Исследование регенерации ДЭГ при повышенной температуре на промысловой установке подготовки газа

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГЕНЕРАЦИИ ДЭГ ПРИ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ НА ПРОМЫСЛОВОЙ УСТАНОВКЕ

ПОДГОТОВКИ ГАЗА Сафаров Б. Ж.1, Огамуродов Ж. Ж.2, Равшанов М. М.3

1Сафаров Бахри Жумаевич /Safarov Bahri Jumayevich - доцент, кандидат технических наук;

2Огамуродов Жалолиддин Жобирович / Ogamurodov Jaloliddin Jobirovich - студент; 3Равшанов Мурод Мухиддинович /Ravshanov Murod Muhiddinovich - студент, кафедра технологии нефтехимической промышленности, факультет химической технологии, Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Республика Узбекистан

Аннотация: в данной статье рассмотрена модернизация массообменной части абсорберов осушки газа и обеспечение необходимого качества подготовки при повышении температуры осушаемого газа в летний и зимний периоды (при наиболее высокой и наиболее низкой температуре окружающего воздуха). Уменьшение концентрации воды РДЭГ до 0,5 масс. %, позволит понизить точку росы на 4^50С и обеспечить без проведения существенной модернизации установки регенерации абсорбента. Опыт эксплуатации установок огневой регенерации с трубчатыми печами на Учкырского УКПГ показал несомненные их преимущества (по условиям эксплуатационной надежности) в качестве нагревателей с рециркуляцией раствора. Ключевые слова: природный газ, точки росы, абсорбент, диэтиленгликоль (ДЭГ), регенератор, концентрация, абсорбер, равновесная система.

С учетом повышения температуры осушаемого природного газа в компрессорный период эксплуатации возможными путями повышения качества осушки (значения точки росы по воде) являются:

- повышение эффективности массообменной секции абсорбера;

- увеличение циркуляции абсорбента;

- повышение концентрации раствора ДЭГ.

При имеющихся в современной практике [1] ограничениях по температуре нагрева ДЭГ, равной 164,3 0С, на установках регенерации Учкырского УКПГ и Газлинского УКПГ, которые эксплуатируется с жидкофазным нагревом гликоля в трубчатой печи, концентрации воды в РДЭГ составляет 1,3^1,6 масс. %. Параметры в кубе регенератора этих установок составляют: температура 156^158°С, давление 30^40кПа.

Выполняемая в настоящее время модернизация абсорберов ГП 779 применением регулярной насадки повышает эффективность массообменной части до 1,5 теоретических тарелок, что при указанных концентрациях и удельном орошении РДЭГ до 20 л/1000 м3 газа позволяет обеспечить необходимое качество подготовки газа к транспорту в летний период до температуры газа 42 0С. Для обеспечения необходимого качества подготовки при повышении температуры осушаемого газа выше указанных температур (вплоть до наиболее высокой температуры окружающего воздуха) необходимо уменьшить концентрацию воды в РДЭГ.

В табл. 1 представлена зависимость концентрации воды в РДЭГ от давления и температуры в кубе регенератора. Как видно, за счет изменения технологических параметров эксплуатации установки регенерации, концентрацию воды в РДЭГ можно уменьшить с 1,3^1,6 масс. % до 0,4^0,7 масс. %. Для уменьшения концентрации воды в регенерированном гликоле необходимо повысить температуры нагрева гликоля на выходе из печи на 10^15 °С, то есть до 175-180 °С, в результате чего концентрация воды в РДЭГ составит 0,4^0,7 масс. %. (т. е. концентрация РДЭГ 99,3^99,6 масс. %).

Уменьшение концентрации воды РДЭГ до 0,5 масс. % позволит (с учетом модернизации массообменной части абсорберов осушки газа) понизить точку росы на 4^5 °С и обеспечить необходимое качество подготовки при повышении температуры осушаемого газа в летний зимний периоды (при наиболее высокой и наиболее низкой

температуре окружающего воздуха) без проведения существенной модернизации установки регенерации абсорбента [2].

