Повышение эффективности работы разделителя насыщенного триэтиленгликоля Западно-Таркосалинского газового промысла Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ РАЗДЕЛИТЕЛЯ НАСЫЩЕННОГО ТРИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ ЗАПАДНО-ТАРКОСАЛИНСКОГО ГАЗОВОГО ПРОМЫСЛА

УДК 622.279.8+66-93

М.В. Медведев, ООО «Газпром добыча Ноябрьск» (Ноябрьск, РФ), medvedev@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru Ю.А. Урусов, ООО «Газпром добыча Ноябрьск», urusov.yua@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru С.В. Бучельников, ООО «Газпром добыча Ноябрьск», buchelnikov.sv@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru И.А. Ридель, ООО «Газпром добыча Ноябрьск», ridei@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru

Добыча и подготовка газа осуществляются ООО «Газпром добыча Ноябрьск» на пяти собственных лицензионных участках в Ямало-Ненецком автономном округе, а также на Кшукском и Нижне-Квакчикском месторождениях Камчатского п-ова. При этом 79,9 % составляет газ, добываемый и подготавливаемый на собственных участках, 20,1 % - газ, подготавливаемый в качестве операторских услуг. При подготовке газа 98,86 % приходится на метод гликолевой осушки, а 1,14 % - на обработку на низкотемпературной установке.

На всех установках гликолевой осушки в качестве адсорбента применяется триэтиленгликоль. Одним из основных показателей при оценке эффективности применяемой технологии осушки газа выступает осушающая способность триэтиленгликоля, которая, в свою очередь, зависит от его концентрации и качества очистки от продуктов термодеструкции в виде коллоидных включений и механических примесей. Накопление продуктов термодеструкции углеводородной составляющей в системе регенерации приводит к образованию отложений на поверхностях теплообменного оборудования (теплообменниках «жидкость - жидкость», огневом регенераторе триэтиленгликоля, аппаратах воздушного охлаждения триэтиленгликоля), а также загрязнению фильтров и насосов перекачки триэтиленгликоля.

В статье рассмотрена технологическая схема системы регенерации триэтиленгликоля, дано описание процесса осушки газа. Показано, что при проектировании разделитель насыщенного триэтиленгликоля был разработан как трехфазный аппарат. В процессе эксплуатации было выявлено, что гликоль находится во вспененном состоянии, что снижает эффективность осушки. В связи с этим были выполнены исследования режимов работы аппарата и разработано новое техническое решение по повышению эффективности работы разделителя за счет включения в технологическую схему дополнительного узла коагуляции и сепарационной насадки, что позволило избежать вспененности гликоля.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ДОБЫЧА ГАЗА, ОСУШКА ГАЗА, СИСТЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ ТРИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ.

В составе газа, подаваемого в абсорбционное оборудование, возможно наличие тяжелых углеводородов, турбинного масла, что обосновано нормативами технологических потерь газоперекачивающих агрегатов дожимных компрессорных станций и уносов сепарационного оборудования.

ООО «Газпром добыча Ноябрьск» уделяет значительное внимание внедрению инновационных технических и технологических решений, в том числе направленных на

повышение качества очистки гли-колей. К ним относятся использование современных фильтрующих элементов, применение технологий восстановления свойств гли-колей и др. [1-6].

Принципиальная схема системы регенерации триэтиленгликоля (ТЭГ) Западно-Таркосалинского газового промысла (ГП) представлена на рис. 1.

Раствор насыщенного ТЭГ (НТЭГ) из абсорберов цеха осушки газа (1) направляется в дегазатор для дегазирования (2), далее в трехфаз-

ный разделитель НТЭГ (5), блок фильтров (4) и через теплообмен-ные аппараты (5) поступает в блок огневой регенерации (6). Нагреваясь до температуры 185 °С, из НТЭГ выпаривается парожидкостная смесь, которая, конденсируясь на аппаратах воздушного охлаждения (7), поступает в разделитель рефлюкса (8). Регенерированный ТЭГ (РТЭГ) из блока огневого регенератора откачивается насосом в расходную емкость (9) для последующей подачи в абсорбционное оборудование.

