечении компонентов газа твердыми поглотителями - адсорбентами(молекулярные сита, природные цеолиты, активированные угли и др.

       В физических процессах извлечение кислых компонентов из газа происходит за счет физического растворения их в применяемом абсорбенте. Для селективного извлечения H2S в присутствии СО2 широко используется третичный амин-метилдиэтаноламин. Это позволяет использовать на практике третичные амины для селективного извлечения H2S из смесей. Однако, когда требуется одновременное извлечение H2S и СО2, необходимо нивелировать фактор селективности. Для селективного извлечения H2S рекомендуют применять третичные амины и, в частности, метилдиэтаноламин;

       Увеличение  температуры мало сказывается на скорости поглощения H2S, а при извлечении СО2 - это влияние существенно. Это позволяет взависимости от конкретных условий решать различные задачи: селективное извлечение сероводорода из смеси с диоксидомуглерода, комплексная очистка газа от кислых компонентов исероорганических соединений и др. Так, если наряду с H2S требуетсяполное извлечение СО2, то мольное соотношение МДЭА/ДЭА должно быть примерно в два раза ниже, чем мольное соотношение H2S/CO2 в исходном газе.

       Для очистки природного газа от сероводорода предпочтительно использовать гранулы 1,6 мм, для извлечения меркаптанов - гранулы 3,2 мм.