тел: +7 (925) 514 29 76

Новости

Подготовка газа в аппаратах ЦОГ

Подготовка газа - это комплекс технологических мероприятий, направленных на получение продукта требуемого качества.


Задачей подготовки газа, в исходном виде представляющего собой многокомпонентную смесь, является снижение концентрации тяжелых углеводородов и воды в конечном продукте до необходимого минимума

  

Требования к качеству газа.


Наряду с требованиями ОСТ 51.40-93 критерием качества газа является значение его метанового числа (индекса).

Для практических целей значение метанового числа можно вычислить с помощью следующих корреляционных зависимостей, предложенных Американским исследовательским институтом газа (American Gas Research Institute):

  

MON = 137,78 MCH4 + 29,948 MC2H6 - 18,193 MC3H8 - 167,062 MC4+ +  181,233 MCO2 + 26,994 MN;     (1)

  

MI = 1,624 MON -119,1       , где:    (2)      

MON - октановое число газа;

MI - метановое число (индекс);

MCH4  - мольный объем метана;

MC2H6  - мольный объем этана;

MC3H8  - мольный объем пропана;

MC4+  - суммарный мольный объем «тяжелых» фракций от С4 и выше;

MCO- мольный объем углекислого газа;

MN  - мольный объем азота.


Анализ выражений (1) и (2) показывает, что наиболее  «весомое» влияние на значение метанового числа газа оказывает наличие в нем «тяжелых» компонентов - от бутана и выше.


В связи с вышеотмеченным задача подготовки газа сводится к уменьшению до приемлемого уровня концентрации углеводородов  С4+.


Условия конденсации и сепарирования тяжелых компонентов.

Под сепарированием понимается осаждение компонентов, находящихся в потоке газа в виде жидкости. 

Сепарирование реализуется в аппаратах, где имеется условия для конденсации и осаждения жидкой фазы.  

Условно примем, что рабочее давление газа в аппарате (сепараторе) составляет 0,2...0,5 МПа, а его температура + 10...20 оС, что характерно для ступеней сепарации нефтепромысла.  

Рассмотрим, в каком состоянии могут находиться компоненты С4+ при заданных давлении и температуре.

Компоненты С4+ могут быть сконденсированы, т.е перейти в жидкое состояние и в дальнейшем осаждены в аппарате, если давление их насыщенных паров ниже рабочего давления при данной температуре.

В таблице приведены значения давления насыщенных паров данных компонентов для температуры  + 10 и 20оС.


Давление насыщенных паров, МПА (изб.) для компонентов С4+.




Т-ра, оС

i C4H10

nC4H10

nC5H12

+10

0,115

0,046

0,0037

+20

0,194

0,105

0,0058



Как следует из таблицы при заданной температуре, компоненты С4+  имеют давление насыщенных паров существенно ниже рабочего давления (0,2...0,5 МПа) и потому могут при определенных условиях сконденсированы и переведены из парообразного в жидкое состояние.  

Наиболее часто в технических устройствах встречается пленочная конденсация.


Пленочная конденсация - это процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое на гидрофильной (хорошо смачиваемой жидкостью) поверхности твердого тела, на котором образуется сплошная пленка конденсата.


С одной стороны, интенсивность (скорость) конденсации увеличивается с увеличением площади смачиваемой поверхности (поверхности осаждения).

С другой стороны скорость конденсации снижается по мере образования пленки и уменьшения за счет этого площади поверхности осаждения.


Выше приведенные выкладки позволяют сформулировать следующие требования к конструктивному исполнению аппарата, предназначенного для подготовки газа:


  • Аппарат должен иметь развитую смачиваемую поверхность осаждения.
  • В аппарате должно быть обеспечен максимально возможный незамедлительный  «сброс» жидкости с поверхности осаждения. 


Реализация механизма пленочной конденсации и осаждение жидкости в аппарате ЦОГ.


Устройство и принцип действия аппарата ЦОГ представлены на рис.1


Аппарат ЦОГ является центрифугой. Вращение ротора осуществляется за счет использования части энергии газового потока с использованием того принципа, который реализуется в реактивной турбине. Частота вращения ротора достигает 4500...6000 об/мин при перепаде давлений в аппарате не более 0,3 кг/см2.  При этом сознается поле центробежных сил с ускорением в 2500...3000 раз превышающее ускорение свободного падения поля гравитации. 


