Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа Лужкова Екатерина Александровна

Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа
<
Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Лужкова Екатерина Александровна. Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа : Дис. ... канд. техн. наук : 05.17.07 : М., 2005 144 c. РГБ ОД, 61:05-5/2285

Содержание к диссертации

Введение

1 Предупреждение гидратообразования при эксплуатации газопромысловых объектов 6

1.1 Характеристика условий гидратообразования 6

1.2 Технологии использования метанола на установках НТС 16

2. Исследование растворимости метанола в газе 22

2.1 Анализ литературных данных 22

2.2 Оценка точности методики Нельсена и Баклина 30

2.3 Уточнение методики расчета растворимости метанола в газе 36

3. Исследование технологии предупреждения гидратообразования наукпг-1в ямбургского месторождения 43

3.1 Результаты промысловых исследований 43

3.2 Определение показателей процесса десорбции метанола из водных растворов 48

3.3 Среднеинтегральная характеристика процесса десорбции на УКПГ-1 в 56

3.4 "Гидратные" условия работы газовых линий 60

4. Исследование факторов, обусловливающих технологические потери метанола на УКПГ-1в 65

4.1 Определение содержания метанола в товарном газе 72

4.2 Влияние качества низкотемпературной сепарации на условия гидратообразования в обработанном газе 76

4.3 Расчетное моделирование применяемой на УКПГ-1 В циркуляционной технологии 90

4.3.1 Характеристика разработанной модели 90

4.3.2 Результаты моделирования 93

4.4. Причины повышенных технологических потерь метанола с жидкими углеводородами

5 Разработкам промышленные испытания усовершенствованной технологии использования метанола на УКПГ-1В 103

5.1 Разработка способа снижения потерь метанола с жидкими углеводородами 103

5.2 Прогнозные показатели разработанного способа 112

5.3 Результаты промышленных испытаний 119 Основные выводы и рекомендации 126 Список использованных источников

Введение к работе

В последние два десятилетия наблюдается заметный прогресс в части повышения эффективности использования наиболее широко применяемого в газовой отрасли антигидратного реагента — метанола. В первую очередь это обусловлено развитием и реализацией новых технологий, основанных на свойстве этого летучего реагента претерпевать выраженные фазовые переходы при низкотемпературной обработке газа. Тем не менее до настоящего времени значительную долю эксплуатационных затрат (до 20 %) на объектах отрасли составляют расходы, связанные с образованием газовых гидратов. Кроме того, из-за нерешенной проблемы предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа фактическая температура процессов нередко превышает проектную, вследствие чего из газа недостаточно полно извлекаются жидкие углеводороды.

Исследование этих вопросов и разработка экономичных технологий применения метанола позволит улучшить экологическую характеристику и показатели эффективности работы систем обработки газа, что является актуальным для газовой промышленности. Отраслевая важность работ по данной тематике определена Решением Бюро НТС ОАО "Газпром" (№ 7-2002 от 14.03.2002 г.). В числе приоритетных научно-технических проблем ОАО "Газпром" на 2002-2006 г.г. значится "Разработка технических, технологических и экономических решений по обеспечению эффективной и надежной работы промысловых газопроводов и УКПГ".

Из числа применяемых на установках низкотемпературной сепарации (НТС) технологий использования метанола следует особо выделить циркуляционную технологию, реализованную на УКПГ-1 в Ямбургского ГКМ. Одним из основных достоинств применяемой на УКПГ-1 в технологии является ее высокая надежность при неординарных условиях обработки газа - с противоточной низкотемпературной абсорбцией (НТА) углеводородов Сз+ охлажденным абсорбентом. При эксплуатации УКПГ-1 в по проектной технологии (с гликоле-вой осушкой газа и с применением метанола одновременно) расход метанол со-

ставлял 1,8 кг/1000 м газа, а при использовании циркуляционной технологии значительно снизился - до 1,4...1,5 кг/1000 м газа. Более высокие технико-экономические показатели обработки газа на УКПГ-1 в по сравнению с проектной технологией достигнуты не только за счет сокращения затрат на предупреждение гидратообразования, но и появившейся возможностью снизить температуру НТА и увеличить количество получаемых жидких углеводородов.

Последнее обстоятельство следует выделить особо, поскольку на установках НТС температура в "концевых" сепараторах нередко превышает проектную. При этом гидратообразование на всех стадиях процесса обработки газа гарантированно предотвращается благодаря присутствию в достаточном количестве метанола. Причину ухудшения показателей работы УКПГ в подобных случаях чаще всего относят на счет неудовлетворительного технического состояния (загрязненности) элементов теплообменников.

