41. Теплообменные аппараты

Теплообменные аппараты составляют неотъемлемую часть любой ус­тановки по подготовке газа. В НТС широко используется теплообменники типа "труба в трубе", в которых охлаждающим газом является отсепариро-ванный холодный газ, поступающий в межтрубное пространство теплооб­менника. При конструировании теплообменников следует стремиться к минимальной разности температур на "теплом" конце теплообменника (недокуперация холода). Эта разница (5-10°С) температур определяет со­бой потерю холода и в значительной степени величину энергетических за­трат в установке. При расчете теплообменника поверхность теплообмена можно находить по формуле Ньютона-Фурье

(18.2)

где - количество тепла, отдаваемое теплым газом холодному, ккал/час;

- коэффициенты теплопередачи, ккал/м²ч °С;

- средняя разность температур теплоносителей по обе стороны стенки (средний температурный напор), °С.

Коэффициент теплопередачи от теплого газа к холодному в таком те­плообменнике можно вычислить по формуле

(18.3)

где - толщина стенки трубы, м;

- теплопроводность материала трубы, ккал/м.ч.°С;

- коэффициент теплоотдачи от нагретого газа к трубе;

- коэффициент теплоотдачи от холодного газа к трубе.

Эксплуатационные качества теплообменников определяются коэффи­циентом теплопередачи, потерями давления охлаждаемого и охлаждающе­го потоков в теплообменнике, расходом металла на единицу площади теп­лообменника. Кроме теплообменников "труба в трубе" применяются кожухотрубчатые теплообменники и аппараты воздушного охлаждения.

Лекция 19. Технологические методы подготовки газа к дальнему транспорту

42. Низкотемпературная сепарация

Одним из основных методов подготовки природного газа является низкотемпературная сепарация (НТС), сущность которой состоит в полу­чении низких температур при расширении газа. Применяется на месторож­дениях с высоким пластовым давление (16-20 и более МПа), при содержа­нии конденсата в газе до 100 г/м³. Допускается содержание сероводорода. НТС с впрыском в поток газа гликоля обеспечивает получение точки росы газа по воде от - 25°С до - 60°С.

В простейшей схеме НТС в качестве редукционного органа использу­ют насадки постоянного сечения - штуцеры. В процессе дросселирования газа в штуцере (снижение давления газа при постоянной энтальпии) тем­пература газа снижается на 2-4°С на 1 МПа снижения давления. В расчетах принимают среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона, равное 3°С на 1 МПа.

Охлаждают продукцию скважин для того, чтобы сконденсировались тяжелые углеводороды (конденсат), пары воды. После перехода конденсата и воды в жидкое состояние газожидкостную смесь сепарируют, отделяя жидкость от газа. При сепарации от газа отделяются также механические (твердые) примеси и вводимые в поток ингибиторы коррозии и гидратообразования.

Таким образом, назначение НТС - извлечение конденсата, осушка и очистка газа от механических примесей. НТС обеспечивает подачу конди­ционного газа в магистральный газопровод и добычу нестабильного кон­денсата.

Рис. 27. Технологическая схема НТС с использованием

эффекта Джоуля-Томсона для отдельной скважины

1 - добывающая скважина; 2 - манифольд, 3 - шлейф; 4 - каплеотбойник; 5 - теплообменник; 6 - штуцер; 7 - низкотемпературный сепаратор; 8 - конденсатосборник.

Газ, выходящий из скважины, движется по шлейфу в каплеотбойник жидкости и твердой фазы 4, отделяется в нем от капель жидкости и твер­дых частиц, поступает в теплообменник 5, предварительно охлаждается в нем встречным потоком холодного газа от t, до t₂, проходит редуцирование в редукционном аппарате 6, охлаждается до заданной температуры t_c при давлении максимальной конденсации Р_с, отделяется от жидкости и твердой фазы в нем, частично или полностью проходит теплообменник 5, нагрева­ется за счет теплоты потока газа, идущего из скважины, от t₃ до t4 и далее поступает на промысловый газосборный пункт (ПГСП), Там он окончательно доводится до товарных кондиций, его измеряют и распределяют по потребителям. Отделившийся нестабильный конденсат направляют на ПГСП, где его стабилизируют и замеряют количество.

НТС - процесс однократной конденсации и разделения газа и жидко­сти, несовершенный технологический процесс. Даже при весьма низких температурах сепарации (до - 40°С) он не обеспечивает полного извлече­ния жидких углеводородов, но позволяет использовать пластовое давление для получения холода.