CC BY
87контроля. Неотъемлемой составляющей его являются технологические и другие схемы распределительных, транспортных систем и газодобывающих комплексов в виде взаимосвязи с базами данных, содержащими наиболее полное унифицированное описание параметров технологических объектов. Основной экономический эффект здесь следует ожидать от внедрения вычислительной техники и создания оптимизационных программ АСУ, причем главным образом за счет решения новых оптимизационных задач, которые не могли быть решены без применения вычислительных машин [6].
В связи со сложностью современных технологических комплексов по добыче и транспорту газа, наличием большего числа активных (с самостоятельными правами по принятию решений) объектов и необходимостью использования богатейшего опыта специалистов по различным проблемам актуальным является вопрос об учете субъективных факторов в процессе принятия решений с помощью ЭВМ. Это обусловлено тем, что решения, принимаемые по упрощенным формальным моделям, не превращаются в использованные решения. Для реализации таких оптимальных решений часто приходится их корректировать.
При координации режимов работы компрессорных станций (КС) и технологического оборудования установок комплексной подготовки газа (УКПГ) также возникает необходимость согласования отдельных элементов газоперекачивающих агрегатов (ГПА), абсорберов, различных схем включения для цехов и УКПГ и КС в целом. В этом случае также невозможно принять окончательное четкое решение до момента выбора режима всей
системы, согласованного с режимом работы потребителя [7].
Таким образом, для задач контроля и управления ЕГС необходима разработка новых методов принятия решений в многоуровневых иерархических системах в условиях различных видов неопределенности.
Литература
1. Кучин Б.Л, Седых А.Д., Овчаров Л.А. Научно-техническое прогнозирование развития систем газоснабжения. М.: Недра, 1987.- 256с.
2. Березина И.В., Ретинский В.С. Оперативное управление системами газоснабжения. - М.: Недра, 1985. - 192с.
3. Саттаров Р.М., Курбанова С.Т. Техническое состояние и уровень эксплуатации магистральных газопроводов ПО «Азтрансгаз» Азербайджанское нефтяное хозяйство, № 2-3, 1998. -С.57-59.
4. Сухарев М.Т., Ставровский Е.Р. Расчеты систем транспорта газа с помощью вычислительных машин. М.: Недра, 1971.-208с.
5. Кучин Б.Л., Алтунин А.Е. Управление системой газоснабжения в осложненных условиях эксплуатации. М.: Недра, 1984. - 208с.
6. Кучин Б.Л. Оперативная информация в АСУ магистральных газопроводов. М.: Недра, 1979. - 216с.
7. Константинова И.М., Дубинский А.Б., Дубровский В.В. и др. Математическое моделирование технологических объектов магистрального транспорта газа. М.: Недра, 1988. - 192с.
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ГЛИКОЛЕВУЮ ОСУШКУ ГАЗА
Турсунов Б.Ж.
соискатель Бухарский инженерно-технологический институт
Гайбуллаев С.А.
соискатель Бухарский инженерно-технологический институт
Жумаев К.К.
доцент, к.т.н. Бухарский инженерно-технологический институт
Республика Узбекистан, г. Бухара
INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS ON GLYCOL GAS DRYING
Tursunov B.
co-researcher of the Bukhara engineering -technological institute
Gaybullaev S.
co-researcher of the Bukhara engineering -technological institute
Jumaev K.
Associate Professor, C.T.S. Bukhara engineering -technological institute
Republic of Uzbekistan, Bukhara
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассмотрены краткий обзор состояния добычи и экспорта природного газа Республики Узбекистан. Приведены требования и показатели качества товарного газа. Освещены, способы осушки газа, а также факторы, от которых зависит глубина осушки природного газа при абсорбционном методе. Анализированы влияние концентрации абсорбента на процесс абсорбционной осушки и зависимость равновесной точки росы водяных паров между температурой контактирующих газов и давлением. ABSTRACT
This article provides a brief overview of the state of production and export of natural gas in the Republic of Uzbekistan. The requirements and quality indicators of commercial gas are given. Methods of gas dehydration, as
well as factors on which the depth of dehydration of natural gas at the absorption method depends. The influence of the concentration of the absorbent on the process of absorption drying and the dependence of the equilibrium dew point of water vapor between the temperature of the contacting gases and the pressure are analyzed.
Ключевые слова: осушка газа, точка росы, депрессия точки росы, гликоль, концентрация циркулирующего абсорбента, температура контактирующего газа.
Keywords: gas drying, dew point, dew point depression, glycol, circulating absorbent concentration, contact gas temperature.
В топливно-энергетическом комплексе республики Узбекистан газовая промышленность играет ведущую роль, она составляет около 80% в структуре первичных источников энергии.
Узбекистан занимает 14 место по добыче природного газа в мире. Газоперерабатывающая промышленность несёт большой вклад в экономику страны. Республика является основным экспортёром полимеров и природного газа в Средней Азии. Опираясь на сведения «Узбекнефтегаз» структура экспорта узбекского газа в Китай составляют 8 млрд кубометров, в Россию - 4,5 млрд, южные регионы Казахстана -2,5 млрд, другие страны Центральной Азии -500-550 млн кубометров [1].
