Осушка газа твердым сорбентом. (адсорбция)
Когда необходимо снизить содержание паров воды в газе до 0,01г/м3 и ниже, используют твердые сорбенты, такие как силикагель.
Сущность адсорбции заключается в том, что на поверхности сорбента конденсируются молекулы воды или других веществ.
Преимущества метода: 1. низкая точка росы. осушенного газа (до -650С). 2. Простота регенерации поглотителя. 3.Компактность, несложность и низкая стоимость установки.
Адсорбционная установка имеет два или более адсорберов. Основное отличие адсорбционных установок от абсорбционных заключается в том, что процесс насыщения сорбента и его регенерация осуществляются циклически в одном и том же аппарате. После заданного насыщения влагой адсорбента в первом адсорбере, поток влажного газа переключается на второй адсорбер, поток влажного газа переключается на второй адсорбер, адсорбент которого к этому времени осушен и охлажден до заданной температуры.
Первый адсорбер в свою очередь ставиться под регенерацию с последующим охлаждением.
Так циклично работают все адсорбционные установки.
Продолжительность циклов насыщения, регенерации и охлаждения адсорбента определяют временем, необходимым для его регенерации, которая может длиться 4-8 часов, цикл насыщения продолжается 10-20 часов, цикл охлаждения применяется не всегда т.к. адсорбент сравнительно быстро охлаждается газом, поступающим на осушку.
Схема осушки газа твердым поглотителем.
Влажный газ проходит через сепаратор 1 и поступает в адсорбер 2. Проходя через силикогель, газ освобождается от влаги и направляется в газопровод.
После определенного промежутка времени в зависимости от загрузки твердого поглотителя и объемной скорости газа адсорбер переводят на восстановление (регенерацию). Газ же переключают на второй адсорбер, который уже прошел регенерацию. Силикагель регенерируют (осушают),продувая через него горячий газ. Регенерацию силикагеля проводят следующим образом: на регенерацию силикагеля переведен правый адсорбер. При пуске адсорбера на регенерацию определенное количество газа, требуемого для заполнения системы регенерации, отводят от линии сухого газа через регулятор давления РД (при давлении несколько более 1 кгс/см2). Этот газ поступает сначала в холодильник 3 и далее в сепаратор 4.
Газодувкой 5 под давлением не более 300 мм. вод.ст. газ подается в подогреватель 6, где он нагревается до температуры 2000С, и далее поступает в адсорбер 2,в котором регенерируется силикагель.
При выходе из адсорбера нагретый насыщенный газ поступает в холодильник 3, а затем в сепаратор 4. где отделяется влага, поглощенная в адсорбере. В результате повторных циклов регенерирующего газа
(газодувка-подогреватель-адсорбер-холодильник-адсорбер-сепаратор-газодувка) силикагель осушается и может снова поглощать воду из газа.
Характеристика силикагеля, применяемого для осушки осушки газа
Плотность кг/м3 -650.
Средняя влагоемкость % от массы адсорбента -6.
Возможная температура точки росы 0С-50-700С.
Температура 0С адсорбции 5-40. регенерации 150-180 0С.
Метод снижения давления.
Предупреждение образования гидратов методом снижения давления заключается в втом, что при сохранении температуры в газопроводе снижается давление ниже равновесного давления образования гидратов. Этот метод возможен и при ликвидации уже образовавшихся гидратов.
Гидратную пробку в газопроводах ликвидируют путем снижения давления тремя способами:
а) участок газопровода, в котором образовалась пробка, отключается, и газ через продувочные свечи выпускается в атмосферу. Продукты распада выдуваются через одну из свечей, после чего участок газопровода снова включается в работу.
б) перекрывается линейный кран с одной стороны, и газ, заключенный между пробкой и перекрытым краном, выбрасывается в атмосферу, а после частичного разложения гидратов пробка выбрасывается через продувную свечу в атмосферу.