M.V. Medvedev, Gazprom dobycha Noyabrsk LLC (Noyabrsk, Russian Federation),

medvedev@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru

Yu.A. Urusov, Gazprom dobycha Noyabrsk LLC, urusov.yua@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru S.V. Buchelnikov, Gazprom dobycha Noyabrsk LLC, buchelnikov.sv@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru I.A. Ridel, Gazprom dobycha Noyabrsk LLC, ridel@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru

Improvement of operational efficiency of triethylene glycol dehydration unit at the Zapadno-Tarkosalinsky gas field

Gas production and conditioning are carried out by Gazprom dobycha Noyabrsk LLC at five of its own license areas in the Yamalo-

Nenets Autonomous District, as well as at the Kshukskoe and Nizhne-Kvakchikskoe fields of the Kamchatka Peninsula. Thus, gas

produced and conditioned on its own areas is 79.9 %, and gas prepared as operator services is 20.1 %. In gas conditioning,

98.86 % is accounted for by the glycol dehydration, and 1.14 % - by treatment at the low-temperature unit.

Triethylene glycol is used as an adsorbent in all glycol dehydration units. One of the main indicators in assessment

of effectiveness of the used gas dehydration technology is the drying capacity of triethylene glycol, which in turn depends

on its concentration and the quality of purification from thermal degradation products in the form of colloidal inclusions

and mechanical impurities. The accumulation of products of thermal degradation of the hydrocarbon component

in the regeneration system leads to the formation of deposits on the surfaces of heat exchange equipment (liquid-liquid heat

exchangers, triethylene glycol fire regenerator, triethylene glycol air coolers), as well as contamination of filters and transfer

pumps of triethylene glycol.

The article presents the process scheme of the triethylene glycol regeneration system, describes the process of gas dehydration. It is shown that the separator of rich triethylene glycol was designed as a three-phase apparatus. During operation, it was found that the glycol is in the foamed state, which reduces the efficiency of dehydration. In this regard, the research of the operating modes of the apparatus were carried out and a new technical solution was developed to increase the efficiency of the separator by including an additional coagulation unit and a separation nozzle in the process scheme, which made it possible to avoid glycol foam.

KEYWORDS: GAS PRODUCTION, GAS DEHYDRATION, TRIETHYLENE GLYCOL REGENERATION SYSTEM.

Газ осушенный Dry gas

X

РГЭГ Recovered triethylene glycol

Газ на систему осушки Gas to the dehydration unit

Парогазовая смесь Vapour-gas mixture

Газ сырой Raw gas

T

Конденсат наснпад Condensate to stock

НТЭГ Rich triethylene glycol

Рефлюкс На комплексные Reflux очистные сооружения To complex treatment facilities РТЭГ

Recovered triethylene glycol

Г

Газ на собственные нужды Gas for own needs

_L

НГЭГ Rich triethylene glycol

РГЭГ

Recovered triethylene glycol

13 ТОПЛИВНЫИ

Fuel gas

НТЭГ

Rich triethylene glycol

на склад Condensate to stock

КГЭГ

Rich triethylene glycol

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема системы регенерации ТЭГ Западно-Таркосалинского ГП: 1 - адсорбер; 2 - дегазатор ТЭГ; 3 - разделитель НТЭГ; 4 - блок фильтров; 5 - теплообменник НТЭГ/РТЭГ; 6 - блок огневого регенератора; 7 - аппарат воздушного охлаждения рефлюкса; 8 - разделитель рефлюкса; 9 - расходная емкость ТЭГ

Fig. 1. Schematic diagram of the regeneration system of triethylene glycol of the Zapadno-Tarkosalinsky gas field: 1 - adsorber; 2 - degasser of triethylene glycol; 3 - separator of rich triethylene glycol; 4 - filter unit; 5 - heat exchanger of rich triethylene glycol and recovered triethylene glycol; 6 - fire regenerator; 7 - reflux air cooler; 8 - reflux separator; 9 - triethylene glycol holding tank

На этапе проектирования установки комплексной подготовки газа в системе регенерации гликоля технологический аппарат -разделитель НТЭГ был разработан и изготовлен как трехфазный аппарат. Отбор проб НТЭГ на входе и выходе из разделителя (5) показал, что гликоль в аппарате в процессе эксплуатации находится во вспененном состоянии, что значительно осложняет процесс расслоения жидкостей по плотностям.