Таблица 1. Массовая доля воды (масс. %) в жидкой фазе равновесной системы ДЭГ-вода в зависимости от температуры и абсолютного давления в кубе колонны регенерации

0С кПа 140 145 150 155 160 165 170 175

20 0,850 0,706 0,583 0,478 0,387 0,307 0,236 0,172

30 1,371 1,151 0,966 0,810 0,678 0,560 0,458 0,369

35 1,642 1,381 1,163 0,980 0,825 0,688 0,572 0,468

40 1,920 1,615 1,364 1,233 0,989 0,829 0,686 0,576

50 2,497 2,102 1,778 1,509 1,232 1,089 0,919 0,778

Опыт эксплуатации установок огневой регенерации с трубчатыми печами на Учкырского УКПГ показал несомненные их преимущества (по условиям эксплуатационной надежности) в качестве нагревателей с рециркуляцией раствора. При жидкофазном нагреве гликоля (без испарения) в трубчатой печи изменение температуры и давления носит линейный характер (рис. 1), поэтому максимальные температуры раствора достигаются на конечном участке, а за счет повышенной скорости гликоля в трубчатке температура стенки со стороны продукта может быть минимизирована. Было проведено расчетное определение скорости гликоля, обеспечивающей минимальную температуру внутренней стенки трубчатки.

р г - да«ч 1 снис {>17сг 1-температура

/ е- доля отгона

Г V

1/ \

\

N

N

ч. 4160)

с/ \

ч

•-1.«-. --Ьи

а) Давление, температура и доля отгона по длине трубчаток печи, работающей с испарением ДЭГ

-30

Рис. 1. Изменение давления и температуры в трубчатой печи

Результаты расчета представлены в табл.2. Как видно, при скоростях не менее 1,5^ 2,0 м/сек, максимальная температура внутренней стенки не превышает температуру продукта более чем 10^15 0С, что является минимальным значением среди всех известных установок регенерации.

Таблица 2. Характеристика теплообмена в трубчатой печи в зависимости от скорости циркуляции гликоля

Показатель Скор рость в змеевике, м/с

0,5 1,0 1,5 2,0

Количество РДЭГ, м3/ч 35 70 105 140

Коэффициент теплоотдачи, Вт/ (м-ч-°С) 730 1280 1790 2240

Максимальная температура внутренней стенки (1ствн.) 197 183 178 175

Таким образом, при жидкофазном нагреве в печи и скоростях абсорбента не менее 1,5^2,0 м/с может быть обеспечена минимальная деструкция гликоля. Именно этот тип установки регенерации наиболее пригоден, по мнению авторов [3], для перевода системы на режим повышенных температур регенерации.

Литература

1. Жданова Н. В., Халиф А. Л. Осушка углеводородных газов. М.: Химия, 1984. 192 с.

2. Халиф А. Л., Зиновьева А. М. Регенерация диэтиленгликоля при повышенной температуре // Газовая промышленность, 1987. № 2. С. 21-22.

3. Ланчаков Г. А., Кульков А. Н., Зиберт Г. К. Технологические процессы подготовки природного газа и методы расчета оборудования. М.: Недра Бизнесцентр, 2000. 279 с.

ДЕСТРУКЦИЯ ГЛИКОЛЕЙ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ

ТЕМПЕРАТУРАХ Сафаров Б. Ж.1, Огамуродов Ж. Ж.2, Равшанов М. М.3

1Сафаров Бахри Жумаевич /Ба/агоу Бакп ЛтауеукЬ - доцент, кандидат технических наук;

2Огамуродов Жалолиддин Жобирович / Ogamuгodov Jaloliddin Jobiгovich - студент;

3Равшанов Мурод Мухиддинович /Ravshanov Muгod Muhiddinovich - студент, кафедра технологии нефтехимической промышленности, факультет химической технологии, Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Республика Узбекистан

Аннотация: нами были сделаны выводы о том, что нагрев диэтиленгликоля до температуры 175 0С в атмосфере азота практически не вызывает деструкции. Необходимо учесть, что опыты проводилось в отсутствии обратного холодильника и продукты деструкции улавливалось на выходе водной ловушкой. Кроме того в данной работе анализировано различие величины и динамики деструкции абсорбента в лабораторных и промысловых условиях, что характерно не только для установок гликолевой осушки газа, но и для установок аминовой очистки газа, аналогичных гликолевым установкам по условиям работы.

Ключевые слова: температура регенерации, природный газ, триэтиленгликоль (ТЭГ), сера, деструкция, вязкость, коэффициент преломления, пиролиз, продукты полимеризации, термо-окислительного разложения, деструкция аминов, осмоления.

В зарубежной литературе наряду с ограничениями температуры регенерации значениями температур начала деструкции встречаются указания, что гликоли можно регенерировать при более высоких температурах, т.к. разложение незначительно. Эти данные несколько различаются между собой, а в качестве предельных температур регенерации ДЭГ указывается в работах: 171 0С [1], 174 0С [2]. В работе [3] отмечается, что при обработке природного газа, свободного от кислорода и серы, температура регенерации ДЭГ была повышена до 177 0С. В работе [4], кроме того,