ДОКЛАД. 3-лекция. Перспективные направления газовой промышленности.. Лекция. Перспективные направления газовой промышленности

• Название: Лекция. Перспективные направления газовой промышленности
• Анкор: ДОКЛАД
• Дата: 08.11.2022
• Размер: 1.31 Mb.
• Имя файла: 3-лекция. Перспективные направления газовой промышленности..docx
• Тип: Лекция; #775760
• страница: 1 из 3

3-лекция. Перспективные направления газовой промышленности.
План занятия. Применение газов. Методы переработки газов. Поточные схемы газоперерабатывающих заводов, основные продукты первичной переработки природных газов



Перспективные направления газовой промышленности

1.Физические методы переработки природных углеводородных газов подготовка газов к переработке

Природные и попутные нефтяные (иначе нефтепромысловые) углеводородные газы являются ценным сырьем для производства топлив и сырья для нефтехимического синтеза. Основные продукт первичной переработки этих газов — газовый бензин, сжиженные и сухие газы, технические индивидуальные углеводороды: пропан, изобутан, н-бутан, пентан. Переработка природных и попутных нефтяных газов осуществляется на газоперерабатывающих заводах, которые строятся на крупных нефтяных и газовых промыслах Для улучшения качества продуктов и условий эксплуатации оборудования газоперерабатывающих заводов углеводородные газы предварительно подвергают очистке от механических примесей (взвешенных частиц пыли, песка, продуктов коррозии газопроводов и т. д.), осушке и, наконец, очистке от сероводорода и двуокиси углерода.

На промыслах нефть из скважин поступает в трапы высокого, среднего и низкого давления, где за счет перепада давления из нее выделяются растворенные газы и отводятся на газоперерабатыва­ющий завод. Нефть далее подается в резервуары, отстаивается в них от основной массы воды, после чего направляется на стабилизацию т. е. извлечение. легких компонентов: этана, пропана, бутанов и ча­стично пентанов. Стабильную нефть перекачивают на нефтепере­рабатывающий завод, а выделенные газы стабилизации служат дополнительным сырьем газоперерабатывающих заводов.

Очистка от механических примесей

Очистка природных газов от механических примесей осуще­ствляется главным образом с помощью механических устройств. Различают методы сухой и мокрой газоочистки. Для сухой очистки применяются сухие пыле­уловители: циклоны, осудительные аппараты электро­фильтры. Действие циклопа (рис. 68) основано на исполь­зовании центробежной силы, возникающей вследствие сво­да загрязненного газа с по­вышенной скоростью по каса­тельной к аппарату и после­дующего его движения по спирали. Пыль, отбрасыва­емая центробежной силой к стенкам циклона, выводится через нижнее отверстие в бункер, а очищенный поток газа выходит по централь­ной трубе циклона. При вра­щении на частицу пыли дей­ствует центробежная сила:





где π — 3,14

r - радиус частицы, м;

ρ - плотность частицы, кг/м³;

ω_о - окружная скорость движения газа в циклоне, м/сек;

g - ускорение силы тяжести, м/сек;

R — радиус циклона, м.

Из формулы видно, что центробежная сила тем больше, чем меньше радиус циклона. При большом количестве подлежащего очистке газа устанавливают группы циклонов по 4—8 штук. При­меняются также циклоны батарейного типа, объединяющие в одном агрегате от нескольких десятков до сотен циклонов.

О степени очистки газа в циклонах судят по коэффициенту очи­стки γ_оч и представляющему отношение массового количества уловленной в аппарате пыли к массовому количеству пыли, входящей в аппарат за одно и то же время (в %):



где G_ул - количество уловленной в аппарате пыли;

G_BX и С_вых — соответственно количества пили входящей в аппарат и выходящей из него.

Коэффициент очистки зависит от размеров частиц пыли и диа­метра циклона. Значения 7оч (в %) Для циклонов НИИОгаз приведены ниже:



Осадительный аппарат представляет собой вертикальный или горизонтальный пустотелый цилиндр диаметром 0,5—1,5 м. Работа его основана на том, что в результате резкого уменьшения скорости движения газа частицы пыли под действием силы тяжести оседают на дно. Скорость оседания частиц может быть выражена уравнением Стокса:



где w — скорость оседания частиц пыли, см/сек;

d — диаметр частиц пыли, сад;

γ₁ и γ₂ - плотности соответственно частицы пыли и газа, г/см³;

g — ускорение силы тяжести, см/сек²;

η - динамическая вязкость газа, г/ (см . сек).