На основании результатов исследований в диссертации впервые выявлены причины и условия возникновения такого рода технологических осложнений, которые обусловлены образованием гидратов в обработанном газе при его нагревании в рекуперативных теплообменниках. Установлено, что увеличение концентрации метанола в водном растворе на последней ступени сепарации установок НТС позволяет устранить отклонения в режимах обработки газа от нормального. Данный вопрос имеет важное практическое значение, и детально исследован в диссертации применительно к условиям промысловой обработки газа на УКПГ-1 в Ямбургского ГКМ.

В процессе исследований выявлены возможности для повышения эффективности используемой на УКПГ-1 в технологии применения метанола и на основании полученных данных разработан способ, защищенный патентом РФ №2161526.

Реализация способа на УКПГ-1 в подтвердила обоснованность результатов выполненной работы и позволила снизить затраты реагента за счет уменьшения его потерь с жидкими углеводородами.

Технологии использования метанола на установках НТС

Принципиальная типовая схема использования метанола на установках НТС приведена на рис. б. Метанол для предупреждения гидратообразования закачивают в поток газа перед "гидратоопасными" участками установки. "Отработанный" метанол направляют на установку регенерацию, после чего регенерированный ингибитор используют повторно.

Как отмечено выше, метанол, благодаря высокой летучести паров, обеспечивает более надежный безгидратный режим работы оборудования по сравнению с нелетучими антигидратными реагентами (в частности, гликолями). Практический опыт и результаты исследований в работе [25] свидетельствуют о том, что применять форсунки для более полного насыщения газа метанолом перед "гидратоопасными" участками нет необходимости. Гораздо важнее определить и поддерживать рациональный расход ингибитора, с учетом его растворимости в газе и жидких углеводородах. глеводороды Типовая схема использования метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа

Подробный анализ усовершенствованных технологий применения метанола на установках НТС приводится в нашей работе [14].

Один из наиболее ранних способов, направленных на повышение эффективности использованием метанола на установках НТС, разработан К. Захном [26].

В разработанной технологии эффективно используются свойство летучего метанола переходить в паровую фазу из BMP на "теплых" ступенях сепарации установки НТС и конденсироваться на последующих - "холодных". В соответствии с [26] выделяемый в сепараторах с пониженной температурой насыщенный ингибитор закачивают перед предыдущими ступенями сепарации газа с более высокой температурой и организуют, таким образом, "рециркуляцию" метанола. В отечественной практике такую технологию иногда называют "циркуляционной", что также вполне отражает суть используемого технического приема.

Недостатком способа [26] является неполный возврат метанола из BMP в технологический цикл обработки газа, что обусловлено остаточным содержа ниєм ингибитора в водной фазе даже при безгидратных условиях в первичном сепараторе. В результате для доизвлечения метанола из выделяемой на самой "теплой" ступени сепарации водной фазы требуется установка регенерации. По этой причине данная технология на отечественных объектах газовой отрасли применялась в единичных случаях [14].

В более эффективном способе [27] при определенных условиях отмеченный недостаток способа [26] устраняется. Схема НТС с использованием метанола по более совершенной технологии [27] приведена на рисунке 7.

Принципиальное различие способов [26] и [27] заключается в том, что в последнем из них отработанный ингибитор (BMP) подается на орошение в мас-сообменную секцию, установленную в сепараторе самой "теплой" ступени. При контакте с теплым газом происходит десорбция метанола газом из BMP ("от-дувка"), благодаря чему ингибитор возвращается в технологический цикл установки осушки. При безгидратных условиях сепарации на первой ступени и качественной реализации процесса десорбции выводимая из установки водная фаза практически не содержит токсичный реагент.

Использование способа [27] на УКПГ-2В и 5В Уренгойского ГКМ дало положительные результаты [28,29].

В последние годы разработан еще ряд способов, включающих в себя циркуляцию антигидратного реагента и его десорбцию из отработанного раствора [30-34]. Один из этих способов используется в масштабном объеме при промысловой обработке конденсатсодержащего газа на УКПГ-Ів Ямбургского месторождения [34].

