Использование эж-торов в схемах установок НТС

По сравнению с комп-рами обладают «+»: 1) низкая металлоемкость; 2) надежность, 3) простота конструкции; 4) легкость монтажа; 5) широким диапазоном усл-й работы; 6) низкие сроки строительства; 7) компактность установки; 8) не требует специального помещения, специального ухода.

Практикуется уст-ка эж-ра до дросселя или вместо него.

Основные элементы эж-ра: сопло высоконапорного (активного или эж-тирующего Г-в), камера смешения, диффузор.

Активный Г подают в камеру смешения ч/з специальное сопло. Наиболее эффективны сопла Лаваля, в которых ск-ти истечения Г больше ск-ти звука.

Диффузор служит для ­ Р_стат в смеси на выходе из эж-тора. Сущность пр-са эж-тирования состоит в том, что Г высокого Р вводят в камеру смешения с помощью спец-го сопла. Сечение сопла в несколько раз меньше сечения подвод-й трубы. При похождении ч/з сопло в виду ­ объема в камере смешения создается определенное Р_стат, к-е < Р низконапорного Г. За счет разницы в Р низконапорного Г и Р_ст на входе Г в камеру смешения происходит эж-тирование низконапорного Г.

Основные пар-ры эж-торов это коэф-т эж-ции и кинематический пар-р.

К_э – показывает отношение расходов пассивного и активного

К_э=Q_п/Q_а (1)

Р_к – характеризует отношение активного и пассивного давления

Р_к=Р_а/Р_п (2)

На практике чаще известны Р, Q, Т активного и пассивного Г на входе в эж-тор. В рез-те расчета требуется определить Æ камеры смешения, входного сечения сопла активного Г, крит-го сечения сопла актив-го Г и др. пар-ра.

Геометр-е пар-ры эж-тора, при начальных пар-рах смешения газов и заданном коэф-те эж-ции, должны обеспечить получение max P газовой смеси на выходе из эж-тора.

1. Основной геометр-й пар-р эж-ра, это отношение площадей эж-тирующего и эж-тируемого Г:

a=F₁/F₂ (3)

При малых значениях a – эж-тор работает с большим коэф-том эж-ции, но Р Г-й смеси на входе будет более низким.

2. Второй геометр-й пар-р – отношение площади выходного сечения диффузора F_вых к входному F_вх т. е. степень уширения диффузора:

f=F_вых/F_вх (4)

3. Отношение длинны камеры смешения l_кс к ее диаметру Д_кс

l_от=l_кс/Д_кс (5)

Длинна l_кс должна быть достаточной для обеспечения полного смешения активного и пассивного газов, min-й в целях сокращения гидравлических потерь и габаритов эж-ра.

Р Г смеси на выходе и из диффузора:

Р_с=Р_п[1,047+0,126×lgK_э+(0,665–1,769×lgK_э)lgP_k]

4. Æ входного сечения активного Г:

d_ва=61,97×(Q_а×(273+t_а)^0,5/(9,81×Р_а))^0,5 (7)

Æ критического сечения сопла активного Г:

d_ка=d_ка×(0,232×Р_к+0,783)^0,5 (8)

Æ камер сечения:

D_кс=d_ва×(Р_к×(0,232+к_э)+0,783)^0,5 (9)

Æ кольцевого сечения сопла пассивного Г:

d_кс=d_ва×(Р_к×к_э)^0,5 (10)

5. Длину сопла активного Г на входе в эж-тор находят при условии, что угол раскрытия 4...6^о

Длину камеры смешения вычисляют:

l_кс=(8...11)×D_кс (11)

Длинна диффузора ограниченна пределами раскрытия его угла на уровне 8...10^о

6. Коэф-т эф-ти эж-ции:

К_э=(Р_с/Р_д)×100% (12)

где Р_д – Р в смеси в том случае если бы Г смешивался без применения эж-торов, опр-ся пор з-ну Дальтона:

Р_д=Q_n/(Q_a+Q_n)×P_n+Q_a/(Q_a+Q_n)×P_a (13)

Подключение эж-тора в систему во всех вариантах увеличивает выход жидкой фазы в сеп-ре II ступени. Чем > в газе тяжелых у/в, тем существенно влияние рециркуляции низконапорного потока на показатели НТС.

Разработан ряд эж-торов ЭГ-Р/D. Основными пар-рами приняты Р, расход активного Г и Æ активного сопла. Для предупреждения г/о-я в рабочем сопле применяется огневой подогреватель, где в качестве теплоносителя используется транспортируемый Г. Характеристики эж-торов представлены на рис. 1

31.Турбодетандеры в системах промысловой подготовки ПГ.

