· Объемная доля, %

2. ГЛУБОКАЯ ОСУШКА ГАЗА

Газ в пластовых условиях насыщен парами воды до равновесного состояния. Количество паров воды зависит от температуры, давления и состава газа:

§ Чем выше температура, тем больше количество влаги в газе;

§ Чем выше давление, тем меньше в газе влаги;

§ Чем больше в газе тяжелых углеводородов, тем меньше паров воды содержится в нем в равновесном состоянии;

§ Присутствие в газе сероводорода и углекислоты способствует росту количества паров воды;

§ Присутствие в газе азота способствует уменьшения содержания паров воды.

Поэтому с момента выхода газа из скважины по всем стадиям его промысловой переработки содержание влаги в газе меняется.

Присутствие влаги в природном газе вызывает большие осложнения в аппаратах и коммуникациях подготовки и транспортировки газа из-за образования гидратов, создающих иногда аварийные ситуации. Особенно это важно в тех случаях, когда переработка газа ведется при низких температурах, при которых точка росы должна быть также очень низкой.

Существует четыре способа осушки:

§ Осушка охлаждением, так как снижение температуры при постоянном давлении снижает влагосодержание;

§ Абсорбционная сушка, т.е. поглощение влаги абсорбентом;

§ Адсорбционная сушка;

§ Осушка комбинированием указанных выше способов.

Осушка охлаждением основана на том, что если при постоянном давлении охлаждать газ, то избыточная влага будет конденсироваться, а точка росы соответственно снижаться. Если, например, газ при давлении 5 МПа охлаждается от +20 до -20 °С, то содержание влаги в нем снижается примерно от 0,3 г/м3 до 0,04 г/м3, т.е. почти в 10 раз. При таком способе осушки нижний предел охлаждения газа ограничивают обычно условиями образования гидратов или же используют ингибиторы. Самостоятельного применения такой способ осушки не нашел; он применяется обычно в комбинации с другими способами.

Абсорбционная осушка газа основана на использовании влагопоглощающих абсорбентов – диэтиленгликоля или триэтиленгликоля. Максимально возможной депрессии точки росы газа (80-90 °С) можно достичь, используя двухступенчатую осушку.

Адсорбционная осушка состоит в избирательном поглощении поверхностью пор твердого адсорбента молекул воды с последующим извлечением их из пор внешними воздействиями (повышением температуры адсорбента или снижением давления среды).

Адсорбционная сушка позволяет достичь депрессии точки росы до 100 °С (точка росы до минус 90 °С). В качестве адсорбента используют бокситы (оксид алюминия), силикагели и синтетические цеолиты. Их адсорбционная емкость существенно зависит от размера пор и соответственно, удельной поверхности последних.

Полный цикл работы одного аппарата состоит из следующих четырех периодов: адсорбция, нагрев адсорбента, десорбция и охлаждение адсорбента.

3. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

К основным технологическим методам извлечения тяжелых углеводородов относятся:

§ Адсорбционное извлечение (масляная адсорбция);

§ Низкотемпературная сепарация;

§ Низкотемпературная конденсация.

Выбор того или иного способа извлечения тяжелых углеводородов (отбензинивания газа) определяется многими факторами, но в конечном итоге – сроками окупаемости затрат на добычу и переработку газа.

Абсорбционное извлечение – один из старейших методов. В качестве абсорбента в нем используют обычно керосиновую или дизельную фракцию нефти.

Низкотемпературная сепарация – состоит в однократной конденсации углеводородов при понижении температуры газа до минус 25 – минус 30 °С, за счет его дросселирования. Вместо дросселирования через клапан может быть использовано расширение газа в турбодетандере, что позволяет более эффективно использовать перепад давления газа.

Степень конденсации каждого углеводорода зависит от температуры и давления, только при температуре -40 °С достигается почти полная конденсация бутанов и пентанов. Этан и пропан при этом конденсируются лишь на 51 и 79 %.

В связи с тем что процесс протекает при низких температурах, в поток газа вводят ингибитор гидратообразования, чтобы предотвратить образование гидратов – твердых, снегообразных комплексных соединений легких углеводородов с водой, способных забить газовые коммуникации и арматуру. В качестве ингибитора используют метанол или гликоли.

Процесс низкотемпературной конденсации – начал развиваться в 60-е годы, когда возрос спрос на этан- один из основных мономеров в ассортименте сырьевых ресурсов нефтехимии. Это потребовало перейти на низкие температуры охлаждения газа, с тем чтобы увеличить степень извлечения из него этана (и соответственно – более тяжелых углеводородов. Это, в свою очередь, потребовало наряду с эффектом дросселирования применять искусственное охлаждение с использованием пропанового холода (для охлаждения до -70 °С) или каскадного холодильного пропан-этанового цикла, с помощью которого стало возможным извлечь из газа 85-87 % этана, и почти пополностью (99 %) – пропан и 100 % всех остальных углеводородов.

4. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ГЕЛИЯ

Получают гелий из отбензиненных природных газов, содержащих его в количестве не менее 0,3 % (об.)

Сущность технологии – глубокое охлаждение газа (температура кипения гелия – минус 268,94 °С) с последующей конденсацией, сепарацией и ректификацией и получением концентрата гелия. На следующей стадии концентрат гелия очищают.

Криогенный способ получения гелия основан на охлаждении газа до минус 190 °С и выделении из него концентрата, содержащего 85 % (об.) гелия.

ЗАДАЧА

Определить диаметр газосепаратора, в который после конденсации и охлаждения до 35 С поступает смесь газового бензина и газообразных продуктов. Часть бензина возвращается на орошение. Относительная плотность бензина при 35 С составляет 0,650 , средняя молекулярная масса газов равна 40.

Расход бензина в газосепаратор = 10000 кг/ч;

Расход газа в газосепаратор = 2000 кг/ч;

Расход бензина на орошение = 3800 кг/ч;

Давление в аппарате (абс.) = 0,33 Мпа.

Решение

1. Определяем объемный расход газа

2. Определяем плотность газа

3. Определяем допустимую скорость газового потока в свободном сечении аппарата по уравнению Обрядчикова и Хохрякова:

4. Определяем минимальное свободное сечение аппарата

4. Определяем минимальный диаметр аппарата