Использование на УКПГ-Ів усовершенствованной технология в соответствии с [34] позволяет избежать смешивания получаемого после отдувки BMP с жидкими фазами, поступающими с сырьевым газом (в отличие от способов [26,27,30,31]). Благодаря этому оставшийся после противоточного контактирования с теплым газом BMP пригоден в качестве сырья для установки регенерации и не вызывает осложнений в ее работе вследствие солеотложения.

Принципиальная схема УКПГ-Ів с использованием способа [34] приведена на рисунке 8. Результаты исследований по совершенствованию технологии предупреждения гидратообразования на УКПГ-Ів приведены в работах [35,36]. Реализация способа [34] позволила значительно улучшить технико-экономические и экологические показатели работы этой установки [37-39].

Наиболее широко распространение технологии использования метанола с его десорбцией из BMP при противоточном контактировании с газом нашли на газоперерабатывающих заводах. В значительной мере этому способствовали разработки, в том числе процесс Ifpex-І, выполненные во Французском Нефтяном Институте [30,40].

Принципиальная схема процесса Ifpex-І приведена на рисунке 9.

Поступающий на обработку влажный газ разделяют на два потока, один из которых направляют в массообменный аппарат на противоточное контактирование с водным раствором метанола. При этом метанол "отдувается" газом из водного раствора и при дальнейшем охлаждении вновь объединенного газового потока конденсируется и препятствует гидратообразованию. Образующийся в процессе обработки газа BMP отделяют в низкотемпературном сепараторе и подают на орошение в дегидратор.

Оценка точности методики Нельсена и Баклина

Используя расчетную зависимость (17) и данные, приводимые на рисунке 10, можно "восстановить" исходные значения Мо, которыми располагали Нель-сен и Баклин при разработке методики [7]. Поскольку в соответствии с (10) активность метанола зависит от коэффициента его активности, а в методики фигурируют лишь значения Хме (то есть ум уже учтен), для получения исходного значения Мо для системы газ — метанол (Хме = 1) найденные по номограмме на рисунке 10 значения растворимости метанола следует разделить на ум. Последний из параметров рассчитан по уравнениям Ван-Лаара (10) и (11), причем значение Хме Для заданных Р и t принималось равным вполне определенной величине, соответствующей граничным условия гидратообразования. Результаты расчета приведены в таблице 5.

Так как методика [7] предназначена для определения показателей именно технологии предупреждения гидратообразования, и самая высокая температура этого процесса установлена ее авторами на уровне 18,3С, то расчет для более высокой температуры возможен лишь при экстраполяции приводимых в методике данных. Вычисленные по уравнению (16) величины At в интервале давлений до 2... 10 МПа для температуры 25С имеют отрицательные значения, и при выполнении автором экстраполяции приняты равными At .

Допустимость такой экстраполяции отнюдь не безоговорочна, но по литературным данным такой прием использовался и ранее (в работах, например, [2,44,46] - графическим способом). Желательность получения данных для температуры 25С, пусть даже таким формальным путем, обусловлена открывающейся возможностью использовать методику [7] при выполнении расчетов для области температур выше температуры гидратобразования. Востребованность таких данных обусловлена прежде всего появлением к настоящему времени га зовых технологий, в которых метанол проходит в технологическом цикле обработки газа еще и стадию десорбции из BMP (зачастую при более высокой температуре по сравнению с температурой гидратообразования).

Как следует из данных таблицы 4, расхождения между приводимыми в методике [7] значениями растворимости и полученными в результате выполненной обработки увеличиваются с повышением температуры. Это обстоятельство вполне объяснимо, поскольку расхождения обусловлены отклонениями значений ум от единицы (значения ум приведены в таблице 4).

По данным рисунка 12, при фиксированном составе раствора отмеченные отклонения с понижением температуры уменьшаются, что подтверждается также данными рисунка 11. Что касается влияния давления, то оно легко прогнозируемо: минимальные отклонения ум от единицы соответствуют самому высокому значению (12 МПа) в рассмотренном диапазоне: 2,5...12 МПа. Это обусловлено тем, что с повышением давления и, соответственно, ростом температуры гидратообразования, увеличивается величина Хме требуемая для предотвращения этого процесса. По данным рисунка 12 параметры смеси при этом смещаются в область с более близкими свойствами реального и идеального растворов.

О точности полученных данных и границах применимости методики Нель-сена и Баклина можно судить по данным таблицы 5, в которой для сопоставления с расчетом приведены экспериментальные данные Синявской Р.П. и Ярым-Агаева Н.Л. [49].

