Модернизация аппаратов осушки газа на ургкм.

Модернизация проводилась по 3-м основным направлениям, совершенствование конструкций: сепарационной, массообменной, фильтрационной частей.

Нижняя сепарационная часть. Она в МФА представлена 2 конструкциями:

Штатная на базе элементов ГПР-202 (Æ=60мм);

Модернизированная по варианту ЦКБН на базе элементов ГПР-353 (Æ=100мм) и ГПР-515.

Начиная с 1987г. на технологических линиях:

1,2,4,7 – УКПГ-11; 1,2,4,5,6 – УКПГ-12; 1…6 – УКПГ-13; 1,5 – УКПГ-15

в сепараторах были установлены и испытаны сепарационные тарелки с сепарационными элементами центробежного типа, имеющие??????? рециркуляции и отсоса газа ГПР-253 конструкции ЦКБН с тангенциальным углом ввода газа и пескосъемником, что на порядок улучшило эффективность работы сепараторов со штатной конструкцией.

Применение специальных конструкций входного устройства для пескоулавливания и более совершенных сепарационных элементов существенно сократило попадание механических примесей и минеральных солей в массообменную часть.

Средняя массообменная часть. Она представлена следующими модернизациями:

На базе сетчатых тарелок (рис 7а);

Модифицированная по варианту ТНГГ за счет раздвоения потока и применение насыпной насадки (рис 7в);

Модифицированная по варианту ЦКБН за счет монтажа дополнительно к штатной конструкции сетчатых насадок, глушения сливных каналов и дополнительной врезки сливных труб (рис 9а);

Модифицированная по варианту ЦКБН за счет применения 4 тарелок с центробежными контактными тарелками ГПР-362 вместо штатной (рис 9в).

Как отмечалось выше одним из основных факторов определяющим в целом эффективность работы оборудования по уносу гликоля является нагрузка фильтрационной части аппарата по жидкости. Исследования по определению уноса ДЭГ из массообменной части в фильтрационную показали, что при производительности близкой к 5 млн.м³/сут и давлении 6…7 МПа:

Проектная конструкция ГП-365 допускает унос 2…2,5 г/м³ (Рис 7а);

Конструкция ТНГГ: барабаны над фильтрующими патронами - 0,15г/м³ (Рис 7б)

Конструкция ТНГГ:разделениепотока+фильтрующие барабаны–0,01г/м³ (Рис 7в)

Конструкция ЦКБН с контактно-сепарационными насадками в абсорбционной части и сепарационной тарелки с элементами ГПР-353 перед фильтрующей частью – 0,1 г/м³ (Рис 9а)

Конструкция ЦКБН с контактно-сепарационными насадками в абсорбционной части и сепарационной тарелки с элементами ГПР-362 перед фильтрующей частью – 0,075 г/м³ (Рис 9в)

Как видно конструкция абсорбционной части с разделением потока обеспечивает наименьшую нагрузку на фильтрационную часть, а следовательно уменьшается количество механических примесей поступающих с ДЭГ на фильтр-патроны, что увеличивает межремонтный период аппаратов осушки газа.

Верхняя сепарационная часть. Она представлена 2 группами модификаций:

1)Модификации с устройствами обеспечивающие предварительную сепарацию капельного ДЭГ уносимого из абсорбционной секции и тем самым разгрузку фильтр-патронов по ДЭГ (Рис 7б)

2)Модификации обеспечивающие окончательную сепарацию без применения фильтр-патронов (Рис 9в), вместо фильтр-патронов устанавливали:

Центробежные элементы ГПР-353 + гор.сетка

Центробежные элементы ГПР-515 + гор.сетка или без нее

Сетчатые барабаны "Интенсен"

Центробежные элементы ГПР-515

Модификации группы "а" обеспечивают время работы на отказ, поскольку фильтр-патроны выполняют функцию окончательной очистки от ДЭГ.

