Исследование процесса подготовки газа и газового конденсата

Объектом исследования является технология низкотемпературной сепарации газа.
Цель работы – разработка и анализ вариантов модернизации установки низкотемпературной сепарации (НТС) газа и газового конденсата для повышения эффективности работы установки путем моделирования с использованием программного продукта UniSim Design R460. В результате исследования была разработана расчетная модель рекомендуемого к эксплуатации варианта установки НТС, найден оптимальный технологический режим работы установки. Основной метод, применяемый в работе – метод математического моделирования. Модель объекта строились с учетом физико-химических закономерностей протекания процесса. Областью применения модели является нефтегазовая промышленность.

Введение …………………………………………………………………………………………… 14
I. ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ………………………………………………………….. 16
1. Новые технологии переработки природного газа ……………………………. 16
1.1 Мембранные технологии «ТЕГАС» для подготовки
углеводородных газов ……………………………………………………………………… 16
1.2 Сепарация газожидкостного потока в вихревой трубе ……………….. 19
1.3 3S- технология ………………………………………………………………………… 22
2. Конструкции аппаратов для сепарации газа и газового конденсата ….. 24
2.1. Газовые сепараторы. …………………………………………………………………. 24
2.1.1. Инерционные газосепараторы ………………………………………………. 25
2.1.2. Сетчатые газосепараторы …………………………………………………….. 26
2.1.3. Центробежные сепараторы …………………………………………………… 27
2.2. Отстойники ………………………………………………………………………………. 28
2.3 Электродегидраторы ………………………………………………………………….. 29
2.3.1. Вертикальные электродегидраторы ………………………………………. 30
2.3.2. Шаровые электродегидраторы ……………………………………………… 30
2.3.3. Горизонтальные электродегидраторы ……………………………………. 31
2.4. Трубчатые печи ………………………………………………………………………… 33
2.5. Многофункциональные аппараты ………………………………………………. 34
2.5.1. Нефтегазоразделители …………………………………………………………. 34
2.5.2. Концевой делитель фаз трубный …………………………………………… 36
3. Проблемы, возникающие при подготовке газа и газового конденсата . 37
3.1 Ретроградный эффект ……………………………………………………………… 37
3.2 Гидратообразование ………………………………………………………………… 39
3.3 Влагосодержание природного газа …………………………………………… 41
4. Технологические схемы подготовки газа и газоконденсата. …………….. 42
4.1 Низкотемпературная конденсация (НТК) ……………………………………. 42
4.2 Абсорбционная подготовка газа …………………………………………………. 42
4.3 Адсорбционная подготовка газа …………………………………………………. 43
4.4 Низкотемпературная сепарация (НТС) ……………………………………….. 43
4.5 Технологическая схема процесса НТС с эжектором ……………………… 45
4.6 Технологическая схема процесса НТС с турбодетандером ……………. 46
II. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭфФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………… 65
Введение …………………………………………………………………………………………… 65
1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения …………………………………………………………………………. 66
1.1. Потенциальные потребители результатов исследования …………… 66
1.2 Анализ конкурентных технических решений …………………………….. 67
1.3 SWOT-анализ ………………………………………………………………………….. 69
2. Планирование научно-исследовательских работ ……………………………. 73
2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………….. 73
2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………….. 74
2.3 Разработка графика проведения научного исследования ……………. 75
3. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………….. 78
3.1 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ …………………………………………………………… 79
3.2 Основная заработная плата ………………………………………………………. 79
3.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ………………. 80
3.4 Отчисления во внебюджетные фонды ………………………………………. 81
3.5 Накладные расходы …………………………………………………………………. 81
3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта
……………………………………………………………………………………………………. 82
4. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования
………………………………………………………………………………………………………. 83
IV СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………….. 85
1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …. 86
1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства. ……… 86
1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя. ……………………………………………………………………………… 87
2. Производственная безопасность …………………………………………………… 88
2.1 Отсутствие или недостаток необходимого естественного и
искусственного освещения ……………………………………………………………. 89
2.2 Повышение уровня шума…………………………………………………………. 91
2.3 Повышение уровня общей и локальной вибрации ……………………… 91
2.4 Отклонение показателей микроклимата в помещении ……………….. 92
2.5 Повышение значения напряжения в электрической цепи …………… 94
2.6 Высокая температура материальных объектов производственной
среды, могущая вызвать ожоги тканей организма человека …………….. 95
2.7 Движущиеся (в том числе разлетающиеся) твердые, жидкие и/или
газообразные объекты, наносящие удар по телу работающего (в том
числе движущиеся машины и механизмы, подвижные части
производственного оборудования) ………………………………………………… 95
3. Экологическая безопасность ………………………………………………………… 96
3.1. Анализ вредных факторов при адаптации математической модели
на производстве ……………………………………………………………………………. 96
4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………. 98
Заключение ……………………………………………………………………………………… 103
Список использованных источников …………………………………………………. 104
Список публикаций ………………………………………………………………………….. 113

В результате проделанного исследования был изучен процесс
подготовки природного газа по технологии низкотемпературной
сепарации. Были изучены основные закономерности данного процесса. Так
же было рассчитано количество ингибитора для установки НТС. Расход
метанола для установки НТС с изоэнтальпийным расширением составил
0,30 кг/сут.
В работе был проведен сравнительный анализ установок НТС с
применением эжектора и ТДА при одинаковых входных параметрах газа,
который продемонстрировал эффективность внедрения турбодетандерного
агрегата. Внедрение ТДА позволит улучшить степень осушки газа по влаге
и углеводородам, так как температура газа в конце процесса охлаждения
понизилась. С понижением точки росы увеличилась степень выхода
жидких углеводородов, что привело к увеличению объемов стабильного
конденсата и пропан – бутановой фракции.
Преимуществом технологии НТС с турбодетандерным агрегатом
являются относительно не высокие затраты на специальние оборудование,
низкая металло – и энергоемкость.
Таким образом, технология НТС с ТДА является оптимальной для
подготовки газа месторождений Крайнего Севера, на которых требуется
одновременно обеспечить минимальные температуры НТС и
отрицательную температуру подготовленного газа на выходе из установки
НТС. Тогда как при проектировании обустройства остальных объектов
целесообразно рассматривать альтернативные технологии с
использованием дросселя, эжектора, установок генерации внешнего
холода, устройств газодинамической сепарации (3S-сепараторов) и др.
Внедрение ТДА на газоконденсатное месторождение в период
компрессорной эксплуатации установки подготовки газа позволит
обеспечивать заданный технологический режим на долгие годы.