Как и следовало ожидать, минимальные расхождения между найденными разными способами значениями М0 в рассмотренном интервале температур от -21,2С до 25С соответствуют самой низкой температуре - минус 21,2С, что объясняется уменьшением различий в свойствах реального и идеального растворов по мере снижения температуры. По данным таблицы 6 самое большее отклонение значения ум от единицы для температуры минус 21,1 С составляет менее 6 %.

Различия между экспериментальными данными и расчетом по методике [7] для температуры 0С по сравнению с температурой -21 С возрастают, что объясняется той же причиной — значение ум с повышением температуры растет, а требуемая для предупреждения гидратообразования величина Хме уменьшается. Влияние этих двух факторов на рост отклонений в свойствах реального и идеального растворов также можно проследить по данным рисунка 12.

Определение показателей процесса десорбции метанола из водных растворов

Участок технологической линии "АВО — Т-1 — С-3" является одним из наиболее уязвимых с точки зрения обеспечения надежных безгидратных условий работы УКПГ-ІВ. Данная особенность характерна не только для УКПГ-Ів, но и для других установк НТС. Благодаря отмеченной особенности в ряде случаев после "благополучного" безгидратного прохождения газа через систему изобарического охлаждения необходимость в дополнительном вводе метанола для предотвращения гидратообразования на последующих стадиях его обработки отпадает. Такая закономерность имеет место при охлаждении газа перед ступенью НТС до температуры ниже 0С...-5С, то есть в полной мере относится к условиям эксплуатации УКПГ-Ів. Причины этого явления установлены в работах [51,60] и обусловлены особенностями фазового поведения метанола. Следует отметить, что вследствие конденсации и уменьшения содержания активных гидратообразующих компонентов газа (пропана и изобутана) на ступенях НТС равновесная температура гидратообразования снижается, что также способствует установлению в них безгидратных режимов без дополнительного ввода метанола. Для условий Уренгойского ГКМ по данным [61] это снижение, например, составляет до 1,5С.

Результаты выполненной обработки данных промысловых исследований на УКПГ-Ів по условиям отдувки метанола из отработанного BMP позволяют оценить "гидратные" условия работы газовых линий. Такая оценка сделана для всех четырех находившихся в работе технологических линий.

Удельное количество метанола в газе, при котором обеспечивается предупреждение образования гидратов на участке "АВО — Т-1 — С-3", рассчитано в соответствии с разработанным нами "Ведомственным руководящим документом..." [15]. Концентрация метанола в "насыщенном" ингибиторе, согласно [15], принята в 1,2 раза больше по сравнению с теоретическим значением. Содержание воды в газе после стадии отдувки принято равным среднему значению для всех четырех аппаратов А-1 (по данным таблицы 15). Результаты расчета приведены в таблице 18 и на рисунке 19. Для сравнения на рисунке 19 приведены данные по содержанию метанола в газе после отдувки (а), а также соответствующие расходу этого реагента для предупреждения гидратообразования (б). Результаты сравнения свидетельствуют о разнообразии "гидратных" условий работы технологических линий установки. Если эффективность отдувки в аппаратах А-1/1 и 2А-1/1 более чем достаточна для предупреждения гидратообразования в "своих" технологических линиях, то эффективность работы А-1/2 для этого явно низка. Таблица 18 - Содержание метанола в газе, обеспечивающее предупреждение образования гидратов в системе "АВО — Т-1 - С-3"

Отдувка в аппарате А-1/3 обеспечивает безгидратные условия в газе при последующем охлаждении в системе "АВО - Т-1 - С-3", однако эти условия близки к граничным, при которых начинается гидратообразование.

Полученные данные позволяют подвести некоторые предварительные итоги исследований применяемой на УКПГ-Ів циркуляционной технологии.

Во-первых, при "благополучных" в целом по установке показателях отдувки с точки зрения предупреждения гидратообразования в системе «АВО - Т-1 - С-3» в некоторые технологичские линии необходимо дополнительно закачивать метанол. Для исследованных режимов это количество на основании данных рисунка 19 оценивается в 0,2 кг/1000 м3 газа - за счет дополнительной суммарной подачи в первую и третью технологические линии ориентировочно 0,8 кг/1000 м3 (около 15 % от расхода "свежего" метанола - 1,4 кг/1000 м3 газа). Остальное количество реагента идет на предупреждение гидратообразования в системе сбора и в "конденсатных" линиях УКПГ-Ів, причем в систему сбора закачивается менее 10 % от всего расходуемого количества.

