Влияние давления на процесс массопередачи при абсорционной осушке газа на Песцовой площади

Аннотация: приводятся результаты работы установки комплексной подготовки газа при различных давлениях и температурах на Песцовой площади Уренгойского месторождения.
Abstract: the results of the operation of a complex gas treatment unit at various pressures and temperatures on the Pestsovaya area of the Urengoy field are presented.
Ключевые слова: природный газ, подготовка газа, абсорбция, диэтиленгликоль.
Keywords: natural gas, gas preparation, absorption, diethylene glycol.
Крупнейшим газовым месторождением России является Уренгойское. Его основные запасы приурочены к верхней части покурской свиты, в которой выявлены Уренгойская, Ен-Яхинская, Песцовая, Западно-Песцовая газовые залежи. Разработка Песцовой залежи выполняется с технологией абсорбционной осушки для подготовки природного газа. В качестве абсорбента применяется диэтиленгликоль (ДЭГ), а ингибитором гидратообразования - метанол. Установка осушки газа состоит из восьми рабочих и двух резервных ниток с производительностью по 8 - 10 млн. м3/сут, при рабочем давлении 8,0 - 10,4 МПа.
Для всех газовых месторождений является характерным постепенное снижение давления и температуры в разрабатываемых залежах [1]. На начальном этапе разработки, когда пластовое давление высокое, его хватает на потребности внутрипромыслового транспорта, функционирования системы подготовки и подачи природного газа на прием магистрального газопровода. Но по мерее увеличения накопленного отбора и снижение пластового давления и температуры в залежи, ставиться вопрос о возможности дальнейшего эффективного функционирования технологического промыслового комплекса. На это, в качестве технологического отклика, предусматривается ввод в эксплуатацию дополнительного оборудования (компрессоры, теплообменники, и т.д.), вплоть до полной модернизации системы подготовки [2, 3]. В связи с этим, важным является определение коридорных условий, при которых функционирование системы подготовки будет осуществлять без отклонений от технологических требований [3].
Для оценки степени влияния давления и температуры на технологические параметры работы абсорберов, и соответственно на качество осушки природного газа, были собраны выборка технологических параметров эксплуатации установки комплексной подготовки газа (УКПГ) Песцовой площади за 2019 год.
Сравнение технологических параметров показывают, что естественное снижение рабочего давления в абсорбере при постоянной температуре контакта “газ-гликоль” на его тарелках способствует увеличению кратности циркуляции абсорбента и увеличению температуры низа колонны регенерации для сохранения требуемого качества подготовки газа по температуре точки росы (менее минус 20°С) (рис.1). При этом увеличивается содержание воды в насыщенном абсорбенте, который поступает на регенерацию.
Рис.1 – Зависимость рециркуляции абсорбента от давления
В каждом из выбранных случаев, при приведенном минимальном значении давления в абсорбере, значение температуры точки росы осушенного газа приближается к нижнему допустимому значению. При этом температура низа колонны регенерации насыщенного водой абсорбента достигает плюс 160 °С, которое находится в непосредственной близости к температуре термодеструкции ДЭГа (рис.2).
Рис.2 – Зависимость значения точки росы от давления
Изменение давления оказывает более существенное влияние на качество регенерации абсорбента чем изменение температуры низа десорбера. Так изменение абсолютного значения давления в десорбере с 0,04 МПа до 0,10 МПа приводит к снижению содержания гликоля в регенерированном абсорбенте в среднем на 2,5 % масс. при повышении температуры низа десорбера до значения близкого к температуре термодеструкции ДЭГа (рис.3).
Рис.3 – Зависимость концентрации регенерированного абсорбента от давления регенерации
При постоянных технологических параметрах эксплуатации абсорбера (рабочее давление, температура контакта “газ-гликоль” на тарелках, кратность циркуляции) температура точки росы осушенного газа приближается к минимальному допустимому значению (рис.4).
Рис. 4 – Зависимость точки росы осушенного газа от давления регенерации
Результаты исследования показали, что плавное снижение рабочего давления в абсорбере является основной причиной постоянно изменяющегося режима работы абсорбера. Требуемое остаточное содержание воды в регенерированном абсорбенте для качественной подготовки природного газа зависит от влагосодержания пластового газа и эффективности массопередачи паров воды из добываемого пластового газа в фазу гликоля на тарелках абсорбера, которое определяется рабочим давлением абсорбера, температурой контакта “газ-гликоль” и кратностью циркуляции абсорбента.
Можно сделать вывод, что плавное снижение давления пластового природного газа, поступающего в абсорбер, приводит к необходимости постоянного повышения кратности циркуляции абсорбента и сокращения остаточного содержания воды в регенерированном абсорбенте для обеспечения требуемого качества подготовки природного газа перед магистральным транспортом. При давлении в 5,4 МПа, значение точки росы составило осушённого газа по воде составило минус 19 °С, кратность циркуляции составила 6,7 г/тыс. м3 газа, а температура блока сепарации составила 160 °С.
С точки зрения технологической эффективности, наиболее оптимальным является режим работы с давлений в интервале 6,5 - 8,6 МПа. Снижение давления с 6,5 до 5,4 МПа оказывает существенное негативное влияние на процесс абсорбции, что проявляется в снижении концентрации насыщенного абсорбента до 92,56 %, и точки росы газа по воде до минус 19 °С.
Проблема снижения давления может решаться путем ввода в эксплуатации дожимных комплексов непосредственно как перед входом в абсорбер, так и в начала технологического УКПГ [4]. Это позволит поддерживать эффективность массопередачи паров воды из пластового природного газа в фазы гликоля на тарелках абсорбера на постоянном уровне при изменении основных технологических параметров работы блока абсорбции и регенерации абсорбента в узком диапазоне
Список литературы:
1. Жданова Н.В. Осушка углеводородных газов / Н.В. Жданова, А.Л. Халиф. – М.: Химия, 1984. – 189 с. – Текст : непосредственный.
2. Али А.А. Возможность и оценки повышения эффективности абсорбционной осушки природного газа гликолями / А.А. Али, М.С. Рогалев, Р.З. Магарил – Текст : непосредственный // Известия вузов. Нефть и газ, 2013. – № 3. – С. 74–76.
3. Технология переработки природного газа и конденсата: Часть 1 / В.И. Мурин, Н.Н. Кисленко [и др]; Справочник: В 2-х ч. – М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002. - 517 с.: ил. – Текст : непосредственный.
4.Бекиров, Т.М. Технология обработки газа и конденсата / Бекиров Т.М., Ланчаков Г. А. - М.: Недра, 1999. - 596 с. – Текст : непосредственный.