CC BY
84
УДК 66-9
В. И. Анисимова, И. А. Суворова, Г. Т. Гараева, Г. Р. Валитова
МОДЕРНИЗАЦИЯ БЛОКА РЕГЕНЕРАЦИИ ТРИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ УСТАНОВКИ ОСУШКИ ГАЗА
Ключевые слова: проектирование, осушка природного газа, 3d модель, блок регенерации, теплообменники, эжектор,
десорбер, материальный баланс, тепловой баланс.
Проведена модернизация блока регенерации триэтиленгликоля с целью повышения качества товарного продукта. Разработана технологическая схема процесса, выполнена автоматизация и КИПиА, произведены технико-технологические расчеты, выполнены 3d модели оборудования и их обвязка трубопроводами с использованием следующих пакет программ: MathCad, Hysys, PDMS AVEVA.
Keywords: design, natural gas dehydration, 3d model, regeneration unit, heat exchangers, the ejector, desorber, material balance,
heat balance.
The modernization of the block triethylene glycol regeneration to improve the quality of marketable product. The technological scheme of the process, performed automation and instrumentation, made technical and technological calculations, made 3d models of equipment and piping pipelines using the following software packages: MathCad, Hysys, PDMS AVEVA.
На сегодняшний день газовая промышленность является одной из ведущих отраслей Российской Федерации. Ежегодно объемы добытого природного газа увеличиваются. Так, по оценке на 2013 год среди газодобывающих стран мира Россия занимает первое место. Развитие технологий делает это актуальным. Эти новые технологии будут направлены на подготовку, добычу, транспортировку и реализацию газа [1].
Попутный и природный нефтяные газы представляют собой смесь предельных углеводородов с различными примесями. В газе всегда присутствует влага в виде паров воды, растворенной в углеводородах. Однако при повышении давления при или охлаждении газа водяные пары начинают конденсироваться и образуют воду, лед или гидраты (твердые частицы, похожие на лед). Все это может вызывать проблемы, например, засор технологического оборудования, коррозия, скопление жидкости в газопроводе, а, в крайнем случае, и остановка подачи газа. Следовательно, одним из основных процессов подготовки газа к транспортировке является осушка, т.е. удаление влаги из газа. На сегодняшний день известны множество различных технологий осушки газа. На производстве применяются адсорбционные и абсорбционные технологии осушки газа, которые позволяют удалять пары воды из природного газа, а в дальнейшем направлять на использование потребителю [2-3].
В настоящий момент времени при проектировании новых установок применяется большое количество прикладных программ, позволяющих оптимизировать не только само производство, но и процесс строительства, монтаж и эксплуатацию.
Одной из таких прикладных программ является РБМ8 ЛУБУЛ, позволяющая создать 3Б модель производства, которая позволяет получить не только визуализацию объекта, но и является базой данных различной проектно-технической документации.
По проекту применяется способ осушки газа с использованием в технологической схеме регенерации триэтиленгликоля отпарным газом, данный способ действительно позволяет добиться нужной концентрации регенерированного триэтиленгликоля и, следовательно, товарный газ на выходе с установки имеет необходимые параметры, удовлетворяющие заказчика. В данной работе предлагается рассмотреть возможность проведения процесса выделения ТЭГа из раствора методом вакуумной регенерации с использованием эжекторной вакуумсоздающей системы.
На основании данных, имеющихся в литературе и патентной проработки [4-13], нами была разработана принципиальная технологическая схема данного процесса (рис. 1).
Рис. 1 - Принципиальная технологическая схема работы блока вакуумной регенерации триэтиленгликоля
Температура кипения триэтиленгликоля в зависимости от вакуума в системе приведена в таблице 1.
Таблица 1 - Зависимость температуры кипения гликоля от давления
Р, мм рт ст. Триэтиленгликоль, °С
20 174,0
40 191,3
60 201,5
100 214,6
200 235,0
400 256,6
760 287,3
На рисунке 2 представлена диаграмма зависимости концентрации регенерированного гликоля % масс. от глубины вакуума в аппарате.
Следовательно, для достижения заданной концентрации регенерированного гликоля 99,5 % задаются давлением 0,03 Мпа, а это влияет на процесс удаления влаги из газа и позволяет глубже осуществить процесс осушки, поступающего природного газа.
Вакуумная камера представляет собой массообменную колонну, которая снабжена глухой тарелкой, вверху которой расположен патрубк для отделения воды. В верхней части находится охлаждающий змеевик, а в нижней части контактное устройство, обладающее низким гидравлическим сопротивлением. .Контактное устройство, которое обладает низким гидравлическим сопротивлением и одновременно большой поверхностью контакта ускоряет процесс испарения воды из гликоля, протекающий в пленочном режиме.
29 34 3Р.нТгГ 49 54
Рис. 2 - Зависимость концентрации триэтиленгликоля от давления
Все это создает условия для удаления воды из гликоля, который подвергался частичной регенерации и отвода воды, а также отделения влаги и с глухой тарелки. Кроме того в верхней части колонны создается вакуум, за счет конденсации влаги. Поэтому, необходимый для процесса вакуум обеспечивается меньшим количеством гликоля. Следовательно, достаточно вакуума, который создается при пропускании небольшой части потока гликоля через эжектор. Все это создает условия для использования эжектора меньшей производительности. Дополнительный эффект можно получить за счет конденсации паров и отвода воды с глухой
тарелки. Все это уменьшает количество паров воды, которые отсасываются через пассивное сопло эжектора. Следовательно, объем потока, который подается в атмосферную колонну-десорбер, а это в свою очередь уменьшает загрузку и позволяет использовать колонну с меньшими габаритными размерами.
