Тема 6. Подготовка и переработка газов

Природный газ, поступающий из скважин, содержит механические примеси (песок, пыль), которые увеличивают абразивный износ газовых компрессоров, а углеводородный конденсат, пары воды и свободную влагу с растворенными в ней солями – они вызывают трудности (главным образом – коррозию, образование гидратов или льда, что является причиной возникновения пробок в нем) при транспортировки газа по трубопроводу.

Для удаления механических примесей используются сепараторы различных конструкций. Для предотвращения конденсации воды из газа при его охлаждении и образовании гидратов одним из наиболее важных звеньев в процессе подготовки газа транспорту является искусственная осушка, с помощью которой добиваются состояния газа, когда его точка росы ниже, чем температура транспортировки.

По своему классификационному признаку методы осушки газов подразделяются на три основные группы:

1. Физические. В основе лежит искусственное охлаждение газов, компримирование их, а также сочетание компримирования с охлаждением. Осуществляются следующими способами:

- вымораживанием влаги из газа с использованием низких температур атмосферы;

- охлаждением газа с дополнительным компримированием и без него;

- инжекцией химических веществ в газовый поток промысловых газосборных трубопроводов с последующим улавливанием продуктов гидратации на сепарационных и центральных установках;

- низкотемпературной сепарацией (т.е. охлаждением природного газа с последующим разделением газоконденсатной смеси в сепараторе на жидкую и газовую фазы).

2. Химические. Химическая реакция между водой и химическими веществами может быть столь полной, что образующиеся при этом продукты гидратации будут иметь чрезвычайно низкую упругость водяных паров. Имеются химические реагенты, обеспечивающие практически полную осушку газа. Однако эти реагенты очень трудно или вообще невозможно регенерировать, что делает их непригодными для использования в качестве промышленных осушителей. Они широко применяются при лабораторном определении влажности газов.

3. Физико-химические. Основаны на поглощении влаги различными поглотителями (сорбентами) и делятся на две основные группы: адсорбция (с применением твердых сорбентов) и абсорбция (с применением жидких сорбентов).

Способы очистки и осушки газов Абсорбционный метод. Основы процесса

Абсорбция жидкостями применяется в промышленности для извлечения из газов диоксида серы, сероводорода и других сернистых соединений, оксидов азота, паров кислот (НСI, HF, H₂SO₄), диоксида и оксида углерода, разнообразных органических соединений (фенол, формальдегид, летучие растворители).

Абсорбционный метод реализует процессы, происходящие между молекулами газов и жидкостей. Если отсутствует взаимодействие между распыливающейся жидкостью и орошаемым газом, то эффективность поглощения компонентов из паровоздушной смеси определяется только равновесием пар-жидкость.

Скорость поглощения газа жидкостью зависит от:

а) диффузии поглощаемых веществ из газового потока к поверхности соприкосновения с поглощающей жидкостью;

б) перехода газовой частицы к поверхности жидкости;

в) диффузии абсорбированных веществ в промывной жидкости, где устанавливается равновесие;

г) химической реакции (если она имеет место).

Абсорбционная очистка применяется как для извлечения ценных компонентов из газового потока и возврата их снова в технологический процесс для повторного использования, так и для поглощения из выбросных газов вредных веществ с целью санитарной очистки газов. Обычно рационально использовать абсорбционную очистку, когда концентрация примесей в газовом потоке превышает 1%(об). В этом случае над раствором существует определенное равновесное давление поглощаемого компонента, и поглощение происходит лишь до тех пор, пока его парциальное давление в газовой фазе выше равновесного давления его над раствором. Полнота извлечения компонента из газа при этом достигается только при противотоке и подаче в абсорбер чистого поглотителя, не содержащего извлекаемого вещества.

Продуктами переработки природных и нефтяных газов явля­ются:

- товарный природный газ, направляемый по газопроводам в качестве газового промышленного и бытового топлива;

- широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) от С₃ до С₅, выделенных из состава газа в процессе его переработки;

- сжиженный газ - концентрат углеводородов С₃ и С₄, выде­ленный из ШФЛУ;

- стабильный газовый конденсат;

Показатели качества природного газа, подаваемого в маги­стральные газопроводы, регламентированы стандартом и приве­дены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Показатель	Климатический район
	Умеренный		Холодный
	I	II	I	II
Точка росы газа, 0С, не выше
- по влаге	0	-5	-10	-20
- по углеводородам	0	0	-5	-10
Содержание, г/мл3, не более
-мех.примесей	0,003	0,003	0,003	0,003
-серорводорода	0,02	0,02	0,02	0,02
-тиоловой серы	0,036	0,036	0,036	0,036
Об.доля кислорода, % не более	1	1	1	1

На практике о влагосодержании природных газов судят по их точке росы, понимая под этим термином температуру, ниже которой водя­ной пар конденсируется (выпадает в виде «росы»).

ШФЛУ, выделяемая из природных газов в процессе их пере­работки (на ступенях сепарации высокого давления и отбензинивания), является исходным продуктом для получения сжи­женного газа и газового бензина (углеводороды С₅₊). Нормами установлены три марки ШФЛУ (А, Б, В), показатели качества которых приведены ниже:

Показатель	А	Б	В
Содержание, %(мас.):
C1+ С2, не более	3	5	_
С3, не менее	15	-	-
С4+ С5, не менее	45	40	35
С6+, не более	И	25	50
серы всего, не более	0,025	0,05	0,05
в том числе сероводорода, не более	0,003	0,003	0,003

Таким образом, в составе сжиженных газов предусматривает­ся содержание не только пропана и бутана (насыщенных угле­водородов), но также олефинов от этиленов и выше, т. е. в их состав вовлекаются как пропан-бутановая фракция ШФЛУ из природных газов, так и из вторичных газов, содержащих олефины.

Остаточная фракция ШФЛУ - газовый бензин, содержащий в основном углеводороды от пентана и выше. Для него нормами установлены два основных показателя - температура начала кипения (не ниже 30°С) и давление насыщенных паров, харак­теризующее наличие в нем легких углеводородов (не более 67 кПа летом и не более 93 кПа зимой).

Газовый бензин является также источником получения одоранта - концентрата легких меркаптанов. Так, на Оренбургском газоперерабатывающем заводе этот концентрат содержит в сво­ем составе этантиол – 33; 2-пропантиол – 42; 1-пропантиол – 10; 2-бутантиол - 14%(мас.).