Нахождение НТЭГ в состоянии пены обосновано небольшим объемом аппарата (14,3 м3), значительным расходом ТЭГ (>10 м3/ч) и недостаточным временем для успокоения эмульсии с последующим расслоением ее по плотности. Таким образом, на первом этапе работы системы регенерации из НТЭГ не реализуется процесс отведения углеводородной составляющей. Далее под воздействием высоких температур в рабочем растворе НТЭГ в тепло-обменном оборудовании образу-

q насыщенного газа

Rich ляс inniit

Газ на собственные нужды

Gae far nwn nppifa

Рис. 2. Внутренняя конструкция доработанного разделителя НТЭГ: 1 - узел подачи и распределения НТЭГ; 2 - успокоительная секция и узел коагуляции; 3 - сепарационная насадка на конденсатосборник

Fig. 2. Internal design of the modified separator of rich triethylene glycol: 1 - supply and distribution unit of rich triethylene glycol; 2 - stilling section and coagulation unit; 3 - separation nozzle on the condensate tank

ются продукты термодеструкции в виде коллоидных включений.

Наличие коллоидных включений в рабочем растворе гликолей значительно снижает ресурс эксплуатации материала фильтр-патронов, коалесцирующих устройств разделителей ТЭГ, увеличивает гидравлическое сопротивление технологических аппаратов и выступает в качестве основной Рис. 3. Узел входа и распределения НТЭГ причины образования отложений Fig. 3. Unit of input and distribution

of rich triethylene glycol

на стенках теплообменного обо- ................................................................ ...........................................................................

рудования, приводящих к снижению эффективности теплообмена.

ДОРАБОТКА РАЗДЕЛИТЕЛЯ

Для решения выявленной проблемы были проведены исследования режимов работы аппарата, разработан проект доработки внутренней оснастки разделителя НТЭГ, в котором особое внимание уделено повышению эффективности фазового расслоения смеси ТЭГ и углеводородной составляющей.

Внутренняя конструкция доработанного разделителя НТЭГ представлена на рис. 2. Для разделителя НТЭГ были разработаны и изготовлены: узел подачи и рас-

пределения НТЭГ (1); успокоительная секция и узел коагуляции (2); сепарационная насадка конден-сатосборника (5). Вся внутренняя оснастка выполнена из высококачественной стали (частично с применением нержавеющей стали) в блочном исполнении для обеспечения простоты монтажа внутри аппарата. Применение стали в качестве материала функциональных элементов внутренней оснастки позволяет вести подготовку аппарата к внутреннему осмотру с применением водяного пара высокой температуры.

На рис. 3-5 представлены: узел подачи и распределения НТЭГ; успокоительная секция и узел коагуляции НТЭГ; сепарационная насадка конденсатосборника.

После проведения монтажных работ и гидроиспытаний разделитель НТЭГ цеха насосно-ем-костного оборудования Запад-но-Таркосалинского ГП введен в опытно-промышленную эксплуатацию.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Выполненная доработка внутренних конструктивных элементов разделителя НТЭГ направлена на обеспечение эксплуатации аппарата как трехфазного в условиях ограниченного объема и высокой нагрузки по расходу НТЭГ. Специально разработанный,

а) a) б) b)

Рис. 4. Детали разделителя НТЭГ: а) успокоительная секция; б) узел коагуляции Fig. 4. Details of the separator of rich triethylene glycol: a) stilling section; b) coagulation unit

ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ДОБЫЧА ГАЗА И ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА

№ 1 | 779 | 2019 г.

изготовленный и смонтированный узел подачи и распределения ТЭГ в комплексе с успокоительной секцией должны переводить поступающий НТЭГ из вспененного состояния в жидкость, что значительно сократит время для расслоения абсорбента и углеводородной фазы по плотности.

