Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
154
технологической схемы и, следовательно, большая вероятность образования твердой CO2
2. Чем ниже давление процесса разделения, тем ниже будут температуры в аппаратах при одинаковой глубине извлечения этана.
3. Чем выше содержание в газе углеводородов С2+выс, тем выше температура и выше растворимость CO2 в жидкости. Наибольшая вероятность выпадения твердой фазы CO2 при разделении бедного газа
На последнем факторе основывается основной способ, пре-
155
5,0
\
\
\
1J
\
\
\
0,0
0,76 0,78 0,8 0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92 0,94 0,96 0,98 1
Рис. "3.13. Фазовая диаграмма системы метан - диоксид углерода:
/ - тройные точки; 2 - изотермы газ - твердая фаза
дотвращающий образование твердого диоксида углерода. К орошению деметанизатора добавляют углеводороды С3+1!ЫС или Q+IJi1IC, причем, чем больше CO2 поступает в колонну с потоками, тем больше требуется добавка углеводородов. В предельном случае верхняя секция колонны превращается в абсорбционную.
В процессе выделения из газа гелия температуры значительно более низкие, чем в процессе выделения этана, и газ в основной стадии процесса почти не содержит углеводородов C2+HbIc- Поэтому требования по содержанию CO2 здесь более жесткие. Обычно требуется очистка газа до 0,02 % CO2, что, как показал опыт, позволяет работать без забивки аппаратов и арматуры твердым CO2.
При необходимости очистки сырьевого газа, содержащего CO2 менее 1 %, ее обычно производят совместно с осушкой на цеолитах.
Кроме очистки газа от CO2 аминами или адсорбционным способом применяют очистку ректификацией при высоком давлении 4+4,3 МПа.
Содержание метана в газовой фазе, мольные доли
3.3. СПОСОБЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА И ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ
Основными способами извлечения этана и более тяжелых углеводородов из природного газа являются абсорбционный и низкотемпературной конденсации.
В абсорбционном методе в качестве абсорбента используют обычно стабильный конденсат или различные фракции углеводородов. Этот способ получил ранее большое распространение, но затем был вытеснен способом низкотемпературной конденсации, который характеризуется более высокой степенью извлечения углеводородов и меньшими эксплуатационными и капитальными затратами. По данным фирмы "Мицубиси Хэви Индастриз" все ГПЗ, построенные в США с 1973 г., работают на турбодетандерах, ряд установок низкотемпературной абсорбции (HTA) реконструирован на детандерные.
Для охлаждения природного газа применяют холодильные циклы, основанные на использовании джоуль-томсоновского эффекта дросселирования газа, изоэнтропийного расширения газа, испарения жидкостей [31].
Принцип охлаждения - отвод тепла от какого-либо тела на температурном уровне ниже температуры окружающей среды и передача его в окружающую среду. При этом, согласно второму началу термодинамики, требуется затратить работу, которая для цикла будет равна:
I = Q1-Q2, (3.134)
где L - работа, затрачиваемая на сжатие газа в адиабатном процессе (отсутствует теплообмен с окружающей средой); Qi - отвод тепла от системы на верхнем температурном уровне (в окружающую среду); Q2 - подвод тепла на нижнем температурном уровне - холодопроизводительность цикла.
Из уравнения (3.134) следует, что количество тепла, отводимое на высоком температурном уровне, равно сумме холодо-производительности и затраченной работы.
Коэффициент полезного действия холодильного цикла
Л = Q2/L.
(3.135)
3.3.1. ХОЛОДИЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДЖОУЛЬ-ТОМСОНОВСКОГО ЭФФЕКТА ДРОССЕЛИРОВАНИЯ ГАЗА
Дросселирование - это процесс снижения давления газа или жидкости при прохождении через суженное отверстие (вентиль, клапан) и отсутствии теплообмена с окружающей средой. Процесс характеризуется постоянством энтальпии: Hx = H1- Дросселирование реального газа сопровождается понижением (для некоторых газов повышением) температуры потока. Этот эффект получил название джоуль-томсонов-ского.
Простейший вариант технологической схемы холодильного цикла с дросселированием газа, использующий этот эффект, приведен на рис. 3.14. Для данного цикла холодопроизводи-тельность равна:
Q2 = H1- H5 = Hx- H3, (3.136)
где Hx-H5- энтальпии потоков; Q2 - отвод тепла от какого-либо тела; Q1 - передача тепла посредством водяного или воздушного теплообменного аппарата в окружающую среду.
Из уравнения (3.136) следует, что холодопроизводитель-ность цикла зависит только от разности энтальпий прямого и обратного потоков газа на теплом конце теплообменника.
Наиболее часто эффект Джоуля - Томсона используется, когда в качестве холодильного агента выступает непосредственно газ (например, природный), подвергающийся сжижению или разделению. При этом, в случае разделения газа цикл разомкнутый, при сжижении газа цикл может быть и замкнутым и разомкнутым. Пример такого цикла приведен на рис. 3.15. В процессе дросселирования газа понижается температура и появляется жидкая фаза, которая, в случае охлаждения природного газа, обогащена высококипящими компонентами.
Рис. 3.14. Схема холодильного цикла с однократным дросселированием
