Обработка природного газа
Осушка газа. Содержание влаги в газе при его транспортировании часто вызывает серьезные эксплуатационные затруднения. ПРи определенных внешних условиях (температуре и давлении) влага может конденсироваться, образовывать ледяные пробки
и кристаллогидраты, а в присутствии сероводорода и кислорода вызывать коррозию трубопроводов и оборудования. Во избежание перечисленных затруднений газ осушают, снижая температуру точки росы на 5...7 °С ниже рабочей температуры в газопроводе. При транспортировании осушенного газа трубопровод можно прокладывать на меньшую глубину, что уменьшает капиталовложения. Наибольшие трудности при транспортировании газов по магистральным газопроводам возникают при образовании
кристаллогидратов. Многие газы (метан, этан, пропан, бутан, углекислый газ и сероводород), насыщенные влагой, при определенных значениях температуры и давления образуют с водой (в жидкой фазе) соединения, называемые кристаллогидратами. Если влага удалена из газа и газ оказывается ненасыщенным, кристаллогидраты не образуются. Внешне кристаллогидраты похожи на белую снегообразную кристаллическую массу, а при уплотнении напоминают лед. Это неустойчивые соединения, которые при определенных условиях сравнительно легко разлагаются на составные части. Состав кристаллогидратов углеводородов следующий: СН4 • 6Н2О или СН4 • 7Н2О; С2Н6 • 7Н2О; С3Н8 • 18Н2О. Природный газ и вода представляют
собой многокомпонентную систему, которая дает смешанные кристаллогидраты. Они устойчивее гидратов индивидуальных углеводородов. На рис. 2.4 показаны кривые образования гидратов метана и природных газов в зависимости от температуры и давления. Сами кривые дают условия равновесного состояния гидратов. При таком изменении температуры и давления газа, когда точка, отвечающая состоянию газа, расположится выше и левее кривой, будет идти процесс образования гидрата. Ниже и правее кривой находится область разложения гидратов.
Ряс. 2.4. Кривые равновесного состояния гидратов метана я природных газов в зависимости от температуры и давления: 1— метан; 2— природный газ с
относительной плотностью 0,6; 3— природный газ с относительной плотностью 0,7; 4— природный газ с относительной плотностью 0,8
Для осушки газа применяют способы абсорбционные, т. е. поглощение водяных паров жидкостями, адсорбционные, т. е. поглощение водяных паров твердыми сорбентами, и физические — простое охлаждение или охлаждение с последующей абсорбцией. Широкое распространение получил абсорбционный способ осушки газа диэтиленгликолем и триэтиленгликолем, водные растворы которых обладают высокой влагоемкостью, нетоксичны, не вызывают коррозии металла и достаточно стабильны. Очистка газа от сероводорода и углекислого газа. В горючих газах, используемых для газоснабжения городов, содержание сероводорода не должно превышать 2 г на 100 м3 газа. Содержание углекислого газа нормы не лимитируют, однако по технико-экономическим соображениям в транспортируемом газе оно не должно превышать 2%.
Существуют сухие и мокрые методы очистки газа от H2S.
Сухие методы очистки газа основаны на применении твердых поглотителей (гидрата окиси железа, содержащегося в болотной руде, и активированного угля).
При мокрых методах очистки газа используют жидкие поглотители.
Для удаления из транспортируемого газа СО2 применяют промывку газа водой под давлением, пропуская газ через скрубер.
Для очистки от H2S природных газов и газов, полученных на нефтеперерабатывающих заводах, широкое распространение получил этаноламиновый способ. При очистке газа от H2S моноэтаноламином улавливается и СО2. Содержание H2S после очистки не превышает требуемой нормы.
Аминосоединения — слабые основания. При взаимодействии с сероводородом и углекислым газом они образуют нестойкие вещества, которые легко разлагаются при относительно невысокой температуре, поэтому поглощение сероводорода происходит при 15...25 °С, а раствор регенерирует при 12О...125°С.
Одоризация газа. Природный газ не имеет запаха. Поэтому для своевременного выявления утечек газа ему придают запах — газ одорируют. В качестве одоранта применяют этилмеркаптан (C2H5SH). По токсичности качественно и количественно он идентичен сероводороду, имеет резкий неприятный запах. Количество вводимого в газ одоранта определяют таким образом, чтобы при концентрации в воздухе газа, не превышающей 1/5 нижнего предела взрываемости, ощущался резкий запах одоранта. На практике средняя норма расхода этилмеркаптана для одоризации природного газа, поступающего в городские сети, установлена 16 г на 1000 м3 газа при 0°С и давлении 101,3 кПа.
Одаризацию газа производят в одоризаторах, которые бывают:
- капельные
- испарительные
- барботажные
- скруберные.
Наибольшее распространение получили капельные и барботажные одоризаторы (рис. 2.5). Первые просты по конструкции, но их недостатком является ручное регулирование спуска одоранта. В барботажных одоризаторах одорант испаряется при барботаже через него газа в специальных камерах. В этом случае целесообразно пропускать через одоризатор только часть газа и после насыщения парами
одоранта подмешивать эту часть к основному потоку газа, идущему по газопроводу. Барботажные одоризаторы выпускаются автоматизированными и имеют преимущественное распространение.
Рис. 2.5. Капельный одоризатор: 1—резервуар; 2— жидкостномерное стекло; 3— штуцер с краном для наполнения резервуара одорантом; 4— трубка для выравнивания давлений; 5— игольчатый регулировочный вентиль; 6— стекло для контроля расхода одоранта;
7— спускной штуцер с краном; 8— вентили
Газ, добытый из скважины, поступает в сепараторы, где от него отделяются твердые и жидкие механические примеси. Далее по промысловым газопроводам газ поступает в коллекторы и промысловые газораспределительные станции, где он очищается в масляных пылеуловителях, осушается, одорируется; давление газа снижается до расчетного значения, принятого в магистральном газопроводе. Компрессорные станции располагают примерно через 150 км.
Для возможности проведения ремонтов предусматривают линейную запорную арматуру, которую устанавливают не реже, чем через 25 км.
Для надежности газоснабжения магистральные газопроводы выполняют в две или несколько ниток. Газопровод заканчивается газораспределительной станцией, которая подает газ крупному городу или промышленному узлу. По пути газопровод имеет ответвления, по которым газ поступает к газораспределительным станциям промежуточных потребителей.
Для выравнивания сезонной неравномерности потребления газа служат подземные хранилища газа, для которых используются истощенные газовые и нефтяные месторождения, а при их отсутствии — в подземных водоносных пластах.
