Проектные показатели адсорбционной установки месторождения Медвежье

Показатели	Стадии процесса**
Адсорбция	Десорбция	Охлаждение
Расход газа Давление, ата Температура, °С Длительность цикла, ч Скорость газа в адсорбере, м/с	14-16 12*-35 0,15	8,1 78,5 180-210 8*-20	8,1 78,5 До 50 4*-6

*В конце срока эксплуатации силикагеля (через 2 года).

**Направление потока сверху вниз.

Расчетный срок службы загрузки адсорбента при работе в проектных параметрах - 2 года. Динамическая активность адсорбента по воде к концу срока снижается с 20 до 6,8 %.

При наличии избыточного давления сырьевого газа регенерацию можно вести с использованием неосушенного газа. В этом случае перед сепаратором С-1 часть газа отводится в печь, где греется, после чего подается в адсорберы. Отработанный газ после С-2 можно возвращать в поток сырьевого газа.

Газ месторождения Медвежье содержит некоторое количество тяжелых углеводородов (С₅₊). Последние в цикле адсорбции поглощаются адсорбентом и снижают его динамическую активность по воде за счет отработки части поверхности сорбента.

Первоначально в слое сорбента сорбируются как вода, так и углеводороды. Затем углеводороды вытесняются водой и сорбируются в последующих слоях адсорбента, т.е. происходит вытеснительная десорбция, которая и вызывает в дальнейшем проскок части углеводородов с осушенным газом. Однако наиболее тяжелые углеводороды, особенно ароматические, водой не вытесняются. Следует отметить, что часть тяжелых углеводородов из силикагеля не десорбируется при температуре регенерации 210-230 °С. Ввиду этого факта имеет место снижение активности силикагеля.

Важной характеристикой адсорбентов является также их механическая прочность. Ввиду разрушения адсорбента происходит изменение его гранулометрического состава. В итоге снижается активность сорбента, увеличиваются гидравлические потери в системе. Наряду с этим, необходимо отметить также теплопотери на установке, меньшие единичные мощности адсорберов (по сравнению с абсорберами), дефицитность сорбентов с высокой активностью и т. д.

В качестве проектных недостатков установки можно указать на следующие:

а) отсутствие в схеме установки рекуперативного теплообменника свежий газ регенерации - отработанный газ регенерации; из-за этого имеет место повышенный расход топливного газа на работу печей;

6) отсутствие эффективной фильтрации газа после адсорбции;

в) температура регенерации недостаточна для десорбции тяжелых фракций конденсата; по этой причине снижается динамическая активность адсорбента, что отрицательно влияет на показатели установки;

г) не предусмотрена полная регенерация отработанного адсорбента.

Наряду с этим необходимо отметить, что до настоящего времени не систематизированы данные об изменении потерь давления газа на установке по времени эксплуатации адсорбента, о гранулометрическом составе пыли адсорбента, уносимого с газом и ее количестве, составе и количестве конденсата извлекаемого в адсорбере и выделяемого в сепараторе С-2 и т.д.

В качестве адсорбента по проекту применялся мелкопористый силикагель фирмы BASF (ФРГ). Поскольку гранулы мелкопористого силикагеля трескаются и измельчаются при соприкосновении с капельной влагой, то в адсорбер в качестве предохранительного слоя засыпается влагостойкий адсорбент -крупнопористый силикагель марки В и слой муллита на входе газа в аппарат.

В адсорбер диаметром 2,6 м и высотой 6,3 м засыпается мелкопористый силикагель марки А в количестве 11 450 кг, высота слоя равна 3,05 м, крупнопористый силикагель марки В - 800 кг, высота слоя 0,35 м и муллит в количестве 350 кг при высоте слоя 0,15 м, который представляет собой твердые частицы, близкие по форме к сфере диаметром 7-40 мм.

Назначение слоя - обеспечение равномерного распределения газа по сечению аппарата. Общая засыпка адсорбера до 15 000 кг. Расчетный срок службы загрузки адсорбента при работе в проектных параметрах 2 года.

Как выяснилось в процессе эксплуатации, свежий силикагель имеет динамическую активность по воде до 21 %, а в конце срока эксплуатации до 5-11 % мас. по разным УКПГ. Длительность фазы адсорбции колеблется от 12 ч до 3-5 сут (при малых расходах газа и температурах). Время регенерации адсорбента колеблется от 8 до 16 ч. Охлаждение адсорбера заканчивается за 3-4 ч.

В начале цикла адсорбции 50-75 % времени осушка осуществляется до остаточного содержания влаги 3-15 ррm, что соответствует влагосодержанию газа 0,004-0,01 г/м³, и при давлении 5,5 МПа.

Точка росы газа по воде достигается минус 43-35 °С. В конце цикла иногда точка росы возрастает до минус 5 °С, но благодаря работе адсорберов на различных этапах цикла осушки на УКПГ обеспечивается устойчивая глубина осушки смеси газов до точки росы минус 20 °С.

В процессе эксплуатации силикагеля происходит его растрескивание, истирание, что ведет к увеличению перепада давления в адсорберах. К концу срока работы адсорбента перепад давления возрастает до 6—8 кг/см² против проектной цифры 1,68 кг/см². Средний эквивалентный, диаметр зерен силикагеля снижается в конце периода эксплуатации с 3,2-3,8 мм (первоначально) до 1 мм.

