Дегидрация газа на промыслах
Глава XVI ДЕГИДРАЦИЯ ГАЗА НА ПРОМЫСЛАХ
Для правильной постановки дегидрации газа необходимы точные сведения о содержании воды в газе.
Анализы газов разных месторождений не указывают содержания воды в газе. Это — пробел. Необходимы анализы с указанием содержания воды. Для таких анализов пробы газа надо брать со дна скважин против пласта специальными пробоотборниками с сохранением давления. Если при понижении температуры во время транспорта пробы до лаборатории в таком пробоотборнике осела из газа часть воды в жидком виде, эту воду надо учесть.
Для бугурусланского газа можно руководствоваться кривыми для газа А и таблицами Дитона и Фроста. Для других месторождений надо выполнить научно-исследовательскую работу по методу Дитона и Фроста.
Для дегидрации газа, выходящего из скважин, с давних пор применялся хлористый кальций, но он имеет ряд недостатков. Его можно применять только для мелких установок. На многих газовых промыслах необходимо хотя бы частично дегидрировать газ тотчас по выходе его из скважины. В противном случае при перепаде давления, в особенности зимой, вода, присутствующая в газе в парообразном состоянии, образует с метаном, этаном и пропаном гидраты углеводородов, оседающие в газопроводе в виде льда или снега, и газопровод закупо-
ривается. Еще раньше закупориваются приборы: счетчики, регуляторы давления, манометры и пр. Чаще всего образуется гидрат метану,
имеющий химическую формулу СН4+7 Н20. Кроме воды в газе
почти всегда есть примесь углекислоты. Она также образует гидрат состава С02+6 Н20.
Гидраты углеводородов изучались многими исследователями162. Гидраты углеводородов—белые кристалические твердые вещества, похожие на снег, а при уплотнении похожие на лед. Карсон и Катц рассматривали процессы образования гидратов, как явления, происходящие в четырехфазной системе, причем одна из этих фаз есть гидрат. Получены данные для следующих систем:
1. Метан — пропан —¦ вода — гидрат
2. Метан — пентан — вода — гидрат
3. Метан —• гексан — вода — гидрат
Получены кривые образования гидратов при разных соотношениях температуры и давления. Кривые для систем метан—пентан—вода— гидрат и метан—нормальный гексан—вода—гидрат совпали с кривыми системы метан—вода—гидрат, а система метан—пропан—вода— гидрат дала кривую иного вида. Карсон и Катц заключили, что в системах метан—пентан—вода—гидрат и метан—гексан—вода—гидрат в образовании гидратов пентан и гексан не участвуют, и гидрат дается только метаном и водой. Повидимому, углеводороды парафинового ряда тяжелее бутана не дают гидратов.
Карсон и Катц полагают, что гидраты, возникающие из природного газа, насыщенного водой, есть твердые растворы и имеют определенные константы равновесия системы пар—твердое вещество.
Для образования гидратов углеводородов в газопроводе нужна температура не выше 11,1° С и давление не меньше 28,1 ати, а такие условия очень часто бывают в газопроводах не только зимой, но и осенью и весной.
Чтобы избегнуть образования гидратов, нужно дегидрировать газ. Если в газе нет воды,то и гидраты не образуются, и даже нет надобности удалять всю воду. При малом содержании воды, далеком от точки насыщения, гидраты также не образуются.
Ставить у каждой скважины дорогостоящие стационарные установки немыслимо. Ставят дешевые «конденсационные горшки» (Pots), содержащие водный концентрированный раствор хлористого кальция, сквозь который и пропускается газ, выходящий из скважины. Их ставят «до штуцера», т. е. до снижения давления. В противном случае штуцер в первую очередь обмерзнет, так как именно в нем и происходит перепад давления.
Но газ, выйдя из горшка, уносит с собой некоторое количество хлористого кальция, являющегося летучим продуктом. Этот увлеченный хлористый кальций необходимо улавливать. Он разъедает металлическое оборудование. Для улавливания хлористого кальция после горшка ставят небольшой сепаратор. Это увеличивает затраты на дегидрацию газа на промыслах. Хлористый кальций в «горшках» недостаточно дегидрирует газ. Приходится в конечном пункте промысловой собирательной сети или на первой станции магистрального газопровода сооружать крупную центральную дегидрационную установку. Обслуживание большого количества мелких «горшков» и сепараторов на промыслах требует большого количества человеческого труда. Нужно собирать из горшков раствор, насыщенный водой, и регенерировать его, а если обходиться без этой регенерации, расход хлористого кальция будет очень велик. Описанные мелкие установки для дегидрации хлористым кальцием можно применять только при следующих условиях:
1) если газ выходит из скважины с не очень большим давлением и
2) если давление, с которым выходит газ из скважины, не очень сильно колеблется.