в) отключается участок газопровода с обеих сторон пробки, и газ, заключенный между пробкой и одним из перекрытых кранов, выпускается в атмосферу.
После снижения давления необходимо некоторое время (от нескольких минут до нескольких часов) для разложения гидратов. Для разложения сплошной пробки требуется времени тем больше, чем значительнее ее длина и ниже температура.
Если пробка патронная т.е на сравнительно коротком участке образовалось последовательно несколько пробок, то для ее разложения требуется гораздо больше времени, чем для распада короткой, но сплошной пробки.
Метод снижения давления дает положительный эффект лишь в условиях, когда гидраты разлагаются при положительных температурах т.к в противном случае вода, образующаяся при разложении гидратов, переходит в лед.
Подогрев газа.
Предупреждение образования гидратов методом повышения температуры газа( подогрев газа ) заключается в том, что при сохранении давления в газопроводе температура газа поддерживается выше равновесной температуры образования гидратов. В условиях транспорта газа по магистральному газопроводу этот метод неприменим,так как связан с большими затратами энергии.
Как показывают расчеты, при больших объемах транспортируемого газа может оказаться экономически целесообразно охлаждать его (с учетом увеличения затрат на более глубокую осушку газа) поскольку это позволяет заметно увеличить пропускную способность газопроводов,особенно газопроводов с большим числом компрессорных станций.
Подогрев газа эффективен, когда гидраты образуются в результате местного редуцирования газа.
Метод подогрева применяется на газораспределительных станциях ( ГРС), где при больших перепадах давления вследствие дроссельного эффекта температура газа может значительно снижаться, в результате чего обмерзают редуцирующие клапаны,краны,диафрагмы.
Ввод ингибиторов.
Ингибиторы,введенные в насыщенный водяными парами поток природного газа,частично поглощают водяные пары и переводят их вместе со свободной водой в раствор,который совсем не образует гидратов или
образует их при температурах более низких,чем температура гидратообразования в случае наличия чистой воды. В качестве ингибиторов применяют метиловый спирт (метанол СН3ОН),растворы этиленгликоля,диэтиленгликоля,триэтиленгликоля.
Требования к ингибиторам.
1. Максимально понижать температуру гидратообразования.
2. Не вступать в реакцию с компонентами газожидкостного потока и выпадать в осадок.
3.Не повышать токсические свойства газа.
4.Полностью растворяться в воде и легко регенерироваться.
5.Иметь низкую вязкость и упругость паров.
6.Недифицитность и низкая стоимость.
7. Иметь низкую температуру замерзания.
Расчет количества ингибитора (метанола).
Количество метанола,определяется в зависимости от требуемого снижения равновесной температуры гидратообразования.
Количество метанола,расходуемого на насыщение газа,определяется в зависимости от давления и минимальной температуры в газопроводе.
Сумарное количество метанола,вводимого в газовый поток,можно определить по формуле: Gм=GХ(L+^W) 100
G-объемная пропускная способность газопрвода,приведенная к 00С и 760 мм. рт. ст.
х-массовая концентрация метанола в воде %
L-отношение содержания метанола в газе к массовой концентрации его в воде.
^W-изменение влагосодержания газа при вводе метанола. ^W=Wн-Wк.,где Wн-Wк-влагосодержание газа начальное и в точке ввода метанола.
Ингибитор вводят в газовый поток до места образования гидратов. Желательно,чтобы из газового потока перед местом ввода ингибитора была удалена вода, в противном случае значительно увеличивается расход ингибитора.
Экономически метанол выгодно применять при небольших расходах газа,когда из-за высоких капиталовложений нерационально использовать другие методы. Этот способ целесообразно применять также там,где гидраты образуются редко и в небольших количествах.
Метанол можно вводить в сочетании с другими средствами,например,с осушкой газа или с понижением давления. Использование метанола для предупреждения образования гидратов в газопроводе при больших объемах транспортируемого газа экономически невыгодно вследствие резкого повышения себестоимости газа.
 |