Дополнительно смонтированный узел коагуляции и се-парационная насадка должны обеспечивать отбор из ТЭГ в кон-денсатосборник верхнего углеводородного слоя (масла и газовый конденсат). Отведение из рабочего раствора гликоля углеводородной составляющей до начала процесса нагревания

Рис. 5. Сепарационная насадка

конденсатосборника

Fig. 5. Separation nozzle of the condensate

tank

раствора ТЭГ выступает залогом минимизации последствий процесса деструкции абсорбента, повышения эффективности работы теплообменного оборудования,

снижения нагрузки на фильтрующее оборудование газового промысла.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Комплексная доработка разделителя НТЭГ направлена на повышение эффективности применяемой технологии подготовки углеводородной продукции и обеспечение снижения технологических потерь и производственных затрат. Данное инновационное техническое решение планируется к реализации на объектах ООО «Газпром добыча Ноябрьск» в случае получения положительных результатов опытно-промышленной эксплуатации.■

ЛИТЕРАТУРА

1. Ридель И.А., Медведев М.В., Урусов Ю.А. и др. Применение инновационных материалов в системах очистки гликолей // Газовая промышленность. 2015. № 6. С. 92-94.

2. Патент № 2446002 РФ. Способ промысловой регенерации триэтиленгликоля / А.В. Кононов, И.Ш. Кувандыков, Н.А. Гафаров и др. Заявл. 15.10.2010, опубл. 27.03.2012 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.freepatent.ru/images/patents/12/2446002/patent-2446002.pdf (дата обращения: 11.01.2019).

3. Каспарьянц К.С., Кузин В.И., Григорян Л.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. М.: Недра, 1977. 254 с.

4. Дымент О.Н., Казанский К.С., Мирошников А.М. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена. М.: Химия, 1976. 376 с.

5. Гриценко А.И., Истомин В.А., Кульков А.Н., Сулейманов Р.С. Сбор и промысловая переработка газов на северных месторождениях России. М.: Недра, 1999. 473 с.

6. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. В 2 т. Т. 2. Массообменные процессы и аппараты. М.: Химия, 1995. 368 с.

REFERENCES

1. Ridel I.A., Medvedev M.V., Urusov Yu.A., et al. Use of Innovative Materials in Glycol Purification Systems. Gazovaya promyshlennost' = Gas Industry, 2015, No. 6, P. 92-94. (In Russian)

2. Patent No. 2446002 RF. Method of Field Recovery of Triethylene Glycol. A.V. Kononov, I.Sh. Kuvandykov, N.A. Gafarov, et al. Submit October 15, 2010, published March 27, 2012 [Electronic source]. Access mode: http://www.freepatent.ru/images/patents/12/2446002/patent-2446002.pdf (access date: January 11, 2019). (In Russian)

3. Kasparyants K.S., Kuzin V.I., Grigoryan L.G. Processes and Devices for Oil and Gas Field Preparation Facilities. Moscow, Nedra, 1977, 254 p. (In Russian)

4. Dyment O.N., Kazansky K.S., Miroshnikov A.M. Glycols and Other Derivatives of Ethylene Oxide and Propylene. Moscow, Khimiya, 1976, 376 p. (In Russian)

5. Gritsenko A.I., Istomin V.A., Kulkov A.N., Suleimanov R.S. Gathering and Conditioning of Gas on the Northern Gas Fields of Russia. Moscow, Nedra, 1999, 473 p. (In Russian)

6. Dytnersky Yu.I. Processes and Devices of Chemical Technology. In 2 books. Book 2. Mass Transfer Processes and Devices. Moscow, Khimiya, 1995, 368 p. (In Russian)

oqAH

ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

+7(495)993-37-57 www.ezan.ac.ru

МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ

СЭПУС

ENE-04 1U/4U

PDH/SDH/OTN FX0/FXS/4WVF ЕТН / RS232 / RS485

НАВИГАТОР

SDH/EoS

Серия LM-1

PDH/SDH/OTN

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ УСТРОЙСТВ СВЯЗИ

ШКАФЫ И СТОЙКИ

на правах рекламы