Основная идея модификации группы "b" исключить наличие фильтр-патронов являющихся слабым звеном в аппаратах осушки, т.к. они со временем выходят из строя из-за забивания механическими примесями. На основании многочисленных исследований можно сделать вывод, что модификации группы "а" наиболее приемлемы дляобеспечении минимальных потерь ДЭГ при возможно большей производительности аппаратов. Отказаться от использования фильтр-патронов в верхней части аппаратов осушки газа не целесообразно.

39.Метод прогнозной оценки основных составляющих потреьДЭГа на УКПГ (с краткосрочным планированием на 1 год)

Потери определяются как сумма основных потерь ДЭГа:

Q=q₁+q₂+q₃+q₄+q₅+q₆(1)

где q₁ – потери ДЭГа с осушаемым газом в виде капельного уноса;

q₂ – потери в паровой фазе;

q₃ – потери ДЭГ с рефлюксом в системе регенерации;

q₄ – потери ДЭГа из-за термического разложения;

q₅ – потери при ремонтных работах;

q₆ – потери при транспортировке.

На не приведенные факторы, а также для учета неточности в оценке q₁ введен коэффициент запаса к_з=1,2. Т.о. общая норма расхода ДЭГа рассчитывается по соотношению:

Q_общ=Q×к_з (2)

Анализ работы действующих установок показывает что в настоящее время на УКПГ основные потери ДЭГа приходятся на унос его из аб-ров с потоком осушаемого газа в мелкодисперсном виде. Основная особенность МФА представляется интерес с точки зрения нормирования – это постепенной ухудшение характеристик аппаратов по механическому уносу ДЭГ со временем наработки в результате многолетнего статистического анализа работы МФА по уносу ДЭГ установлено что унос ДЭГ со временем наработки увеличивается от следов до 20-30 г/тыс. м³ и > примерно ч/з 12 месяцев. Причем величина уноса возрастает при снижении Р и увеличении производительности по газу. Динамика уноса от времени связана с особенностями работы фильтрующей части аппарата. Из-за большой нагрузки по ж-ти и высокого содержания мех. примесей в РДЭГ уже ч/з 3-4 месяца после ревизии фильтр патроны забиваются мех. примесями, что приводит к возрастанию перепада Р в фильтрующей части аппаратов а следовательно и повышению уноса ДЭГ с осушаемым газом. Мех-й унос ДЭГ во времени 1-1,5 лет с осушаемым газом по технологической нитке в г/тыс. м³:

U=(U_o×F_пр/К)×(е^kt–1)/t (3)

где U – текущий унос ДЭГ;

U_o – начальный унос ДЭГ на рассматриваемой технологической нитке, г/тыс.м³;

t – время наработки аппарата, мес;

k – эмпирический коэффициент для данного аппарата осушки газа;

F_пр – приведенный фактор скорости в свободном сечении аб-ра:

F_пр=F/F_о (4)

где F_о – фактор скорости рассчитанный по проектным данным, кг^0,5/(м^0,5×с);

F – фактор скорости рассчитанный в рабочих условиях, кг^0,5/(м^0,5×с);

F=W×r^0,5 (5)

где W – скорость газа на участке, м/с;

r – плотность газа, кг/м³.

W=Q_г×r_о/(r_р×0,785×D²) (6)

где Q_г – расход газа ч/з аб-р;

D – диаметр аппарата;

r_о, r_р – плотность газа в н.у. и р.у.;

r_р=r_о×Р×Т_о/(Р_о×Т×z) (7)

В результате обработки статистических результатов были получены формулы (8, 9, 10) для определения начального уноса ДЭГ и коэффициента k, учитывающего особенности динамики аппаратов различных типов по начальным уносам:

ГП-252 U_o=2,07×F_прив^0,5, k=0,15 (8)

ГП-365 U_o=4,64×F_прив^0,78, k=0,2 (9)

ГП-502 U_o=2,14×F_прив^1,45, k=0,15 (10)

В качестве исходных данных для т/д расчета потерь ДЭГ в испаренном виде используется следующая информация:

1) рабочее Р в аб-ре, МПа;

2) Т контакта, ^оС;

3) концентрация подаваемого в аб-р РДЭГ.

