Трехфазных сепараторов

Как уже сказано выше, горизонтальные трехфазные сепараторы наиболее широко применяются на установках сепарации пластовой смеси. Температура и давление в них определяются температурой и давлением самой пластовой смеси, выходящей из скважин, хотя в принципе повышенная температура будет благоприятно сказывается на скорости отстоя капель воды и конденсата и осаждения механических примесей. Геометрические размеры сепаратора зависят от скорости осаждения капель воды из газового конденсата, так как площадь сепарации газа и отстоя механических примесей будут заведомо меньше площади отстоя воды из-за большой разности плотностей газа и жидкости, с одной стороны, и углеводородного конденсата и механических примесей - с другой.

Газовый конденсат, содержащий взвешенные частицы воды, движется в сепараторе в горизонтальном направлении со скоростью W_г, а частицы осаждаются со скоростью W_в. Чтобы частицы воды могли осесть в сепараторе, необходимое среднее время пребывания жидкой фазы в нем t должно быть больше времени осаждения частиц воды t_в , то есть t ³ t_в.

Обычно в сепараторе наблюдается ламинарный режим течения жидкости, при котором скорость осаждения частиц W_в рассчитывают по формуле Стокса:

W_в = , м/с (2)

где d_в - диаметр наименьших капелек воды, м. Ориентировочно можно

принять d= (0,02 ¸ 0,1) × 10^-3 м;

r_в, r_к - соответственно плотности воды и газового конденсата при

температуре сепарации, кг/м³;

n_к - кинематическая вязкость конденсата при температуре

сепарации, м²/с;

g - ускорение свободного падения, м/с²; g = 9,81 м/с².

Минимальный размер частиц воды можно рассчитать по формуле [12]:

d_в = 1,56 , м (3)

где условные обозначения и размерности см.формулу (3.2).

Горизонтальная скорость движения жидкости в сепараторе W_г составляет 0,002-0,005 м/с [12]. Условно можно принять, что уровень жидкой фазы в сепараторе находится на половине его высоты, тогда в поперечном сечении сепаратора жидкая фаза будет занимать его половину. Исходя из этого, диаметр горизонтального сепаратора Д будет составлять:

Д = 1,128 , м, (4)

где V- суммарный объем поступающей в сепаратор смеси газового

конденсата и воды, м³/ч;

W_г - горизонтальная скорость движения жидкости в сепараторе, м/с.

Длина сепаратора L (при равенстве t = t_в) будет определяться как

L = м (5)

Объем сепаратора будет равен V_а = .

В рассчитанном таким образом аппарате проверяются по формулам:

t =

Если условие t ³ t_в не соблюдается, то перезадаются в меньшую сторону W_г и повторяют расчет.

4. Технология процесса сепарации пластового газа высокого давления, содержащего сероводород и двуокись углерода на установке У-71 АГПЗ

Сепарационная установка высокого давления У- 171 состоит из 4-х идентичных линий, работающих параллельно. Каждая линия предназначена для сепарации сырого газа, поступающего по одному из четырех коллекторов с промысла.

В каждую линию входят: буферная емкость 171 В01, трехфазный сепаратор 171 В02, оборудованный колонной промывки сырого газа С01, предотвращающей попадание жидкости с газом, подогреватель газа Е01, узел замера сырого газа с диафрагмой, насос ингибитора коррозии Р04А, фильтр FL 01.

Общим оборудованием для всех линий является емкость В03 с насосом откачки углеводородных стоков Р01, сепаратор газа продувки скважин и газа стабилизации подземных хранилищ В06 с насосами откачки углеводородного конденсата Р03А/В, бак хранения ингибитора коррозии Т01, резервный насос ингибитора Р04, емкость конденсата пара обогрева В05 с конденсатором Е01 и насосами откачки Р02, расходная метанольная емкость Т02, насосы Р05, дренажная емкость метанола Т03.

Сырой газ от УППГ с давлением не более 6,9 МПа, температурой 36°С через клапан отсекатель поступает в буферную емкость В01. Буферные емкости всех 4-х линий соединены между собой по газовой и жидкой фазам, это обеспечивает быстрое поглощение возможных жидкостных пробок. В В01 проходит первичное выделение жидкой фазы из потока сырого газа. Отсепарированная жидкость по мере накопления отводится через клапан – регулятор У001 в трехфазный сепаратор В02.

Газ из В01 поступает для дальнейшего сепарирования в верхнюю часть трехфазного сепаратора В02 через клапан – регулятор давления, который поддерживает давление в сепараторе В02 на уровне 6,6 МПа.

В трехфазном сепараторе В02 происходит отделение углеводородного конденсата, пластовой воды от потока газа, который проходит дополнительную обработку, проходя через колонну С01, установленную на емкости В02. На потоке газа из В02 в С01 установлен завихритель для более четкой сепарации газа. Проходя через пять колпачковых тарелок, газ освобождается от микрокапель жидкости. Перед пуском тарелки заполняются конденсатом на линии от В01.

Жидкость, отделенная на тарелках С01, самотеком перетекает в емкость сепаратора В02.

В емкости сепаратора В02 жидкая фаза подвергается отстаиванию и разделению на две фазы – углеводородную и водную.

Для более четкого разделения жидкой фазы на пластовую воду и нестабильный конденсат В02 оборудован успокоителями.

Отстоявшаяся пластовая вода с низа В02 проходит фильтр FL01 для очистки от механических примесей и затем выводится на установку 165( ) для дальнейшей обработки.

Фильтр FL01, предназначенный для фильтрации воды от крупных частиц, снабжен индикатором дифференциального давления и сигнализатором высокого перепада давления, которые обеспечивают контроль за степенью забиваемости фильтрующего элемента.

Углеводородный конденсат, отстоявшийся от пластовой воды отводится на установку стабилизации конденсата У-121 или подземные хранилища.

Отсепарированный газ с каждой технологической линии направляется на манифольд, который представляет собой узел распределения газа на установки сероочистки У-72.

Сепаратор В06 предназначен для отделения жидкости от газа продувки скважин, газа выветривания конденсата из подземных хранилищ и в дальнейшем направляется на У 141 для утилизации.

Емкость В05 предназначена для сбора пароконденсата СС, поступающего от подогревателя Е02, пароконденсатных гребенок.

Метанольная емкость Т02 служит для откачки метанола насосом Р05 в линию пластовой смеси, выхода нестабильного конденсата из В02, входа в В06 и жидкостной мост для предупреждения гидратообразования.

Лекции по предмету "Технология переработки природного газа"

Лекция № 5. Очистка природного газа от кислых компонентов.