Сравнительный анализ процессов осушки природного газа от примесей воды

В нашей магистерской диссертации методы абсорбции и адсорбции использовались для осушки газа, с целью повышения эффективности абсорбции и сравнения энергии затраты адсорбции цеолитам и силикагелем. Метод абсорбции проводили с использованием триэтиленгликоля с программным обеспечением unisim. Теоретический расчет был сделан на адсорбцию газа цеолитам и силикагелем в качестве адсорбентов. Результаты процесса адсорбции показал что, содержание воды в исходном газе 0,6 г/м3, снижено до 0,015 г/м3. Анализ способов регенерации ТЭГ показал, что, регенерация с помощью азеотропного агента является наиболее эффективным. Затраты энергии адсорбции цеолитам больше чем с силикагелем в 1,3 раз Степень осушки адсорбционным методом составляет 0,004 г/м3, что в 3,7 раз лучше, чем абсорбционным способом.

Введение …………………………………………………………………………………………………. 16
Глава 1 Литературный обзор ……………………………………………………………………. 19
1.1 Природный газ …………………………………………………………………………………… 19
1.1.1 Транспортные и коммерческие характеристики газа ………………………… 22
1.1.2 Теоретические основы переработки газа ………………………………………….. 25
1.2 Общие сведения о газовых гидратах …………………………………………………… 27
1.2.1 Строение и свойства газовых гидратов …………………………………………….. 28
1.3 Осушка природного газа …………………………………………………………………….. 30
1.3.1 Абсорбционная осушка природного газа …………………………………………. 31
1.3.1.1 Описание процесса осушки с ТЭГ …………………………………………………. 32
1.3.1.2 Оптимизация системы осушки ТЭГом ………………………………………….. 34
1.3.2 Адсорбционная осушка природного газа …………………………………………. 37
1.3.2.1 Адсорбенты ………………………………………………………………………………….. 38
1.3.2.1 Изотермы адсорбции …………………………………………………………………….. 41
1.3.2.2 Описание процесса адсорбции ………………………………………………………. 45
1.3.2.3 Оптимизация системы осушки адсорбентом………………………………….. 48
Глава 2 Исследование и оптимизация процесса абсорбционной осушки на
газовые месторождения Х ……………………………………………………………………….. 52
2.1 Процесс моделирования осушки газа в программе Unisim design ………… 52
2.1.1 Описание процесса моделирования …………………………………………………. 56
2.1.2 Результаты моделирования ……………………………………………………………… 59
2.2 Анализ и оптимизация процесса абсорбции………………………………………… 65
2.2.1 Влияние расхода ТЭГ на содержание сухого газа …………………………….. 65
2.2.2 Влияние температуры контакта газа на точку росы газа …………………… 66
2.2.3 Анализ гидратообразования …………………………………………………………….. 67
2.2.4 Регенерация гликоля с помощью отпарного газа ……………………………… 69
2.2.5 Регенерация гликоля с помощью азеотропного агента ……………………… 72
Глава 3 Исследование и анализ процесса адсорбционной осушки на газовом
месторождении Х ……………………………………………………………………………………. 75
3.1 Технологической расчет адсорбера …………………………………………………….. 75
3.2 Результаты проектирования ……………………………………………………………….. 83
Глава 4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсоёмкость
……………………………………………………………………………………………………………….. 85
4.1 Определение стоимости гликоля и стоимости на транспортировки ….. 85
4.2 Определение общей стоимости гликоля …………………………………………… 88
4.3 Определение количества и стоимости абсорбента ……………………………. 90
4.4 Экономическая эффективность использования ДЭГ и ТЭГ ……………… 93
Глава 5 Социальная ответственность ……………………………………………………….. 98
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 98
5.1.1 Охрана труда …………………………………………………………………………………… 98
5.1.2 Рабочее время и время отдыха …………………………………………………………. 99
5.1.3 Рабочая зона ……………………………………………………………………………………. 99
5.1.4 Заработная плата …………………………………………………………………………… 100
5.2 Производственная безопасность ……………………………………………………….. 100
5.2.1 Анализ вредных факторов ……………………………………………………………… 101