Для определения потерь ДЭГ в испаренном виде рекомендуется использовать методику ВНИИГАЗА при подключении ДКС до установок осушки газа температурный режим в аб-рах может меняться в течении года в широких пределах. Величина потерь ДЭГ при увеличении t контакта с 15^оС до 40^оС повышается в 8-9 раз.

Потери ДЭГ с рефлюксом десорбера определяются ч/з концентрацию ДЭГ в рефлюксе и количество самого рефлюкса:

q₃=C_реф×G_реф/(Q_г×100) (11)

где G_реф – кол-во рефлюкса, кг/ч;

С_реф – концентрация ДЭГ в рефлюксе, % мас;

Q_г – расход газа по УКПГ, млн. м³.

Потери за счет термического разложения определяют исходя из лабораторных анализов смолистых веществ ДЭГ ориентировочное содержание смолистых веществ составляет 1-1,5 % мас. Формула для расчета потерь от термического разложения:

q₄=q_см×G_ДЭГ×k_цирк/(100×Q_г) (12)

где G_ДЭГ – активная масса ДЭГ циркулирующая в системе

Q_г – расход газа по УКПГ, млрд. м³

q_см – кол-во смолистых веществ в ДЭГ, % мас;

k_цирк – кратность циркуляции ДЭГ – отношение потерь ДЭГ за год к объему циркулирующего ДЭГ.

Количество ДЭГ теряемое при ремонтных работах и промывке циркулирующей системы определяется по опыту прошлых лет.

Формула расчета удельных потерь в связи с ремонтными работами:

q₅=q_рем/Q_г

Статья потерь ДЭГ при транспорте перекачке как и предыдущая носит экспериментальный характер. Данные потери принимают равными 2% от суммарно всех остальных потерь ДЭГ.

На сегодняшний день допустимые потери ДЭГ по типам аппаратов с учетом конкретных условий:

ГП-252 – 15 г/тыс. м³; ГП-365 – 23 г/тыс. м³; ГП-502 – 20 г/тыс. м³.

Рис. 1 Планируемая удельная норма потерь ДЭГ и фактический унос

Как видно из приведенных результатов планируемые и фактические удельные нормы расхода практически совпадают

 

40) структура потерь ДЭГ

В настоящее время потери наиболее широко применяемого осушителя – ДЭГ на установках осушки газа северных месторождений составляют 30 – 40 г/1000 м³.

В общем виде потери гликоля можно определить как сумму прямых и косвенных потерь. Их структура приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структура потерь, гликоля на установках абсорбционной

осушки газа

Как видно из данной схемы, прямые потери определяются потерями при транспортировке, утечках в коммуникациях и сальниках насосов, при ремонтных работах и промывке циркуляционной системы, т.е. зависят от объективных факторов. Косвенные потери определяются потерями в самом технологическом процессе (в абсорбере осушки, в выветривателе, в установке регенерации) и связаны с такими термобарическими и физико-химическими параметрами, как давление, температура, состав осушаемого газа, концентрация гликоля и др.

Таким образом, применительно к крупным газовым месторождениям Западной Сибири общие технологические потери гликоля (г/1000 м³) по УКПГ можно определить как сумму составляющих:

 

(1)

 

где q₁ – потери гликоля в виде механического (капельного) уноса с осушенным газом; q₂ – потери в испарённом виде с осушенным газом; q₃ – потери с рефлюксом в системе регенерации; q₄ – потери с газом дегазации из выветривателя; q₅ – потери гликоля из-за термического разложения; q₆ – потери при транспортировке и перекачке; q₇ – потери в коммуникациях и сальниках насосов;q₈ - потери при ремонтных работах и промывке циркуляционной системы; К₃ = 1,1÷1,2 – коэффициент запаса на трудноучитываемые факторы (потери за счёт аварийных остановок оборудования, отбора проб на анализы и т.п.), а также на неточность в оценке потерь q_i.