Задача экономной и удобной де-диграции газа у скважин еще не разрешена.
На некоторых промыслах для дегидрации газа применяли не раствор хлористого кальция, а твердый или сухой хлористый кальций. В таких случаях он помещался в вертикальный цилиндрический-сосуд на сетках слоями, состоящими из кусочков хлористого кальция. Поперечные размеры кусков — от 2 до 5 см. Сетка с 20—30 отверстиями на линейный дюйм. Газ сквозь эти сетки и куски пропускался снизу. Вода из газа удерживалась хлористым кальцием. Этот способ — весьма неудобен, и мы рекомендовать его не можем.
Фиг. 66. Метаноловый инжектор для предупреждения образования гидратов углеводородов в газопроводе.
Применялся иногда и такой способ. Концентрированный раствор хлористого кальция вводился в газопровод и шел вместе с газом. Насытившись водой из газа, он собирался в дрипах, откуда и извлекался. Этот способ вызывал большую коррозию газопроводов, и его также нельзя рекомендовать.
На некоторых промыслах для борьбы с обмерзанием газопроводов применяют паллиативы:
1) подогрев газа или
2) введение в газ метанола или аммиака или других веществ, предупреждающих замерзание.
Второй способ в некоторых случаях дает эффект, а в некоторых не дает. Первый способ более эффективен, но обходится не дешево и требует значительного обслуживания.
На фиг. 66 изображен инжектор для введения в газопровод метанола.
Введение в газопровод спирта применялось на многих газопроводах при перекачке газа под невысоким давлением. При высоких давлениях спирт сам иногда образует гидраты.
Аммиак — Дорог. Если в газе есть углекислота, аммиак образует
с ней углекислый аммоний, который также может закупорить газопровод.
Для дегидрации крупных количеств газа есть рациональные установки, в которых капитальные затраты и операционные расходы ложатся на 1 mz газа очень малой цифрой. Применяется процесс абсорбции или адсорбции.
Было испытано много способов дегидрации газа. Концентрированная серная кислота прекрасно удаляет влагу из газа, но неудобна в применении и ее трудно регенерировать.
Фосфорный ангидрид, тройной алкогольный глицерин, тиоциа-нистый натрий, тиосульфат натрия, активированный древесный уголь, силикагель и многие другие вещества применялись для дегидрации небольших количеств газа. На основании практических данных работы всевозможных дегидрационных установок техника и промышленность газового Дела в США остановилась на двух дегидраторах, которые теперь и получили широкое применение для дегидрации больших количеств гдза. Это — диэтиленгликоль и активированная окись алюминия, причем диэтиленгликолевые установки для дегидрации газа перед его перекачкой по магистральным газопроводам распространены в больших количествах, чем алюминиевые.
При дегидрации газа перед перекачкой по магистральному газопроводу не следует удалять всю воду из газа. Некоторое определенное количество воды надо оставить. Чрезмерно обезвоженный газ высушивает газопровод. Сухая пыль несется по газопроводу вместе с газом со скоростью иногда до 160 км/час. Возникают «пылевые штормы». В пыли есть мелкие частицы распавшейся окалины, частицы металла, кварцевые песчинки из высушенной грязи и т.д. Эта пыль шлифует внутреннюю поверхность газопровода. Она летит прямолинейно, на поворотах ударяется в стенку газопровода и может проесть ее. Она забивается в приборы и портит их.
Дегидрацйя газа ведется по расчету. Основаниями расчета служат сведения:
а) о температуре и давлении газопровода в различные месяцы года;
б) о количестве воды, с каким газ приходит с промысла;
в) о том, при како1^ температуре газ данного состава дойдет до точки росы, при давлении в той или иной точке газопровода.
Содержание воды при точке росы является недопустимым максимальным пределом содержания воды в газе. Надо оставлять в газе воду ниже этого предела. Иногда приходится удалять 80% воды и оставлять 20%.
На различных станциях газопровода ставятся автоматические рекордеры точки росы1, и по их показаниям даются распоряжения дегидрационной установке усилить или уменьшить дегидрацию.
На некоторых газопроводах на юге США летом газ не дегидрируют.
1 Такой рекордер точки росы описан в журнале «The Oil Weekly», 1942 5 января, т. 104, № 5; стр. 33.
Интересные наблюдения были произведены осенью над высушивающим действием дегидрированного газа. Летом шел газ, содержавший пары воды, и внутренность газопроводной сети была влажная. Осенью дегидрированный газ высушивал газопровод в течение месяца .
Если газопровод должен круглый год работать напряженно и подавать максимальные количества газа, дегидрацию нужно вести круглый год. Помимо увеличения пропускной способности это уменьшает внутреннюю коррозию газопровода и приборов. Увеличивается теплотворная способность газа.
Установки для дегидрации газа дегидрация жидкими поглотителями »
Библиотека »