Для того, чтобы была обеспечен постоянный повод насыщенного ТЭГа с определенным расходом потока в сопло эжектора, необходимо осуществить распределение потоков между линиями, являющимися параллельными, на участке трубопровода подачи ТЭГа. Для этого осуществляется установка эжектора на байпасной линии, клапан регулирующий устанавливается на другой параллельной линии, являющейся основной. Либо возможен вариант когда устанавливается клапан перед измерителем расхода на байпасной линии, а эжектор на основной.
Технологические и механические расчеты используемого оборудования были проведены с использованием программ НуБуБ и МаШСа± Графическая часть проекта состоит из 3d моделей основного и вспомогательного оборудования, металлоконструкций, выполненных с
использованием программы РБМ8 ЛУБУЛ (рис. 3).
Рис. 3 - 3Б модель площадки регенерации триэтиленгликоля в РБМ8 ЛУЕУЛ
Литература
1. Жданова, И. В. Осушка углеводородных газов / А. Л. Халиф. - Изд. 2-е. М., «Химия», 1984. - 192 с.
2. Кемпбел Д. М. Очистка и переработка природных газов. Норман, США. / Пер. с англ. под ред. д-ра техн. наук Гудкова С. Ф. М., «Недра», 1977. - 349 с.
3. Анисимова, В.И. Термодинамические параметры сольватации гидропероксидов /В.И. Анисимова, И.А. Суворова, Н.Н. Батыршин, Х.Э. Харлампиди// Вестник казанского технологического университета. 2010. № 2. с. 210-212.
4. 2307699 Российская Федерация, МПК В 01 Б 53/28. Способ регенерации насыщенного раствора абсорбента - триэтиленгликоля / Елистратов А. В. ; Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" -№2002126313/15 ; заявл. 03.10.2002 ; опубл. 10.10.2007
5. Пат. 2214856 Российская Федерация, МПК7 В 01 Б 53/26. Способ абсорбционной осушки газа / Зиберт Г.К. ; Заявитель Дочернее открытое акционерное общество
"Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" ; Патентообладатели Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром", Общество с ограниченной ответственностью "Уренгойгазпром" Открытого акционерного общества "Газпром" - № 2002103611/12 ; заявл. 14.02.2002 ; опубл. 27.10.2003
6. Пат. 2247593 Российская Федерация, МПК 7 В 01 Б 53/26. Установка регенерации гликоля / Арнаутов Ю.А. ; Патентообладатель Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработки газа" ОАО "НИПИгазпереработка" - № 2003119278/15 ; заявл. 25.06.2003 ; опубл. 10.03.2005
7. Анисимова, В.И. Термодинамические параметры самоассоциации в растворах гидропероксидов первичного и вторичного бутилов /В.И. Анисимова, И.А. Суворова, Н.Н. Батыршин, Х.Э. Харлампиди//Вестник казанского технологического университета. 2010. № 2. с. 208-209.
8. Пат. 2266774 Российская Федерация, МПК 7 В 01 Б 53/26. Способ регенерации абсорбента / Зиберт Г.К. ; Патентообладатели Зиберт Генрих Карлович, Запорожец Евгений Петрович, Салихов Зульфар Салихович, Аверкин Анатолий Иванович, Зиберт Алексей Генрихович - № 2004116835/15 ; заявл. 04.06.2004 ; опубл. 27.12.2005
9. Анисимова В.И. Конформации и внутримолекулярная водородная связь в растворах гидропероксида кумола/ В.И. Анисимова, И.А. Суворова, Н.Н. Батыршин, Х.Э. Харлампиди//Вестник казанского технологического университета. 2014. №14. с. 53-54.
10. Пат. 2297271 Российская Федерация, МПК В01 Б 53/28. Способ осушки природного газа / Дейнеженко В.И.; Патентообладатель Дейнеженко Владимир Иванович - № 2005112976/15 ; заявл. 28.04.2005 ; опубл. 20.04.2007
11. Пат. 2446002 Российская Федерация, МПК В 01 Б 53/26. Способ промысловой регенерации триэтиленгликоля / Кононов А.В. Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ноябрьск" - № 2010142228/05 ; заявл. 15.10.2010 ; опубл. 27.03.2012
12. Пат. 2284850 Российская Федерация, МПК В01 Б 53/26. Способ осушки природного газа, проточный реактор для осушки природного газа / Ахмедов А.Ю. Патентообладатель ОАО "Томскгазпром" - № 2005106634/15 ; заявл. 09.03.2005 ; опубл. 10.10.2006
13. Пат. 2296793 Россиская Федерация, МПК В 01 Б 53/26. Установка подготовки углеводородного газа к транспорту / Бессонный А. Н. Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт химического машиностроения" (ООО "ЛЕННИИХИММАШ") - № 2005111013/15 ; заявл. 08.04.2005 ; опубл. 10.04.2007
14. Арнольд, К. Справочник по оборудованию для комплексной подготовки газа. Промысловая подготовка углеводородов / Стюарт М. / Перевод с английского. -М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2009. - 630 с.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках базовой части (ПНИЛ 02.14).
© В. И. Анисимова, к.х.н., доцент каф. общей химической технологии КНИТУ, [email protected]; И. А. Суворова, к.х.н., доцент той же кафедры; Г. Т. Гараева - магистр ой же кафедры; Г. Р. Валитова - магистр ой же кафедры.
© V. I. Anisimova - Ph.D., associate professor, Department of General Chemical Technology, KNRTU, [email protected]; I. A. Suvorova - Ph.D., associate professor, Department of General Chemical Technology, KNRTU; G. T. Garaeva - master Department of General Chemical Technology, KNRTU; G. R. Valitova - master Department of General Chemical Technology, KNRTU.
