Показатели качества сжиженного природного газа

В работах [19, 24] достаточно подробно изложены вопросы осушки и очистки ПГ и приводятся ссылки на значительное число работ, посвященных этому вопросу.

Осушка природных газов. В месторождении газ находится в контакте с водой и насыщается ею под давлением 10–30 МПа при температуре 50–80 °С. Перед транспортированием или при переработке он всегда подвергается осушке. Это необходимо, так как наличие влаги препятствует нормальному протеканию низкотемпературных процессов ожижения ПГ или его разделения, либо транспортированию газа по газопроводу. Водяной пар с парафиновыми углеводородами даже при положительных температурах образует твердые ледообразные компоненты – гидраты. При отрицательных температурах вода образует гидраты и кристаллизуется в виде обычного льда. Отложения гидратов и льда вызывают забивку рабочего пространства трубопроводов и нарушают работу теплообменных аппаратов и трубопроводов ожижителей ПГ и установок его разделения.

Для разложения гидратов, которые образуются в фонтанной арматуре скважины, в нее подают водоотнимающие жидкости, чаще всего метанол. В ряде случаев для этого используют диэтиленгликоль.

В зависимости от объектов перерабатываемого ПГ или необходимой степени их осушки, как показано в работе [19], на практике получили распространение следующие методы осушки:

– абсорбция гликолями;

– химическая абсорбция хлористым кальцием;

– адсорбция природными и искусственными адсорбентами;

– вымораживание влаги.

При сжижении природного газа необходимая степень осушки (точка росы) должна находиться в пределах от минус 50 до минус 60 °С.

При проведении процесса абсорбции при положительных температурах водными растворами гликолей точка росы ПГ находится в пределах от минус 20 до плюс 5 °С, а в результате химической абсорбции с применением твердого СаСl₂ при температурах окружающей среды 20–30 °С точка росы находится в диапазоне температур от минус 12 до минус 15 °С, при использовании раствора СаСl₂ – от минус 10 до минус 12 °С.

В работе [25] отмечается, что усовершенствование установок осушки с жидкими поглотителями позволило получать стабильную точку росы минус 73,3 °С. Однако о принятой системе усовершенствования не сообщается.

Адсорбция – это селективное поглощение газов, паров или раст-воренных веществ поверхностью твердых поглотителей (адсорбентов).

В качестве адсорбентов используются вещества с развитой поверхностью, которая образована капиллярными порами молекулярных размеров. К этим веществам относятся активированные угли, селикагели, алюмогели и синтетические цеолиты. Эти вещества отличаются сравнительно высокой адсорбционной активностью и относительно легко десорбируются.

При применении этих адсорбентов точка росы ПГ после адсорбции при температуре 25–30 °С в промышленных условиях находится в пределах:

силикагель – от минус 30 до минус 35 °С;

активированная окись алюминия – от минус 42 до минус 48 °С;

молекулярные сита (синтетические цеолиты) – от минус 35 до минус 60 °С.

Как отмечено в работе [19], в равновесных условиях, т. е. при относительно малых расходах газа, в каждом из вышеперечисленных методов точка росы понижается на 5–10 °С.

Принципиальная схема одного из возможных вариантов адсорбционного блока осушки ПГ, приведенная в работе [24], показана на рис. 1.2.1.

Рис. 1.2.1. Принципиальная схема адсорбционного блока осушки ПГ:

1, 2 – адсорберы; 3 – паровой подогреватель; 4 – холодильник; 5 – влагоотделитель

Природный газ при Р = 4,0–5,5 МПа поступает сверху вниз в адсорбер 1, где осушается и затем направляется потребителю. Адсорбент в адсорбере 2 проходит регенерацию. Этот поток, проходя через адсорбент, находящийся в адсорбере 2, регенерирует его, унося из него влагу. Затем этот поток ПГ поступает в холодильник 4, где охлаждается водой, и значительное количество влаги, находящейся в этом потоке, конденсируется, а образовавшийся конденсат отводится во влагоотделитель 5.

Поток ПГ из влагоотделителя 5 затем смешивается с потоком ПГ, отводимым на паровой подогреватель 3, и после подогрева снова идет в тот адсорбер, который находится на регенерации. Количество газа, направляемого на регенерацию, составляет около 10–12 % от всего количества ПГ, поступающего в адсорбционный блок осушки.

Для распределения и переключения потоков, направляемых в каждый адсорбер и выходящих из него, предусмотрены вентили.

Схема адсорбционного блока осушки ПГ, приведенная на рис. 1.2.1, является одним из возможных вариантов блока такого типа. В действующей установке осушки число адсорберов в каждой группе может быть более двух, регенерация производится не только частью потока ПГ, поступающего на блок осушки под давлением после подогрева этого потока, но и подогретым потоком низкого давления, выходящим из ожижителя.

В табл. 1.2.3 приведены некоторые ориентировочные теплофизические характеристики ряда адсорбентов, используемых для осушки и очистки газов.

Таблица 1.2.3