Анализ литературы Терпугова Н.А. ЭММА-11. Автоматизация системы очистки технологического газа на компрессорной станции
 Скачать 4.26 Mb.
|
|
Терпугова Наталья ЭММА-11. Анализ научно-технической информации Тема работы: Автоматизация системы очистки технологического газа на компрессорной станции. 1.Описание технологии
В работе будет необходимо: описание процесса очистки газа, определение необходимых параметров, а также аэродинамических характеристик сопротивления, температуры очистки технологического газа Установки очистки газа - это комплекс сооружений, оборудования и аппаратуры, предназначенный для отделения от поступающих из промышленного источника газа или превращение в безвредное состояние веществ загрязняющих атмосферу (подразделяются на газоочистные и пылеулавливающие). Газоочистное оборудование характеризуется величиной аэродинамического сопротивления, технологическими условиями очистки (температура). Влажность газового потока, дисперсность и плотность пыли. Способность ее к коагуляции и гидратации, заряд частиц пыли, физико-химические свойства примесей, пожаро- и взрывоопасность. Объемный расход очищаемого газа, метало- и энергоемкостью, расходом орошающей жидкости, себестоимостью очистки 100 м3 газа. Основные требования к эксплуатации газоочистного оборудования состоят в следующем: - надежная и бесперебойная работа на проектных показателях; - все установки очистки газа должны быть зарегистрированы в органах Минприроды РБ, иметь паспорт, журнал учета работы и неисправностей; - установки должны подвергаться проверке на эффективность периодически (не реже одного раза в год) с оформлением соответствующего акта. В соответствии с ГОСТ 12.2.043-80 пылеулавливающее оборудование в зависимости от способа отделения пыли от газовоздушного потока делится на сухое, когда частицы пыли осаждаются на сухую поверхность, и мокрое, когда отделение частиц пыли производится с использованием жидкостей), металло- и энергоемкостью, расходом орошающей жидкости, себестоимостью очистки 100 м3 газа и др. В соответствии с ГОСТ 12.2.043-80 пылеулавливающее оборудование в зависимости от способа отделения пыли от газовоздушного потока делится на сухое, когда частицы пыли осаждаются на сухую поверхность, и мокрое, когда отделение частиц пыли производится с использованием жидкостей. Таблица 1 - Приводятся сравнительные параметры работы УКПГ с установкой 3S-сепарации и без нее.  2 Общая информация и компоненты состава системы
В работе будет необходимо: Необходимо отметить влияние состава газа на сложность его подготовки и переработки. В углеводородных газах содержатся значительное количество кислых компонентов газов, паров воды, механические примесей, соли, малые количества нефти и углеводородного конденсата. Содержание влаги в газах отрицательно сказывается на процессах их переработки, ухудшаются основные технико-экономические показатели (ТЭП) работы установки и транспортировки, где выпадение водяного конденсата в трубах приведет к образованию кристаллогидратов. В присутствии кислых компонентов водяные пары способствуют возникновению активных коррозионных процессов. Наличие сероводорода (H2S) и диоксида углерода (CO2) в составе газа увеличивают содержание паров воды, присутствие азота (N2) – уменьшает их. Жидкие включения конденсата в газах затрудняют работу установок осушки и низкотемпературной переработки газа. Таким образом одной из важных стадий переработки газа является его предварительная подготовка. Очистка углеводородных газов от кислых компонентов и инертных газов, а также паров воды затрудняющих процессы переработки, проводится с помощью: – адсорбции; – абсорбции; – каталитических методов; – мембранной технологии.  Таблица 2 – Сравнительная характеристика аминовых абсорбентов    Рисунок 1 - Производительность мембранных установок очистки газа от кислых компонентов
Для работы будет необходимо: Решение задачи об аномальной сепарации примеси в гидродинамическом течении с распадом вихря. В этой работе наблюдалась аномальная сепарация однородной примеси (дыма) в закрученном потоке ограниченного объема (цилиндр, у которого вращалось дно). Путем прямого численного моделирования показано, что кинематического разделения пассивной примеси, о котором говорилось в упомянутой работе нет. Тем не менее можно получить значительную сепарацию примеси, если "включить" коротко действующие приповерхностные силы, природа которых не так существенна, как их наличие. Эта задача имеет тесную связь с изучением свойств нестационарной вихревой структуры, сопутствующей процессам энергоразделения в вихревой трубке Ранка. Для исследования свойств вихревых структур, возникающих при течении жидкости в канале, была предпринята попытка изучить типы вихревых течений в условиях, когда наиболее опасными оказываются трехмерные возмущения и теорема Сквайра не выполняется. С этой целью была исследована задача о течении проводящей жидкости в кольцевом канале при наличии продольного магнитного поля. В рамках полных нестационарных уравнений магнитной гидродинамики прямым численным моделированием изучалось МГД течение при значениях чисел Re=18000, Ha=45 Численная схема была подвергнута подробному тестированию и установлено, что исследованное явление спонтанного возникновения вращения не может быть объяснено конечно-разностной аппроксимацией рассчитываемых магнитно-гидродинамических полей, а представляет собой физическое явление, которое, в принципе, можно наблюдать в опытах. 3. Описание систем очистки, а так же анализ методов.
