Установки низкотемпературной сепарации, работающие за счет изоэнтальпийного расширения газа

В начальный период эксплуатации газоконденсатных место­рождений, давление сырья на входе в установки комплексной подготовки газа (УКПГ) как правило значительно больше, чем давление, при котором необходимо газ подавать в магистраль­ный газопровод. Избыточное давление газа позволяет за счет расширения га­за получить низкие температуры, т. е. охлаждать газ. Этот про­цесс можно осуществить изоэнтальпийно — с использованием дроссельных устройств и изоэнтропийно — с применением турбодетандеров.

В газовой промышленности установки обработки газа в ус­ловиях промысла, где для получения холода используется изоэнтальпийное расширение газа, принято называть установками низкотемпературной сепарации (УНТС).

Установки НТС включают в себя сепараторы, разделители и рекуперативные теплообменники. Газ со скважин поступает в сепаратор I ступени (рис. 11), где от него отделяются меха­нические примеси и капельная жидкость. Последняя представ­ляет собой смесь жидких углеводородов, воды и ингибитора гидратообразования. Отсепарированный газ поступает в реку­перативный теплообменник Т-1, где охлаждается газом, отво­димым с верха сепаратора второй ступени С-2. Затем газ через дроссельное устройство поступает в сепаратор II ступени.

При наличии достаточно большого избыточного давления и поверхности рекуперативного теплообменника за счет эффек­та дросселирования газа обеспечивается достаточно низкая температура во второй ступе­ни сепарации.

При исчерпании необхо­димого для поддержания нормальной работы УНТС из­быточного давления в ее схему включают блок охлаждения газа с искусственным хладоагентом. Испаритель этого блока устанавливается после рекупера­тивного теплообменника.

Рис.11. Принципиальная техноло­гическая схема установки НТС: С-1, С-2 — сепараторы; Р-1, Р-2 — раздели­тели; Т-1 — рекуперативный теплообмен­ник; ДУ — дроссельное устройство; / — сырьевой газ; // — товарный газ; ///, V — смесь жидких углеводородов (нестабиль­ный конденсат); IV — газ дегазации; И — регенерированный раствор ингибитора; НИ — насыщенный раствор ингибитора

На показатели установок НТС большое влияние оказывают температура, давление, состав сырьевого газа, эффективность оборудования, число ступеней сепарации и т. д. Ниже приво­дятся общие рекомендации по выбору параметров установок НТС.

Выбор давления. Значение давления на I ступени сепарации зависит от устьевых параметров газа, показателей промысловых газопроводов, состава сырья и т. д. Режим конечной ступени сепарации устанавливается с учетом давления максимальной конденсации целевых компонентов и давления на начальном участке магистрального газопровода. В период снижения пла­стового давления эффективность работы установки НТС обес­печивается за счет ввода дожимного компрессора и установки искусственного холода. Влияние давления на работу установки НТС подробно изложено в работах.

Выбор температуры. Значение температуры на установках НТС выбирают исходя из необходимости получения точки росы газа, обеспечивающей транспортирование газа в однофазном состоянии. Наряду с этим в ряде случаев выбор температуры обработки газа осуществляется также для увеличения степени конденсации пропана и бутанов.

Температура на I ступени сепарации зависит от устьевых параметров газа и перепада давления и температуры в промыс­ловом газопроводе, соединяющем скважины с УКПГ. Темпера­тура во II ступени наряду с перепадом давления между ступе­нями сепарации зависит также от поверхности рекуперативного теплообменника Т-1 (см. рис. 11).

Основное количество тяжелых углеводородов переходит в жидкую фазу в I ступени сепарации. Снижение давления и температуры способствует переходу в жидкую фазу дополни­тельного количества тяжелых углеводородов. При этом сравни­тельно большими темпами увеличивается степень конденсации более легких углеводородов, на что указывает также снижение молекулярной массы жидкой фазы.

Увеличение выхода нестабильного конденсата во II ступени сепарации обусловливает в свою очередь повышение мощности установки стабилизации конденсата (УСК) и выхода метано-этановой фракции.

Учитывая изложенное, необходимо производить выбор ре­жима работы установок НТС с учетом дополнительного выхода тяжелых углеводородов и увеличения капитальных вложений и эксплуатационных расходов в целом на весь комплекс.

Выбор числа ступеней сепарации. На практике при подготовке к транспортированию продукции газоконденсатных ме­сторождений применяют двух- и трехступенчатые схемы НТС. Многоступенчатые схемы сепарации применяются также в схе­мах глубокого извлечения из газа этана, пропана и бутанов процессом низкотемпературной конденсации. При одинаковых параметрах последней ступени охлаждения чем меньше число ступеней сепарации, тем больше выход жидкой фазы на УНТС и ниже содержание углеводородов С₅ и выше в товарном газе.