При переработке и транспортировке газа потребителям установлены нормы к показателю качества товарного газа, отвечающие следующим требованиям:
- Газ при транспортировке не должен вызывать коррозию трубопровода, арматуры, приборов и т.д.;
- Качество газа должно обеспечить его транспортировку в однофазном состоянии, т.е. не должно произойти образование и выпадение в газопроводе углеводородной жидкости, водяного конденсата и газовых гидратов;
- Товарный газ не должен вызывать осложнений у потребителя при его использовании [2,3].
При переработке, транспортировки и фракционировании газа, за счёт охлаждении или повышении давления в газе парообразная влага конденсируется и может образовать свободную воду, лед или гидраты, которые вызывают коррозию металла, накоплении жидкости в линейной части газопровода и закупорку технологического оборудования гидратными пробками.
Для предотвращения осложнений при транспортировке и переработки, а также коррозии трубопроводов, оборудований и установок, устранения водяного конденсата и газовых гидратов, осуществляется осушка сырьевого газа.
Осушка - процесс извлечения парообразной влаги из газа. Содержание влаги в газе определяется его влагоёмкостью. Влагосодержание газа выражается максимальным количеством влаги, необходимое для насыщения газа, которая зависит от глубины залегания, пластовых условий (с повышением температуры увеличивается количество влаги и наоборот, а также значение давления обратно пропорционально количеству влаги) и состава газа (чем более тяжелые углеводороды в газе, тем меньше его влажность; чем больше в газе концентрация Н^ и СO2, больше влажность газа; чем больше концентрация тем меньше влажность газа). С момента выхода газа из скважины в виду
изменения этих параметров влагосодержание его меняется.
В качестве влагоёмкости на практике используют следующие два показателя:
Абсолютная влажность - фактическое количество влаги, содержащееся в одном кубическом метре влажного газа (г/м3).
Относительная влажность - это отношение массы водяного пара, фактически находящегося в газовой смеси, к массе насыщенного пара, который мог бы находиться в данном объеме при тех же давлении и температуре [2,3].
Остаточное содержание влаги регламентируется точкой росы осушенного газа. Глубина осушки определяется требованиями отраслевых стандартов, технологией процессов дальнейшей переработки.
Точка росы - это наивысшая температура, при которой при заданных давлении и составе газа конденсируется первая капля влаги. Выбор оптимального способа осушки природного газа осуществляется значением депрессии точки росы.
Депрессия точка росы (т.е. разность точек росы влажного и осушенного газа) задается в зависимости от того, куда предполагается направлять газ.
Влагу из газа, как нежелательный компонент, можно удалять физическим методом (адсорбцией, абсорбцией, мембранами, конденсацией (холодом)), химическими методами (СаСЬ и пр.) и их бесконечными гибридами.
В промышленности применяются следующие способы, расположенные в данном списке в порядке убывания популярности:
1. Абсорбция - гликолевая осушка
2. Адсорбция - цеолиты, силикагели или активированный алюминий
3. Конденсация - охлаждение с впрыском ингибиторов гидратообразо-вания (гликолей или метанола)
4. Мембранные - на основе эластомеров или стеклообразных полимеров.
5. Химический метод - гигроскопичные соли металлов (СаС12 и пр.)
Самым распространённым методом осушки среди вышеуказанных является абсорбционный и адсорбционный методы.
Абсорбционный метод осушки газа - наиболее распространенный процесс при подготовке газа к транспорту гликолевая осушка. Осушка газа абсорбентами основана на разности парциальных давлений водяных паров в газе и абсорбенте. Преимущество абсорбционного метода осушки газа основывается на не высокие перепады давления,
небольшие эксплуатационные расходы и возможностью осушки газов с высоким содержанием веществ, разрушающих твёрдые сорбенты. В зависимости от разновидности применяемого абсорбента значение точки россы осушенного газа можно достичь от -10 0С до -100 0С и ниже.
Глубину осушки газа на действующей установке характеризуют: температура контакта газа, давление в системе, кратность циркуляции абсорбента, концентрация регенерированного абсорбента, контактные элементы абсорбера, содержание паров жидких углеводородов в газе, наличие в газе соленой пластовой воды, содержание кислых компонентов в газе.
Эксплуатационные показатели установок абсорбционной осушки газа зависят от: первичных (давление, температура, состав сырьевого газа, концентрация осушителя в регенерированном растворе) и вторичных (степень насыщения абсорбента, эффективность работы оборудования, наличие в газе загрязняющих примесей (пыли, механических примесей, минеральных солей и т.д.)) факторов. Эти факторы определяют влагосо-держание газа до и после абсорбера.