H
5.2.3 Средства индивидуальной и коллективной защиты ………………………… 106
Y
5.3P Экологическая безопасность …………………………………………………………….. 106
E
5.3.1 Анализ воздействия объектов на атмосферу ……………………………….. 106
R
L Анализ воздействия объектов на литосферу …………………………………… 107
5.3.2
I5.3.3 Анализ воздействия объектов на гидросферу ………………………………. 108
N
5.4K Безопасность при чрезвычайных ситуациях………………………………………. 109
Заключение …………………………………………………………………………………………… 112

Список используемых источников …………………………………………………………. 115
l
Приложение 1 ……………………………………………………………………………………….. 120
”
Приложение 2 ……………………………………………………………………………………….. 121

Осушкой газа является необходимый процесс для соответствия
техническим условиям продажи газа.
В ходе этой магистерской диссертации были изучены наиболее
распространенные процессы осушки природного газа в нефтегазовой
промышленности, а именно абсорбция и адсорбция.
Были изучены различные параметры, которые могут влиять на
эффективность этих процессов.
В программе Unisim введены расход газа 330000 м3/ч при
давлении 4 МПа и температуре 25 °C и триэтиленглиола с расходом
1700 м3/ч. И массовый процент 98%. Полученные результаты
показывают, что для расхода ТЭГ 1700 м3/ч начальное содержание
воды 37 фунтов/mmscf было снижено до 1,2 фунта/mmscf. В
термодинамических условиях сухого газа (температура 23 °C, давление
3462 кПа) температура гидратообразования потока сухого газа в этих
условиях составляет -22 °C.
Результаты моделирования показали, что параметрами,
оказывающими наибольшее влияние на эффективность процесса,
являются температура контакта газа, скорость циркуляции
триэтиленгликоля, а также газ для отгонки, если требуется регенерация
гликоля с большой концентрацией.
Уменьшение температуры контакта газа до 25 °С привело к
уменьшению количества воды в осушенном газе.
Высокая скорость циркуляции ТЭГ приводит к получению сухого
газа с меньшим количеством воды, но может перегрузить ребойлер и
снизить хорошую регенерацию гликоля.
Для повышения степени регенерации ТЭГ, отпорный газ и
азеотропный агент использовались при атмосферном давлении.
Анализ различных процессов регенерации, которые были
выполнены, показал, что, регенерация гликоля с помощью
азеотропного агента является наиболее эффективным методом
регенерации гликоля в том, что он обеспечивает регенерацию ТЭГа на
до 99,80 % масс с уменьшения температуры ребойлера на 25 ˚С меньше
и 99,85 % масс с уменьшения температуры ребойлера на 5 ˚С меньше
чем регенерации с отпорного газа, который обеспечивает концентрация
ТЕГа до 99,71 % масс при температуре ребойлера 205 ˚С.
Анализ результатов по адсорбции позволил нам провести
сравнение между двумя типами адсорбентов, используемых для целей
спецификации.
Для удаления 196 кг/ч влаги, результаты показали, что общие
затраты энергии на регенерацию с использованием цеолитов
составляют 7,5.1010 Дж, а для силикагеля 5,8.1010 Дж.
Таким образом, в этом случае использование силикагеля более
экономично, чем использование цеолитов, учитывая, что цеолиты
намного дороже силикагеля.
При одинаковых термодинамических условиях влажного газа,
сравнивая температуру точки росы двух методов, адсорбция в 2 раза
эффективнее абсорбции с точки зрения осушения.
Выбор метода будет зависеть от спецификации газа.
Если в соответствии со спецификацией газа требуется
температура точки росы газа выше – 60 °C, то лучшим способом будет
использование цеолитов.
Список публикаций студента
1. Анализ технологии осушки природного газа от примесей воды с
помощью триэтиленгликоля / Талл Фатимата; науч. рук. В. И.
Ерофеев // Проблемы геологии и освоения недр: труды XXIV
Международного симпозиума имени академика М.А. Усова
студентов и молодых ученых, посвященного 75-летию Победы в
Великой Отечественной войне. Том II / Томский
политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского
политехнического университета, 2020. – 739 с. – Т.2– [С.255-256].