На практике имеет место также вынос частиц адсорбента с газовыми потоками. Попадая на лопатки компрессора, пыль со временем выводит его из рабочего состояния. По этой причине имеет место регенерация адсорбента при более низких давлениях (с использованием осушенного газа). Газ регенерации после сепарации в С-2 возвращается в поток осушенного газа, для чего необходимо поддерживать соответствующие давления потоков. Ввиду этого точки росы товарного газа по воде и углеводородам несколько повышаются.

Обследования показали, что средний срок службы адсорбента на различных УКПГ разный и отличается иногда в 2 раза. Различия в сроках работы объясняются различной нагрузкой и состоянием технологии. Средний срок службы сорбента можно принять равным 2,5 года. Количество осушенного газа за время эксплуатации составляет 3,0—3,5 млрд. м³ на один адсорбер.

Расчетная динамическая активность сорбента от 7 до 14,3 % по воде. По истечении 2,5 лет адсорбент перегружается; при отсутствии импортного силикагеля он заменяется отечественным силикагелем марки КСМ.

Как было уже указано, газ месторождения Медвежье содержит некоторое количество тяжелых углеводородов (С₅₊). Последние в цикле адсорбции поглощаются адсорбентом и снижают его динамическую активность по воде за счет отработки части поверхности сорбента.

Опыты, проведенные В.П. Лакеевым, показали, что наличие конденсата в газе снижает влагоемкость адсорбента в 1,32 раза. Точка росы чистого метана на 18-20 °С ниже, чем при осушке газа, содержащего тяжелые углеводороды.

Первоначально в слое сорбента сорбируются как вода, метанол, так и углеводороды. При длительном цикле адсорбции до проскока влаги метанол вытесняется молекулами воды почти полностью в осушенный газ и частично вытесняются тяжелые углеводороды, которые сорбируются в последующих слоях адсорбента, т.е. происходит вытеснительная десорбция, которая и вызывает в дальнейшем проскок части углеводородов с осушенным газом. Поэтому в конце фазы осушки точка росы по углеводородам выше, чем точка росы по воде.

Содержание тяжелых углеводородов в газе, прошедшем через адсорберы, изменяется от 0,03 (в начале цикла сорбции) до 0,14 см³/м³ (в конце цикла). Однако наиболее тяжелые углеводороды, особенно ароматические, водой не вытесняются. Следует отметить, что часть тяжелых углеводородов из силикагеля не десорбируется при температуре регенерации 210-230 °С. Ввиду этого факта имеет место снижение активности силикагеля.

Таким образом, чтобы выделить из газа в процессе осушки какие-либо компоненты, например, метанол или углеводороды, необходимо работать на укороченных циклах в фазе адсорбции.

Испытания показали, что емкость силикагеля по С₇ -С₁₀ сопоставима с емкостью по воде, а начиная с С₁₁ и выше - резко падает.

В условиях регенерации силикагеля из-за низких температур (до 220 °С) тяжелая часть конденсата частично остается в порах сорбента. Это снижает поглотительную способность силикагеля на 8-12 %.

В табл. 2.21 приведены анализы конденсата из входного сепаратора и сепаратора газа регенерации. Анализ показывает, что при существующих параметрах процесса не обеспечивается глубокая регенерация силикагеля, наиболее тяжелые углеводороды (фракция 303-340 °С) остаются на адсорбенте.

Анализируя данные многоцикловой работы силикагелевой осушки газа на месторождении Медвежье, ориентируясь на худшие условия эксплуатации, можно принять наиболее оптимальный режим процесса: фаза осушки - 12 ч, регенерации -8 ч, охлаждения - 4 ч; срок службы силикагеля 2,5 года; адсорбционная способность силикагеля, равная 7 % мас.

В настоящее время перед установками осушки производится компримирование газа. Осушенный газ со всех УКПГ подается на головную компрессорную станцию (состоит из 4-х цехов), где дожимается до давления 65-76 ата и подается в магистральный газопровод.

На всех адсорбционных установках обеспечивается осушка газа до требований отраслевого стандарта ОСТ 51.40—83.

По мере снижения давления газа в настоящее время и в перспективе на газодобывающем комплексе Медвежье обеспечивается по возможности поддержание добычи газа. Снижение давления приводит к значительному изменению других параметров установки:

· увеличению суммарной нагрузки по влаге (выше проектной по отдельным установкам до 2000 г.);

· увеличению линейных скоростей газа и температур на осушке;

· значительному увеличению линейных скоростей в схеме регенерации и оборудовании регенерации;

· невозможности обеспечения циркуляции газа регенерации по существующей схеме; в настоящее время отбор газа регенерации осуществляется на выходе из УКПГ и сбрасывается на вход ДКС;

· из-за необходимости поддерживать и даже несколько увеличивать расход газа регенерации при снижении давления происходит значительный рост перепадов давления в схеме; в дальнейшем необходимо сделать реконструкцию схемы с отбором сырого газа до ДКС и сбросом его до осушки (с компрессорами).

В целом при эксплуатации адсорбционных установок имеют место следующие проблемы:

· увеличение перепада давления по мере "старения" адсорбента; путем периодической высыпки адсорбента и его очистки от мелких частиц можно устранить этот недостаток;

· трудности в управлении процессом, особенно при переходе с одного цикла на другой;

· образование пыли в системе из-за разрушения адсорбента; последнее происходит также ввиду низкой эффективности входного сепаратора: в адсорбер попадает капельная жидкость;

· теплопотери на установке,;

· меньшие единичные мощности адсорберов (по сравнению с абсорберами);

· большие не производительные затраты на рециркуляцию отработанного газа регенерации и т.д.

Дата добавления: 2015-07-24