Осушка углеводородных (природных) газов

Осушка углеводородного (природного) газа осуществляется после предварительной очистки от капельной влаги и механических примесей в газосепораторах, а также удалении агрессивных примесей, при их наличии.

Осушкой называется процесс удаления воды, находящейся в углеводородном (природном) газе в парообразном состоянии. Общепризнано, что осушка газа является необходимым условием для обеспечения бесперебойной работы магистральных газопроводов. Она предотвращает образование гидратов и уменьшает коррозию, а это в свою очередь увеличивает срок службы оборудования и снижает энергетические затраты на их удаление.

Степень осушки газа определяется не только возможностью конденсации воды, но и образованием гидратов газа. В задачу осушки не входит удаление из газа всей парообразной влаги, это стоило бы дорого, да в этом и нет необходимости. Достаточно удалить такое количество влаги, чтобы при последующем транспортировании газа, его переработке и использовании оставшиеся пары воды при соответствующих давлениях и температурах не могли сконденсироваться или образовать гидраты.

Разделение пластовой продукции газоконденсатных месторождений на фракции производятся на газоперерабатывающих заводах и промысловых установках с применением абсорбционных, адсорбционных, хемосорбционных, конденсационных и других тепломассообменных процессов. Они строятся в местах скопления большого количества газа, чаще всего на территориях отдельных компрессорных станций, промысловых газораспределительных станциях и подземных хранилищ газа, откуда газ направляется по магистральным газопроводам к различным потребителям [102].

В настоящее время основная добыча газа (более 90 %) на северных месторождениях России, осуществляется за счет разработки чисто газовых залежей, главным образом, сеноманского продуктивного горизонта: достаточно упомянуть только такие уникальные месторождения-супергиганты, как Медвежье, Уренгойское и Ямбурское. В стадии проектирования разработки находится ряд крупных чисто газовых месторождений Западной Сибири и полуострова Ямал, намеченных к освоению уже в ближайшие годы. Углеводородный (природный)газ этих месторождений метанового типа: содержание метана доходит до 98-99 об. %, иногда встречаются залежи с примесью азота (обычно не более 1,0 об. %), тогда как более тяжелые компоненты (С₂₊) находятся только в следовых количествах [41].

Промысловая подготовка сеноманских газов к дальнему транспорту осуществляется в настоящее время по двум основным (и конкурирующим между собой) технологиям [41]:

- Адсорбционная осушка– это поглощение вещества поверхностью твердого поглотителя, называемого адсорбентом [40].

На установках адсорбционной осушки газа основным аппаратом является адсорбер. Его работа, состоит из трех периодов: осушки газа, регенерации и охлаждения адсорбента. Для осуществления непрерывного процесса необходимо, чтобы на установке было как минимум два аппарата: в одном проводится осушка газа, в другом – тепловая регенерация адсорбента и затем его охлаждение [37, 39, 60].

Данный метод осушки газа происходит с использованием твердых сорбентов влаги – селикагеля, цеолитов и др. (установки адсорбционной осушки газа эксплуатируются на месторождении Медвежье с 1972 г.) [41]

- Абсорбционная осушка– это избирательное поглощение газов или паров жидкими поглотителями – абсорбентами. При этом происходит переход вещества или группы веществ из газовой или паровой фазы в жидкую. Абсорбция – избирательный и обратимый процесс. Переход растворенного вещества из жидкой фазы в паровую или газовую называется десорбцией. Обычно оба процесса объединяются в один производственный процесс [37, 39, 40, 105, 107].

Абсорбционная осушка осуществляется с применением концентрированных водных растворов гликолей: диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ), в меньшей степени этиленгиколь [41, 68].

Сравнение адсорбционной и абсорбционной технологий в [41] показывает, что их технико-экономические показатели довольно близки и оба варианта технологии осушки газа могут использоваться в промысловых условиях практически одинаково успешно.

Осушка газа может происходить также физическими и химическими способами [68]. Эти методы получили небольшое распространение, поэтому не

рассмотрены.

В настоящее время наибольшее распространение в России получил абсорбционный метод с применением ДЭГа в качестве основного сорбента, тогда как за рубежом чаще всего используют более эффективный осушитель ТЭГ. Выбор в пользу ДЭГ в свое время мотивировался наличием собственной промышленной базы на химических производствах [41].

На рисунке 1.3 представлена технологическая схема осушки углеводородного (природного) газа методом абсорбции.

Рисунок 1.3 – Технологическая схема осушки природного газа: 1 – первичный сепаратор; 2 – контактор; 3 – сепаратор; 4 – абсорбер; 5 – регенератор; 6 – холодильник; 7-10 – линии подачи; 11 – испаритель; 12 – выветриватель; 13 – теплообменник; 14 – емкость [63].

Сырой газ из скважины подают на первичную сепарацию в сепаратор 1, где от газа отделяется капельная влага, после чего газ с унесенной со стадии первичной сепарации капельной влагой, содержащей растворенные в ней соли, подают в контактор 2, где осуществляется его контактирование с отпаренной и сконденсированной на стадии регенерации водой. Далее газ поступает на сепарацию в сепаратор 3, а затем на осушку в абсорбер 4. Насыщенный влагой абсорбент из абсорбера 4 подают на регенерацию в регенератор 5. Сухой газ поступает в магистральный трубопровод. Регенерация абсорбента осуществляется методом ректификации (ректификация – процесс разделения бинарных или многокомпонентных жидких смесей на практически чистые компоненты или фракции, обогащенные низкокипящим и высококипящими компонентами). Выделенные из абсорбента пары влаги конденсируются в холодильнике 6 и попадают в контактор 2, a регенерированный абсорбент подают на осушку газа в абсорбер 4 [63, 105].