Кроме того, согласно полученным результатам, применяемая на УКПГ-Ів циркуляционная технология характеризуется как не соответствующая "классической", при которой даже в случае полной отдувки метанола из BMP количество реагента в паровой фазе недостаточно для предупреждения гидратообразования на последующих стадиях обработки газа.

На УКПГ-Ів количество метанола в поступающем на отдувку "отрабо-тайном" BMP (на основании данных таблицы 10 - в среднем 3,9 кг/1000 м газа) почти в четыре (!) раза превышает количество метанола ( 1 кг/1000 м газа), требуемое для обеспечения безгидратных условий работы газовых линий. По этому относительно высокие показатели отдувки в некоторых аппаратах А-1, как это желательно при реализации "классической" технологии, для условий эксплуатации УКПГ-Ів не являются благоприятными. Чрезмерная "отдувка" влечет за собой повышенное содержание метанола в газожидкостной смеси на заключительных стадиях обработки углеводородного сырья и росту его потерь с товарной продукцией.

Повышенные потери метанола на УКПГ-Ів обусловлены также необходимостью поддержания стабильных уровней жидкости в емкостях, задействованных в работу для реализации циркуляционной технологии. Анализ причин нестабильности уровней жидкости в емкостях на УКПГ-Ів выявил "несбалансированность" применяемой циркуляционной технологии по воде. Отмеченная "несбалансированность" заключается в том, что количество воды, выводимой из цикла с кубовым остатком на установке регенерации метанола, превышает количество влаги, которое "самовосполняется" на установке (конденсируется из газа, поступает в технологический цикл вместе со "свежим" метанолом и вследствие уноса из Р-1 и т. д.). Следствием изложенного является снижение уровня в емкости Е-1а, из которой осуществляется подача отработанного BMP на отдувку в аппараты А-1. Для поддержания стабильного уровня в емкости Е-1а обслуживающий персонал УКПГ-Ів вынужден добавлять в них "свежий" метанол, что влечет за собой повышение концентрации ингибитора в подаваемом на отдувку BMP и, соответственно, увеличение его содержания в газе после отдувки. Вследствие этого концентрация метанола в аппаратах установки, которая без того в "среднем" достаточно высока, эпизодически еще больше повышается. Например, концентрация метанола в трехфазном разделителе Р-2 нередко достигает 88 % масс, тогда как для надежного предотвращения гидрато-образования вполне достаточна концентрация менее 80 % масс. Это влечет за собой повышение растворимости ингибитора в нестабильном конденсате и увеличение его технологических потерь. О таких условиях функционирования циклической технологии на УКПГ-Ів свидетельствуют данные по динамике удельного расхода метанола, приводимые на рисунке 20.

Влияние качества низкотемпературной сепарации на условия гидратообразования в обработанном газе

Условия гидратообразования в газе, прошедшем низкотемпературную обработку, исследованы с использованием разработанной и изложенной выше методики [66] (с использование алгоритма на рисунке 21).

Сопоставление рассчитанных по методике данных по точке росы газа для BMP с данными по условиям гидратообразования в обработанном газе позволяет выявить области параметров, при которых нарушения в режиме работы

УКПГ-Ів могут быть обусловлены выпадением твердой гидратной фазы [69]. При выполнении расчетов давление газа принималось равным давлению в низкотемпературном сепараторе, то есть без внесения поправки на незначительные гидравлические потери по тракту следования отсепарированного газа в пределах установки (менее 0,2 МПа).

Оценка влияния механического уноса BMP на температуру точки росы газа в работах [67,70] показала значимость такого параметра, как концентрация метанола в растворе. Поэтому диапазон изменения концентраций водомета-нольного раствора в расчетах принимался достаточно широким, чтобы в более полной мере охарактеризовать встречающиеся на практике ситуации не только применительно к условиям эксплуатации УКПГ-Ів, но и других установок НТС.

На рисунке 24 приведены рассчитанные с использованием методики данные по изменению температуры точки росы и условиям гидратообразования отсепарированного газа (Рсеп=5,4 МПа, tcen= -32С) в зависимости от механического уноса BMP. Концентрация метанола в уносимом с газом растворе принята равной 70, 75 и 80 % масс. Температура образования гидратов определялась по уравнению (1), снижение температура гидратообразования в присутствии метанола - по уравнению (3). Концентрация метанола в BMP для предотвращения гидратообразования при заданных условиях сепарации составляет 62,4 % масс.

