Выбор режима работы установок НТС

На показатели установок НТС большое влияние оказывает температура, давление, состав сырьевого газа, эффективность оборудования, число ступеней сепарации и т.д.

Выбор давления. На практике значение давления на последней ступени сепарации выбирается, как правило на 0,1-0,2 МПа больше, чем давление в магистральном газопроводе.

Давление на первой ступени сепарации устанавливается в зависимости от устьевых параметров газа, наличия арматуры и оборудования, состава продукции и т.д.

Давление оказывает существенное влияние на распределение компонентов газа по фазам. С повышением давления степень извлечения тяжелых компонентов снижается. В то же время общее количество углеводородов, перешедших в жидкую фазу при сепарации, увеличивается, что связано с увеличением конденсации метана и этана. Пропорционально этому увеличится количество газов выветривания на установке стабилизации конденсата. Следовательно, повысится также расход энергии на дожатие низконапорных газов до давления товарного газа.

Снижение энергетических затрат на дожатие низконапорных газов можно достичь путем ведения процесса стабилизации конденсата при высоких давлениях. При этом в узле выветривания (перед стабилизационной колонной) с ростом давления снизится количество выделяемой метановой фракции из нестабильного конденсата.

Выбор температуры. Значение температуры на установках НТС выбирается исходя из необходимости получения точки росы газа, обеспечивающей транспортирование газа в однофазном состоянии. Наряду с этим в ряде случаев выбор температуры обработки газа осуществляется так же для увеличения выхода пропан-бутановой фракции.

 

25. Технол-я схема без рекуперации теплоты

1 Технологическая схема без рекуперации теплоты

Для технологической схемы без рекуперации теплоты (рисунок 1), уравнение теплового баланса имеет вид:

, (1)

где dQ_x – количество теплоты, получаемой при дросселировании газа;

dQ¢_в – количество теплоты, выделяющейся при конденсации воды;

dQ¢¢_в – количество теплоты, выделяющейся при охлаждении сконденсировавшейся воды;

dQ¢_к – количество теплоты, выделившейся при конденсации тяжёлых углеводородов;

dQ¢¢_к – количество теплоты, выделившейся при охлаждении сконденсировавшихся тяжёлых углеводородов;

dQ_xг – количество теплоты, необходимое для охлаждения газа;

dQ_п – потери тепла в окружающую среду.

Рисунок 1 – Расчётная схема без рекуперации теплоты

Отдельные составляющие в уравнении теплового баланса можно определить следующим образом:

, (2)

где Q_г – расход газа, м³/ч;

- теплоёмкость газа, кДж/град;

, (3)

- дифференциальный эффект Джоуля-Томсона, град/Па.

При дросселировании природного газа от Р₁ до Р₂ уравнение (2) будет иметь вид:

, (4)

где `a - среднее значение функции в интервале изменения

давления (Р₂, Р₁) и температуры (t₂, t₁). Температуру t₂ можно определить исходя их формулы интегрального дроссель-эффекта

, (5)

где m - среднее изменение температуры газа при снижении давления на 0,1 МПа в интервале давлений Р₂, Р₁. Удельную теплоту при конденсации воды определим по следующей формуле (кДж):

(6)

где W(р, t) – содержание влаги в газе, г/м³;

r_в – скрытая теплота конденсации 1 кг воды, Дж/кг.

Считая, что

, (7)

после интегрирования уравнения (6) получим

Q¢_в =Q_г а₁ (Р₁-Р₂)+Q_г а₂(t₁-t₂), (8)

 

где а₁ – среднее значение функции r_в(Р,t₁)[dW(P,t₁)/dP] в интервале изменения давления от Р₁ до Р₂;

а₂ – среднее значение функции r_в(Р₂,t)[dW(P₂,t)/dt] в интервале изменения температуры от t₁ до t₂.

Если взять некоторое среднее значение r_в(Р,t), то из (6) получим

Q¢_в=Q_г r_в (W₁-W₂), (9)

где W₁ и W₂ – содержание влаги в газе на входе в дроссель и выходе при условиях сепарации, г/м³.

Количество теплоты, выделившееся при охлаждении сконденсировавшейся воды, определяется из выражения (кДж):

, (10)

где - теплоёмкость воды, кДж/град.

Отсюда

, (11)

где t₁ – температура газа на входе в дроссель, ^оС;

t₃ – температура сепарации газа, ^оС.

Количество теплоты, выделяющейся при конденсации тяжёлых углеводородов за 1 ч (кДж):

, (12)

где q_к – содержание тяжёлых углеводородов в газе, г/м³;

r_к(Р,t) – скрытая удельная теплота конденсации тяжёлых углеводородов, кДж/кг.

Если считать, чт

(13)

уравнение (12) примет вид

Q¢_к = Q_г в₁(Р₁-Р₂)+Q_г в₂ (t₁-t₂), (14)

где в₁ – среднее значение функции [dq_к (Р,t₁) / dP]×r_к (Р,t₁) в интервале давлений от Р₂ до Р₁;

в₂ – среднее значение функции [dq_к (Р₂,t) / dР]×r_к (Р₂,t) в интервале температур от t₂ до t₁.

Если взять некоторое среднее значение r_к (Р,t) и учитывая, что количество выделившихся при конденсации тяжёлых углеводородов равно Dq_к, то

Q¢_к = Q_г Dq_кr_к, (15)

Значение Dq_к определяется как разность содержания тяжёлых углеводородов на входе в сепаратор (теплообменник) и после сепарации.

Далее определим количество теплоты, необходимое для охлаждения выделившихся тяжёлых углеводородов за 1 ч (кДж):

dQ¢¢_к = Q_г Dq_к dt, (16)

где - теплоёмкость тяжёлых углеводородов, кДж/к.

Отсюда

(17)

Количество теплоты, необходимой для охлаждения газа, определяется из выражения (кДж):

dQ_xг= Q_г dt, (18)

или

dQ_xг= Q_г (19)

где - среднее значение теплоемкости газа в интервале от t₁ до t₃.

Потери теплоты

Q_п = К×F×Dt_ср, (20)

где К – коэффициент теплообмена в окружающую среду, вт/(м²×град);

F – поверхность оборудования, м²;

Dt_ср – средняя разность температур между оборудованием и окружающей средой, ^оС.