Абсорбционная осушка газа осуществляется при низкой температуре от 10 до 40-70оС и высоком давлении до 10-14 МПа, кратность циркуляции абсорбента 10-100 л на 1 000 м3 газа (от 10 до 35 л на 1 кг извлекаемой влаги) и концентрация регенерированного абсорбента 98,0-99,9 %.
(65) 150 (за)loo
(10) 50
(-13) о
(-45J-5Q
(-73)-100
(101)150
20 40 60 80
Регенерация насыщенного абсорбента проводится при повышенной температуре (до 160-200оС) ограничивается температурой разложения гликолей, практически под атмосферным давлением и даже под вакуумом.
Температура процесса осушки газа - один из основных факторов, определяющих технико -экономические показатели процесса. Чем ниже температура газа, при прочих равных условиях, тем меньше его равновесная влагоёмкость. Следовательно, для извлечения из газа требуется меньше удельный расход циркулирующего абсорбента.
В процессе абсорбционной осушки газа на температуру точки росы влияют следующие основные параметры: температура контакта «газ — гликоль»; тип гликоля (ДЭГ или ТЭГ); концентрация гликоля; удельный расход гликоля.
Верхний предел температуры объясняется снижением эффективности процесса и уменьшением депрессии точки росы, а также высокой испаряемостью абсорбента. Несмотря, на то что чем ниже температура процесса, тем эффективнее процесс осушки, но более низкие, чем +10 оС, температуры приводят к значительному увеличению вязкости абсорбента и к росту затрат на его охлаждение.
Изменение равновесной точки росы водяных паров в зависимости от концентрации абсорбента и температуры контактирующих газов показано в 1 -ой номограмме.
■л
с
(-7) (4) (15) (27) (38) (49) (60) (71) (82) (92)
Температура контактирующих газов, Р^С")
Номограмма №1. Влияние концентрации абсорбента на процесс абсорбционной осушки
1- Равновесные температуры точек росы водяных паров при различных температурах газов, находящихся в контакте с гликолем различных концентраций
2- Фактические точки росы для газа, покидающего абсорбер, будут на 10-20 °F (5-10 °С) выше равновесных значений
При температуре контакта 100 °F (38 °С) и 98%-ном гликоле равновесная точка росы водяных паров равна 25 °F (- 4 °С), при 99%-ном гликоле она равна 10 °F (- 12 °С). Фактические точки росы для
газа, покидающего абсорбер, будут на 10-20 °F (510 °С) выше равновесных значений.
Увеличение концентрации регенерированного гликоля может оказывать гораздо большее влияние на снижение точки росы, чем увеличение расхода циркулирующего гликоля.
Концентрация регенерированного гликоля определяется температурой в десорбере, расходом отдувочного газа в ребойлере и давлением в десор-бере. В большинстве промысловых газовых установок концентрация гликоля находится обычно в диапазоне 98—99 %.
Давление процесса является основным фактором, определяющим металлоемкость абсорбера, удельный расход осушителя, подаваемого в абсорбер, расход энергии на работу циркуляционного насоса и т. д. Зависимость между равновесная точка росы по воде газа и давлением приведено на рис.-1.
Вероятность конденсации влаги и поглощении гликолями увеличивается с повышения давления.
Повышение давления снижает влагосодержа-ние газа, следовательно, уменьшает количество
раствора, которое необходимо подавать на осушку для получения газа с заданной точкой росы.
Наряду с обеспечением пропускной способности учитываются также влияние давления на точку росы газа по воде, показатели блока регенерации, а также экологические показатели установки.
Согласно кривым рисунка 1, чем ниже давление, тем больше его влияние на разность точек росы газа.
60 70 80 Давление, атм
Рис.1 Зависимость между требуемой глубиной осушки газа и давлением.
К недостаткам способа абсорбционной осушки газа относят: необходимость повышения температуры газа выше 40°С, средний уровень осушки, возможность вспенивания поглотителей.
Для получения оптимальных значений технологических параметров необходимо уделить внимание качественным показателям (содержание в абсорбенте основного вещества, вязкость раствора, гигроскопичности и т.д.) и удельного расхода осушителя. Качественные показатели - основные факторы, определяющие точку росы газа на выходе из абсорбера.
Степень насыщения осушителя непосредственно зависят от количества, циркулирующего в системе раствора, расходы энергии на работу насо-
сов, охлаждение и нагрев раствора, циркулирующего в системе, и влияет на размеры коммуникаций и, следовательно, на их металлоёмкость.
Литература
1. Статистический обзор мировой энергетики: Ежегодный обзор состояния мировой энергетики за 2017 год, составляемый BP. URL: https://www.bp.com;
2. Шешуков Н.Л. Сбор и подготовка продукции газовых и газоконденсатных месторождений. -Учебное пособие. - Тюменский государственный нефтегазовый университет - Тюмень, 2013. - 100 с.
3. Вяхирев Р. И., Гриценко А. И., Тер-Саркисов Р. М. Разработка и эксплуатация газовых месторождений. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. -880 с.