Из представленных на рисунке 24 данных следует, что более высокая температура точки росы отсепарированного газа при одном и том же механическом уносе BMP соответствует раствору с самой низкой из принятых к расчету концентраций (70 % масс). Значения температур точки росы и гидратообразования отсепарированного газа сравниваются (t = -28,4 С) при относительно не большом уносе 70 %-го BMP (0,012 г/м ). При этой же концентрации формирующийся водометанольный раствор обладает менее выраженными антигид-ратными свойствами, чем при уносе BMP с концентрацией метанола 75 и 80 % масс. Следствием изложенного является увеличение области параметров гидра тообразования (выделена штриховкой) по мере снижения концентрации метанола в уносимом BMP, что на практике повышает вероятность возникновения технологических нарушений в режиме работы УКПГ. отсутствия BMP. Кривая рассчитана на основании данных по концентрации метанола в растворе, формирующемся при температуре точки росы, и является в значительной мере условной.

Для уверенного определения параметров гидратообразования в указанной области требуется проведение дополнительных исследований, в том числе экспериментальных. Тем не менее данная кривая свидетельствует о возможности существенного превышения температуры "гидратной" точки над температурой точки росы по BMP. Область параметров возможного образования гидратов непосредственно из газа выделена на рисунке 24 разреженной штриховкой.

При механическом уносе более 0,012 г/м BMP с концентрацией метанола 70 % масс, гидраты в присутствии жидкой фазы образуются в диапазоне температур между точкой росы и температурой, соответствующей нижней кривой образования гидратов (область с двойной штриховкой на рисунке 24). При незначительном механическом уносе BMP (менее 0,012 г/м3) концентрация метанола в формирующемся растворе превышает требуемую для предотвращения гидратообразования.

Как следует из данных рисунка 24, при механическом уносе 70 %-го BMP, равном 0,04 г/м , разность между значениями температуры точки росы и гидратообразования в присутствии водного раствора (температурный диапазон области с двойной штриховкой) достигает 6С. Это создает объективные предпосылки для образования гидратов при повышении температуры отсепа-рированного газа, причем для такого вывода достаточно данных по хорошо прогнозируемым условиям гидратообразования в присутствии жидкой фазы.

Условия гидратообразования при нагревании отсепарированного газе возникают на УКПГ при его прохождении через межтрубное пространство рекуперативных теплообменников. С учетом возможности образования гидратов непосредственно из газа (область с разреженной штриховкой на рисунке 24) "гидратоопасный" температурный диапазон увеличивается (примерно удваивается), вследствие чего вероятность возникновения технологических осложнений на установке повышается.

"Механизм" процесса, обусловливающий образование гидратов в газе после его низкотемпературной обработки, заключается в следующем.

По мере повышения температуры газа из присутствующего вследствие механического уноса BMP в паровую фазу переходит преимущественно метанол. Антигидратные свойства раствора при этом снижаются, и при недостаточности этих свойств и неполном переходе BMP в паровую фазу образуются гидраты. При этом кривая температуры точки росы (в данном случае испарения) не обязательно отвечает граничным параметрам образования гидратов, которые могут "распространяться" в область отсутствия жидкой водной фазы в отсепа-рированном газе. При охлаждении газа фазовые переходы происходят в обратной последовательности, то есть сначала гидраты могут образовываться непосредственно из газа.

Согласно данным рисунка 24 при фиксированной величине уноса и по мере роста концентрации метанола в BMP область "гидратных" условий уменьшается. Это обусловлено влиянием двух факторов: снижением температуры гидратообразования и одновременно снижением точки росы по BMP -вследствие повышения концентрации летучего метанола в растворе. По этой причине при уносе BMP с концентрацией метанола, например, 70 % масс, и 75 % масс, условия образования гидратов в отсепарированном газе заметно отличаются между собой. В последнем случае гидратообразование происходит в существенно меньшей области параметров и начинается при более чем двукратном увеличении уноса (с 0,012 до 0,029 г/м3 газа). При концентрации метанола в растворе 80 % масс, точка пересечения кривой гидратообразования и зависимости температуры точки росы соответствует значению уноса, равному 0,073 г/м3. На практике это означает, что при меньшем уносе 80 %-го BMP и заданных условиях сепарации гидраты при нагревании газа в межтрубном пространстве рекуперативного теплообменника не образуются.

Похожие диссертации на Повышение эффективности технологии применения метанола для предупреждения гидратообразования при низкотемпературной обработке газа