Исследование и моделирование колонны отдувки метанола в технологии промысловой подготовки газа

Размещено на http://www.allbest.ru/

1ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ КОЛОННЫ ОТДУВКИ МЕТАНОЛА В ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА

Кузьменко Елена Анатольевна

Для предотвращения процессов гидратообразования в технологии низкотемпературной сепарации, используемой при промысловой подготовке газа, перед стадиями охлаждения в поток подготавливаемого газа добавляется метанол [1]. метанол газовый конденсат отдувка

Однако метиловый спирт - это весьма дорогое химическое сырье. Так, в 2008 году для решения вопроса экономии и регенерации ингибитора в систему установки комплексной подготовки газа (УКПГ) была внедрена установка отдувки метанола. Использование данной технологии позволило сократить расход метанола в 2 раза [2].

Организация замкнутого цикла, по используемому на установках комплексной подготовки газа метанолу, реализована с использованием колонны отдувки, проходя через которую часть направленного через низ газового потока насыщается метанолом из подаваемой на орошение метанольной воды, отделяемой из конденсата [3].

Колонна отдувки располагается на открытой площадке и представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 1,2 м и высотой 13 м, в котором расположены 14 массообменных колпачковых тарелок со съёмной сетчатой насадкой на каждой тарелке.

Сырой газ, направляемый по коллектору диаметром 530 мм после дожимной компрессорной станции (ДКС) с давлением Р=7,0-7,35 МПа и температурой Т=20-28?С, поступает в колонну через штуцер в нижней части аппарата, а 13-40% раствор метанола поступает на верхнюю массообменную тарелку. В результате противотока происходит контакт газа с метанолом, концентрация его в газе повышается, а очищенная вода стекает вниз и выводится с куба колонного аппарата [4].

В ходе эксперимента была оценена работа колонны выветривания метанола в динамике. Исходя из анализа экспериментальных данных, можно сделать вывод, что содержание таких углеводородов, как метан, этан, пропан и т.д. в газе практически не изменяется, процентное содержание метанола значительно снижается, в отдельных случаях - в несколько раз (табл. 1). Увеличение содержания метанола в газе составило от 0,193 до 0,871 % мол.

Для моделирования колонны выветривания метанола предлагается использование материального баланса массообменных процессов на тарелках с учетом фугитивности метанола и термобарических условий.

Уравнение общего материального баланса:

Gi-1-Li-Gi+Li=0 (1);

где Gi-1 - поток пара, поступающего на тарелку i; Li - поток жидкости, покидающей тарелку i; Gi - поток пара, покидающего тарелку i; Li+1 - поток жидкости, поступающей на тарелку i.

Уравнение покомпонентного материального баланса:

Gi-1•yi-1,j-Li•xij-Gi•yij+Li•xi+1,j=0 (2);

где x, y - концентрации компонентов в жидкости и паре соответственно, мол. доли; j - номер компонента.

Поскольку температура верха и низа колонны отличается несущественно, задается линейный профиль температур на тарелках по высоте колонны. Для реализации потарельчатого расчета предлагается использование методики матричной прогонки. Квадратичная матрица предполагает расчет концентраций метанола в газовой и жидкой фазе на 14 тарелках. За первое приближение принято значение содержания метанола в газе на входе в колонну выветривания. За конечное условие правильности расчета предлагается соответствие значений концентраций в выходных потоках.

Предварительно был подготовлен блок исходных данных, который включил в себя следующие параметры: давление в колонне, значение расходов и температуры газа и метанольной воды, составы входных потоков газовой и жидкой фазы и молекулярные массы компонентов, коэффициенты Антуана, коэффициенты для уравнения мольного равновесия, значения энтальпий испарения при 273К, для индивидуальных компонентов.

Моделирование колонны выветривания с помощью пакета Aspen HYSYS дало адекватный результат.

Таблица 1. Сравнение результатов эксперимента и моделирования по составу газового потока

Таблица 2. Сравнение результатов эксперимента и моделирования по составу метанольной воды

Планируется реализация предлагаемого алгоритма расчета колонны выветривания в среде Delphi с целью дополнения моделирующей системы расчета УКПГ.

Библиографический список

1. Истомин В.А. Квон В.Г. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов В системе добычи газа.-М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004.-252 с.

2. Дудко А.Н., Савченко Е.И., Замалиев Д.М., Забоева М.И. Перспектива утилизации водометанольного раствора на нефтегазоконденсатных меторожденияхНаучный форум. Сибирь.2016.-Т.2.-С.26-27.

3. Авторское свидетельство №512876, СССР. Способы регенерации водометанольного раствора//Бюллетень изобретений.-1976.-№17.

4. Махмутов Р.А., Ефимович Д.О. Оптимизация процесса регенерации метанола на месторождениях Крайнего Севера// Газовая промышленность.-2016.-№5 (51).-56-57.

Аннотация

В статье рассматривается технология регенерации метанола в системе установки комплексной подготовки газа и газового конденсата, реализованная с помощью блока колонны отдувки метанола. В процессе исследования для изучения динамики процесса использовались методы технологического и математического моделирования с применением программного пакета Aspen HYSYS и среды программирования Pascal.

Ключевые слова: колонна отдувки метанола, природный газ, технология регенерации метанола

Размещено на Allbest.ru