Ротор снабжен конической пористой вставкой, выполненной из волокнистого материала, сформированного методом напыления смеси полипропиленовых и полиэтиленовых  волокон, обладающих хорошей смачивающей способностью по отношению к газовому конденсату. Толщина волокон составляет от 50 до 100 мкм. В теле вставки также имеются включения в виде гранул активированного угля.

Суммарная площадь поверхности волокон достигает нескольких десятков квадратных метров.


Работает ЦОГ следующим образом.


Подвод газа осуществляется через верхний патрубок корпуса, откуда он поступает в направляющий аппарат, где потоку придается закрутка. 

Далее поток поступает в камеру ротора, приводя последний во вращение.

Создающееся в камере ротора интенсивное центробежное поле обеспечивает отделение из потока большей части капельной жидкости и ее осаждение на периферийной поверхности корпуса. 

Оставшиеся  в потоке тонкодисперсные частицы (размером от нескольких микронов и меньше) жидкости вступают в контакт с волокнами вставки и осаждаются на них  за счет поверхностной активности  смачиваемой поверхности материала вставки. В дальнейшем эти частицы укрупняются естественным образом при контакте  с другими частицами, срываются центробежной силой и осаждаются на периферии корпуса.

Одновременно с осаждением тонкодисперсных частиц на активной поверхности вставки наблюдается пленочная конденсация углеводородов. По мере накопления конденсата  на волокнах вставки жидкость сбрасывается за счет центробежных сил на периферию, оставляя материал постоянно «сухим» и активным для дальнейшей конденсации.



Рис.1. Устройство и принцип действия аппарата ЦОГ.

  

Обеспечение надежности аппаратов ЦОГ.


Опыт эксплуатации первых аппаратов ЦОГ показал, что они обеспечивают качественную очистку газа от жирных компонентов.


Наряду с этим был выявлен ряд замечаний к надежности работы подшипникового узла ротора.


Это было обусловлено тем, что в первых образцах данных аппаратов в качестве опор ротора применялись однорядные шариковые подшипники с пластичной смазкой.


На практике имели случаи преждевременного выхода из строя таких подшипников по двум причинам.

Во-первых, из-за отсутствия радиальной нагрузки на подшипники, без которой они не могут нормально работать.

Во-вторых, из-за потери пластичных свойств смазки при работе подшипников в газовой среде.

Это вызвало необходимость модернизации подшипникового узла в последующих образцах ЦОГ таким образом, как это представлен на рис. 1. 


В настоящее время в аппаратах ЦОГ применяются радиально-упорные подшипники с предварительным натягом. Вместо пластичной смазки применяется жидкостная циркуляционная смазка. Данные мероприятия позволили коренным образом улучшить работу  подшипников и практически снять этот вопрос.


Производство и промышленная эксплуатация.


Аппараты ЦОГ разработаны и выпускаются ООО «Нефтехиммаш Инжиниринг» с условным проходом от Ду50 до Ду250 и условным давлением от Ру 1,6 до 25 МПа.


На начало 2009 года в эксплуатации находится 16 аппаратов ЦОГ с условным проходом от

Ду 50 до Ду 150 и рабочим давлением от 0,15 до 9,0 МПа.

© 2009 ООО Монтаж Люкс
Создание сайтов в студии Мегагруп

Адрес: 119145, г. Москва, Фрунзенская набережная, д, 16, корп. 1, оф. 44

Тел: +7 (499) 753-63-82
Тел: +7 (925) 514-29-76
E-mail: info@m-luks.com

 

Rambler's Top100 АгроПоиск - аграрная поисковая система Faststart - рейтинг сайтов, каталог интернет ресурсов, счетчик посещаемости Яндекс цитирования Каталог строительных фирм StroyFirm.Ru. Проекты коттеджей, скачать ГОСТ и СНиП, статьи о материалах и технологиях, строительные выставки, строительная литература, строительный форум, строительная биржа труда
Подготовка газа в аппаратах ЦОГ