В работе будет необходимо: Необходимо описать процесс работы вихревого пылеуловителя ВИП конструкции. Подбор технического решения предусматривает многоступенчатую очистку газа. Разработан и успешно испытан на различных предприятиях вихревой пылеуловитель с двухступенчатой системой пылеочистки.  Рисунок 2 - Вихревой пылеуловитель ВИП 1 – корпус аппарата; 2 – осевой вывод очищенного газа; 3 – ввод вторичного очищаемого потока газа; 4 – тангенциальный патрубок; 5 – тангенциальный патрубок ввода первичного очищаемого потока газа; 6 – прямой участок; 7 – криволинейное завихряющее колено; 8 – винтовой завихритель; 9 – оконечный прямой участок; 10 – отбойная конусная шайба; 11 – цилиндроконический пылесборник; 12 – тангенциальный патрубок рециркуляционного вывода газа; 13 – патрубок выгрузки уловленной пыли; 14 – выходное отверстие; 15 – нижнее основание отбойной шайбы; 16 – нижний конец корпуса; 17 – кольцевой зазор; 18 – цилиндрический короб; 19 – радиус поворота оси криволинейного завихряющего колена; 20 – люк осмотра; 21 – сепарационное пространство. В конструкциях вихревых пылеуловителей традиционным является вертикальное исполнение корпуса. Для установки в помещениях с небольшой высотой предложена конструкция горизонтального коллекторапылеуловителя. В нижней части аппарата для ввода запыленного газа располагаются дополнительные патрубки, которые устанавливаются тангенциально к корпусу по его образующей. При этом необходимо выполнение следующего условия – площадь живого сечения патрубка осевого ввода пылегазовой смеси должна быть меньше или равна суммарной площади живого сечения дополнительных тангенциальных патрубков.
В работе будет необходимо: Провести анализ сепаратора, посмотреть изменения их основных характеристик. Таблица 3 - Результаты испытаний системы «Поток» на газоконденсатной скважине  В таблице 3 - Qг.с. – расход газа сепарации, Qк.ст. – расход стабильного конденсата. Это приводит к импульсному характеру движения с чередованием порций газа и порций газожидкостной смеси через сужение и к появлению мощных флуктуаций перепада давления. Периоду следования газового потока через сужение будет соответствовать широкий спектр турбулентности (в силу турбулизации на сужении, на стенках датчика, выступающего в поток). В моменты инжекций порций жидкости в системе появляется дополнительный импульсный сигнал перепада давления на сужении. Так как спектр импульсного сигнала имеет характерный максимум в низкочастотной области, то можно полагать, что суммарный спектр сигнала флуктуаций давления в большей степени изменится (возрастет) в низкочастотной области. Очевидно, что большие порции жидкости будут приводить к большему увеличению мощности спектра в низкочастотной области.