Осн-е назн-е турбодетандера охл-е Г. Это достигается организацией пр-са расширения протекающего Г ч/з турбодетандер с совершением внешней работы, что приводит к ¯ Р и t Г. В разл-х промышленных холодильных уст-х получили применение детандеры объемного типа: поршневые, винтовые, в которых расширение Г происходит при изменении объема рабочих полостей к положительным качествам, таких детандеров следует отнести возможность значительного ¯ Р, а следовательно глубоко охлаждения Г в одной ступени. По сравнению с объемными детандерами, турбодетандеры характеризуются > производительностью, быстроходностью и > высокими значениями КПД. На рис. 1. приведена технол-я схема УНТС с детандерными агрегатами. Преимущества УНТС оборудованных турбохолодильными установками (ТХУ), по сравнению с установками оснащенными паро-компрессорными холодильными машинами (ПКХМ):

1) В системе с ТХУ отсутствует т/о-к 2 в котором обычно осуществляется передача холода от ПКХМ, поверхность и гидравлическое сопротивление ПКХМ достаточно велики, а капиталовложения составляют существенную долю в УНТС. Исключение ПКХМ из схемы УНТС приводит к ¯ металло-, капиталовложений;

2) Работа расширения Г исп-ся для дожатия остаточного Г. Это приводит к ­ КПД системы по сравнению с установками в которых холод получается в результате изоэнтальпического дросселирования;

3) Обслуживание УНТС с ТХУ, проще чем с ПКХМ;

Недостатки ТХУ с ТХКМ

1) На t-м уровне 250…260 К т/д-я эф-ть ТХУ ниже, чем ПКХМ.

2) По мере ¯ Р_пл ¯ абсолютное значение производительности по Г ТХУ.

3) При ¯ Р происходит ¯ внутреннего относительного КПД турбины и компрессора ТХУ.

 

 

35. Абсорбционная осушка природного газа.

§1.Жидкие осушители и их свойства .

Наиболее широкое применение в качестве осушителей получили высококонцентрированные растворы ЭГ, ДЭГ, ТЭГ, применяется также пропиленгликоль(ПГ). Он являются водными растворами 2-х атомных спиртов жирного ряда, с водой смешиваются во всех отношениях. Их водные растворы не вызывают коррозии оборудования. Это позволяет изготовлять оборудование из более дешевых марок стали. Физико-химические св-ва водных растворов гликолей приведены в табл.1.

Важным свойством гликолей является их способность понижать температуру замерзания водных растворов. Это свойство дает возможность использовать их как антигидратные ингибиторы при отрицательных температурах контакта. Чем ниже дипольный момент гликоля, тем лучше способность их ассоциации и понижении температуры замерзания растворов. Растворы ЭГ имеют низкую температуру замерзания, большую степень предотвращения гидратообразования при одинаковых концентрациях, меньшую вязкость при рабочей температуре осушке, более низкую растворимость в углеводородном конденсате по сравнению с ДЭГ и ТЭГ. Однако ЭГ имеет существенный недостаток – высокую упругость паров. Вследствие этого он не получил широкого распространения. При смешивании ЭГ с водой и др. соединениями, образуются межмолекулярные водородные связи. Этот процесс сопровождается выделением теплоты и сжатием полученной смеси. Причем максимальное выделение теплоты наблюдается в растворе (С₂Н₂(ОН)₂×2Н₂О), образование этого гидрата подтверждается изменением диэлектрической проницаемости и вязкости водных растворов гликолей. Растворимость природного газа в ТЭГ на 25¸30% выше, чем в ДЭГ. С этой точки зрения при высоком давлении абсорбции применение ДЭГ предпочтительнее, т.к. он обеспечивает более высокий коэффициент избирательности в системе "вода-у/в". ДЭГ проявляет меньшую склонность к пенообразованию чем ТЭГ. В свою очередь ТЭГ имеет ряд преимуществ над ДЭГ. У ТЭГ летучесть меньше чем у ДЭГ Þ потери ТЭГ (унос его вместе с осушенным газом) будут меньше. ТЭГ дает более значительное снижение температуры точки росы, чем ДЭГ. Кроме того ТЭГ имеет более высокую температуру разложения = 206⁰С, в то время как у ДЭГ = 164⁰С. поэтому при десорбции ТЭГ можно нагревать до большей температуры, чем ДЭГ и достичь более высокую концентрацию регенерируемого раствора, без применения вакуума. Потери гликоля за счет их растворения в конденсате составляют 0,25¸0,75 л/тыс.л.кон-та и зависит от содержания ароматических углеводородов. В последнее время для осушки газа применяют также ПГ. По сравнению с ЭГ, ДЭГ, ТЭГ он в несколько раз дешевле и имеет очень низкую температуру замерзания = -60⁰С, что позволяет применять его в условиях Кр.Севера, как в чистом виде, так и в смеси с другими гликолями. Упругость паров ПГ при обычных температурах выше чем у ЭГ, ДЭГ, ТЭГ Þ потери ПГ с обрабатываем газом при одинаковых условиях выше чем при применении ЭГ, ДЭГ, ТЭГ. Подача в абсорбер переохлажденного ПГ позволило бы избежать его потери с осушаемым газом. Вязкость водных растворов гликолей возрастает с увеличением их концентрации и уменьшается с повешением температуры. Плотность водных растворов гликолей:

r=ar_г+(1-a)r_в (1)

где:a - весовая доля гликоля в растворе;

r_г и r_в – плотности чистого гликоля и воды.

Растворимость ароматических углеводородов в них увеличивается по мере возрастания молекулярной массы гликоля. Для уменьшения вязкости гликоля к ним можно добавлять органические растворители. В качестве растворителей может быть использован и метанол. Гликоли относятся к веществам с относительно низкой токсичностью. Предельно допустимая концентрация в рабочей зоне:ЭГ – 0,1 мг/м³; ДЭГ – 0,2 мг/м³. Они являются пожаро- и взрывоопасными. ЭГ и ПГ в отличии от ДЭГ и ТЭГ поддаются полному биологическому разложению.