При повышении давления в осадителе увеличивается плотность и вязкость газов и, следовательно (см. уравнение Стокса), пони­жается скорость осаждения частиц. С повышением температуры в пылеуловителе уменьшается плотность и возрастает вязкость газа, однако изменение вязкости влияет меньше, чем изменение плот­ности, так что в результате скорость осаждения увеличивается. Таким образом, оптимальными условиями осаждения твердых частиц в осадительном аппарате являются пониженное давление и повы­шенная температура. Наиболее эффективная очистка газа от пыли достигается в элек­трофильтрах. Действие их основано на ионизации газа, т. е. расщеплении его молекул на положительно и отрицательно заряженные ионы, которое движутся к противоположно заряженным электродам. При повышении разности потенциалов между электродами до не­скольких тысяч вольт кинетическая энергия ионов и электронов настолько возрастает, что при соударениях они расщепляют встреч­ные молекулы на ионы и газ полностью ионизируется. При этом наблюдается слабое свечение газа («корона») вокруг проводника, который носит название коронирующего электрода. Ионы, имеющие тот же знак, что и коронирующий электрод, движутся к другому, осадительному электроду, который обычно соединен с положительным полюсом. При движении в запыленном газе отрицательные ионы сообщают заряд пылинкам и увлекают их к осадительным электро­дам. Частицы пыли отдают свои заряды осадительному электроду и опускаются под действием собственной тяжести или сбрасываются при встряхивании. Электрофильтры работают только на постоянном электрическом токе высокого напряжения (40—75 кв). Для повы­шения электропроводимости пыли и таким образом улучшения ее осаждения газ увлажняют. Имеются трубчатые и пластинчатые электрофильтры. Степень очистки газа в них колеблется от 90 до 98%. Мокрая газоочистка основана на тес­ном контакте потока запыленного газа с жидкостью (минеральным маслом). При этом твердые частицы удерживаются жид­костью. Для мокрой газоочистки при­меняют скрубберы, мокрые циклоны, вра­щающиеся промыватели и др. Скорость газа в свободном сечении скруббера может быть равной 0,5—1,5 л/сек. Скрубберы этого типа относятся к аппаратам средней степени очистки (80—90%). Более эффек­тивны барботеры с колпачковыми распре­делителями. Скорость газа в них не превы­шает 0,25—0,35 м/сек, и масло интен­сивно перемешивается с газом. Образуется большой объем пены, отчего эти аппа­раты получили название пенных.



Пенные аппараты улавливают 98—99% пыли с диаметром частиц более 5 мк и 75—80% — с размером частиц менее 5 мк. Устройство однополочного пенного аппарата показано на рис. 69.

Низкотемпературная сепарация (НТС)

Природный газ выносит из скважин взвешенную капельную жидкость (газовый конденсат, воду) и мелкие частицы горной породы, т.е. газ представляет собой дисперсную систему с дисперсной жидкой и твердой фазами. Отделение жидких дисперсных фаз от газа проводится с помощью процесса низкотемпературной сепарации (НТС).

На начальных этапах эксплуатации газоконденсатных мес­торождений давление на входе в установки НТС значительно превышает давление, необходимое для подачи в магистральные трубопроводы. Избыточное давле­ние газа используется для получения низких температур, не­обходимых для отделения конденсата методом низкотемпера­турной сепарации.

Низкотемпературной сепарацией называют процесс из­влечения жидких углеводородов из газов путем однократной конденсации при пониженных температурах от -10 до –25^оС с газогидромеханическим разделением равновесных газовой и жидкой фаз.

Особенностью извлечения жидкой фазы из газа с помощью сепарационных устройств является то, что по мере сепарации изменяются размеры капель взвешенной влаги (их дисперсность). Так, на входном участке диаметр капель в потоке газа колеблется от 100 до 1000 мкм (в среднем около 700-800 мкм), и может присутствовать пленочная жидкость. После первой ступени сепарации в потоке остаются капли диаметром от 30 до 150 мкм, а после второй ступени в газе присутствуют самые мелкие капли – от 1 до 30-50 мкм (в зависимости от конструкции предыдущего сепаратора).

На выходе из первой ступени суммарное содержание дисперсной жидкой фазы не должно превышать 350 мг/куб м газа.