В работе будет необходимо: Произвести анализ эффективности газосепараторов с вихревыми контактными устройствами по очистке природных и технологических газов от мелких капель.  Таблица 4 – Эффективность зазосепараторов  Рисунок 6 -Концентрация частиц и фрикционная эффективность сепарации. Приведенные уравнения математической модели использовались при расчете газосепараторров с вихревыми контактными устройствами по очистке природных и технологических газов от мелких капель. На рисунке 6 приведена фракционная эффективность удаления аэрозольных частиц из природного газа сеноманской газоносной толщи, содержащего 5% влаги. На графике видно, что довольно высокая эффективность очистки наблюдается для частиц размером более 3 мкм. Внедрение газосепараторов на промышленных установкак показало правильность расчетов и выбранных научно-технических решений.
В работе будет необходимо: Процессы выделения газа и образования пузырьков при кипении воды - явления схожие; в первом случае образование и рост пузырьков происходят при снижении давления (при постоянной температуре) до давления насыщения, во втором - при постоянном давлении, но с увеличением температуры воды до температуры кипения. В обоих случаях давление насыщения и температура жидкостей связаны пропорциональной зависимостью. В отличие от воды состав выделяющегося из нефти газа сложный, содержит до 70-80 % метана и других производных гомологического ряда. Для упрощения расчетов можно предположить, что пузырек газа в нефти состоит из метана.
В работе будет необходимо: Исследование инструкции пылеуловителей работа которых основана на сочетании водном аппарате центробежной инерционной сепарации пылеуловителя. При скоростях газопылевого тока в рабочих зонах пылеуловителя, составляющих от 10 до 20 м/с, что как минимум в 4- 5 раз превышает скорости в промышленных циклонах. Пылеуловители приведенных конструкций позволяют не только очищать воздух от пыли, но и классифицировать её. Теоретические и экспериментально установлено, что центробежно-инерционном пылеуловителе (ЦИП) процесс деления пыли происходит в разных рабочих зонах в результате: 1) закрутки газопы левого потока; 2) концентрирования пыли и формирования слоя твердой фазы на стенке корпуса под действием центробежной силы; 3) вывода частиц из сепарационной зоны за счет отставания более инерционных частиц мелкодисперсных твёрдых частиц или конденсированной фазы (К-фазы) от газатпри развороте газового потока Представлены результаты исследования пылеулавливания в одном- ступенчатом и двухступенчатомаппаратах. Как видно на Рисунке 7: при длине экрана п меньше этой величины или превышающей ее наблюдается снижение степени очистки һ. При дальнейших испытаниях на других материалах и при других диаметрах аппаратов соотношения их к размерам экрана подтвердили полученный результат.  Рисунок 7 – Зависимость степени очистки газового потока от высоты экрана ЦИП Анализ проведенных исследований показал, что при высоте вертикального цилиндра (экрана) 180 мм с увеличением скорости во входном патрубке эффективность пылеулавливания первой ступени увеличиваяется с 85 до 88 %; таким образом, разгружается вторая ступень. Анализируя работу двухступенчатого пылеуловительля, следует отметить, что он является представителем новойго поколения пылеулавливающих аппаратов, с помощью которых решаются вопросы высокоэффективной очистки газов от мелкодисперсной пыли, а также возможность параллельного проведения такого процесса, как классификация пыли на фракции. Анализируя работу центробежно-инерциклонного пылеуловителя, следует отметить, что благодаря уменьшению вторичного пылеуноса процесс пылеулавливания в данном аппарате более чем в 1,5 - 2 раза эффективнее разделения пылевоздушных смесей в обычном циклоне, и степень очистки в зависимости от дисперсности и плотности улавливаемой пыли составляет от 75 до 98 % для различных мелкодисперсных аэрозолей твердой конденсированной фазы.
В работе будет необходимо: Сравнение существующих и новых технологических схем и оборудования дожимных насосных станций (ДНС) и установок сепарации газа, нефти и воды. Технологией предусмотрена выгрузка шлама. Отмечены особенности нестандартного оборудования: коллекторных депульсаторов, сепараторов смеси газ-жидкость-шлам, приведены фактические и расчетные параметры нефтепромысловых установок, результаты технико-экономической оценки разных компрессорных установок для сжатия газа концевых ступеней сепарации, а также результаты расчета транспорта газа .
В работе будет необходимо: Произвести выбор технических решений, обеспечивающих его эффективность в широком диапазоне расходов входящей смеси, различной степени ее обводненности, что, в свою очередь, позволяет обеспечить высокие технические и экономические показатели лежит в основе разработанного устройства. В ходе проектирования устройства значительное внимание было уделено актуальным вопросам ресурсосбережения и энерго эффективности устройства: в качестве топлива используется нефтяной растворенный газ; тепловая нагрузка устройства на нагрев сырой нефти, в зависимости от ее обводненности и производительности обсаженной скважины оптимизируется. Экспериментальный стенд для проверки предположения о возможности увеличения линейного перемещения потока в разработано устройство. Определены коэффициенты для гофрированных определены коэффициенты для гофрированных пластинчатых сопел.
Для работы необходимо: Регулярность контроля качества газа. Учет производительности полей осуществляется схеме скважин который не дает точных данных о состоянии процесса в каждом конкретном хорошо в режиме реального времени. Это, в свою очередь, приводит к несоблюдению требованиям государственного стандарта ГОСТ R 8,615-2005, что устанавливает общий метрологический и Технические требования к измерению количества сырой нефти Предлагаемый алгоритм автоматической защиты, основанный на Анализ характеристики расхода головы, обеспечивает своевременное сигнализация оператору при необходимости выполнить гладкий. Отключение процесса, тем самым уменьшая риск несчастных случаев на трубопроводе. Кроме того, он включает в себя правильный контроль доступа на различные группы пользователей, к данным и функциям на сервере и клиентские приложения. Автоматизированная система управления обеспечивает Автоматическое обслуживание оптимального технологического режима контролируемый процесс и операционная обработка большого Количество сигналов через серверы ввода / вывода.
Для работы необходимо: Сепарация газа начинается в скважинных условиях и продолжается до сдачи потребителю уже товарной нефти. Остаточное содержание в нефти легких углеводородов контролируется по величине давления насыщенных паров (ДНП). Цели и задачи: o обоснование давления на первой ступени сепарации, обеспечивающего максимальный выход отсепарированного газа; o cовместное решение уравнений Д.Л. Катца и Д.Г. Стокса с целью выбора газосепаратора для месторождений с высоким газовым фактором. Результаты 1. По методу Д.Л. Катца обоснована величина давления на первой ступени сепарации, рассчитан газовый фактор установки. 2. Определены параметры горизонтального газосепаратора по универсальной формуле Д.Г. Стокса по результатам разгазирования пластовой нефти при оптимальном давлении на первой ступени сепарации. Для двухступенчатой сепарации нефтегазоконденсатных месторождений определено давление на первой ступени, позволяющее максимально сохранить углеводороды в жидкой фазе. Совместное применение методик Д.Л. Катца и Д.Г. Стокса дает возможность выбирать габариты емкостного оборудования и оценивать вязкость попутного нефтяного газа в условиях сепаратора при отсутствии этой важной информационной составляющей расчетной методики.
В работе будет необходимо Ухудшение физико-химических свойств нефти, повышение требований к качеству сдаваемой продукции заставляет изменять и совершенствовать конструкции газовых сепараторов. Можно выделить следующие тенденции совершенствования работы нефтегазовых сепараторов: 1. Введение новых элементов в конструкцию сепаратора или модернизация уже существующих; 2. Применение методов автоматизации; 3. Технические решения, направленные на решение основных проблем при работе нефтегазовых сепараторов; 4. Повышение качества разделения водонефтяной смеси. Устройство содержит корпус газосепаратора, состоящий из гидравлически связанных первой и второй камер, разделенных перегородкой. Первая камера соединена с входом газовой смеси и выходом воды, вторая – с выходом, а корпус – непосредственно с выходом газа. Управление процессом сепарации осуществляется входным вентилем нефтегазовой смеси, газовым вентилем, насосами воды и нефти на основании показаний датчиков уровня жидкости, давления жидкости, давления газа и температуры.  Рисунок 8 – Трехфазный горизонтальный газосепаратор с температурной коррекцией измерения плотности нефтесодержащей смеси Эффективность работы газодобывающего предприятия определяется успешной реализацией технологических процессов, поэтому разработка улучшенных конструкций аппаратов за счет их модернизации на сегодняшний день является актуальным и перспективным направлением. |