Технология использования сжатых газов (стр. 16 )

Первый ГПА с газотурбинным авиационным двигателем создан в УкрНИИгазе в 1970г. Затем ОАО СНПО им. освоил выпуск базовых ГПА Ц – 6,3 и ГПА Ц – 16.

Разработан параметрический ряд ГПА:

- мощность: 1; 2,5; 4; 6,3; 10; 12; 16 МВт;

- отношение давлений: 1,23; 1,37; 1,44; 1,5; 1,55.

Тысячи ГПА успешно эксплуатируются в Украине, странах ближнего и дальнего зарубежья.

5.6 Компрессорные технологии в нефте-газодобывающей промышленности

5.6.1 Газлифтная добыча нефти

В настоящее время такой способ добычи нефти является наиболее распространенным и эффективным. Суть способа состоит в подъёме капельной жидкости со сжатым газом, смешанным с ней, что позволяет увеличить добычу вязкой нефти из буровых скважин с больших глубин (до 2000 м). Газ из нефтеносных пластов сжимается компрессором, подается в скважину, где он смешивается с нефтью, образуя газожидкостную смесь меньшей плотности и вязкости, чем нефть, которая под давлением поднимается и направляется в сепаратор (рис. 5.8).

Рисунок 5.8 – Газлифт для эксплуатации нефтяной скважины

В сепараторе газ отделяется от нефти. Для реализации процесса необходима компрессорная станция, предназначенная для сбора, подготовки и компримирования нефтяного газа до давления 12 Мпа. КС – сложный энерготехнический комплекс, состоящий из турбокомпрессорного агрегата и ряда систем (рис. 5.9)

Рисунок 5.9 – Схема компрессорной установки для

газлифтной добычи нефти:

С1, С2 – сепараторы газа; КНД, КВД – компрессоры низкого и высокого давления; АТ1, АТ2 – воздушные газоохладители; УТ1, УТ2 – утилизационные теплообменники; ДР – регулируемый дроссель; КР1, КР2, КР3 – вентили для регулирования расхода газа,

КШ1 – запорный вентиль

Компрессорные станции изготовленные на НПО им. укомплектованы турбокомпрессорным агрегатом, состоящим из газотурбинного привода мощностью
16 МВт и двухкорпусного многоступенчатого центробежного компрессора, соединенных через повышающий редуктор. Корпус низкого давления шестиступенчатый, с горизонтальным разъёмом; корпус высокого давления шестиступенчатый, выполненный по «баррельной» схеме. Утилизационные теплообменники служат для подогрева диэтиленгликоля в системе осушки газа и антифриза в системе отопления.

5.6.2 Сайклинг-процесс

Такой процесс (в переводе с английского – циклический процесс) применяется при разработке газоконденсатных месторождений, обычно глубокозалегающих. В подземных газоносных пластах, находящихся под высоким давлением (от 35,0 до 75,0 Мпа и более), в газе растворен т. н. конденсат - смесь жидких углеводородов. Конденсат представляет собой жидкость бесцветную, желтую или коричневую (в зависимости от состава). В составе конденсата преобладают тяжелые углеводороды, иногда с примесями смолисто-асфальтовых веществ. Количество конденсата, растворенного в газе различно, в некоторых месторождениях достигает 1200-1500 г/м3. Газовый конденсат является прекрасным сырьем для получения бензина, дизельного топлива и др. В Украине промышленные месторождения имеются в Сумской и Полтавской областях, а также в Прикарпатье.

Ранее, при разработке газоконденсатных месторождений обычным способом (как газовых), по мере добычи газа падало давление в пласте, тяжелые углеводороды конденсировались, оставаясь в основном в пласте. Конденсат, поднятый вместе с газом, отделялся от газа и чаще всего сжигался. По мере падения давления в пласте его отдача по газу уменьшалась из-за закупорки газоносных устьиц и в определенный момент эксплуатация скважин прекращалась. При этом в пласте оставались неиспользованными до 15-25% газа и больше запасы конденсата. Для увеличения отдачи пласта необходимо поддерживать в пласте давление, созданное природой. Для этой цели и применяется сайклинг-процесс, т. е. очищенный газ компрессорами направляется обратно в пласт под требуемым давлением.

Схема установки представлена на рис. 5.10.

Применяются высокопроизводительные центробежные компрессоры, выполненные по схеме «баррель». На второй и третьей ступенях сжатия рабочие колеса установлены по схеме «спина к спине» для разгрузки от осевых сил. Концевые уплотнения валов масляного типа с плавающими кольцами. Для обеспечения требуемого перепада масло-газ использованы гидравлические регуляторы.

Рисунок 5.10 – Схема установки для сайклинг-процесса:

1 – газопровод; 2 – колонны ГПЗ; 3 – пылеуловитель;

4, 8 – фильтры-сепараторы; 5 – газоперекачивающий агрегат

ГПА-Ц-6,3/100; 6, 9, 12 – газоохладители; 7 – турбокомпрессорный агрегат ТКА-Ц-16/50;, 10 – блок регенерации; 11 – абсорбер;

13 – маслоотделитель; 14 – манифольд; 15 – газоносный пласт

5.7 Технологии переработки природных газов

Из природного и нефтяного газов можно получать очень ценные компоненты для различных отраслей народного хозяйства. Это этан, пропан, бутан, сероводород, гелий и др. Экономически целесообразно получение этих продуктов осуществлять в непосредственной близости от газовых и газоконденсатных месторождений, для чего сооружаются ГПЗ – газоперерабатывающие заводы.

Использование этана, пропана и бутана для получения мономеров имеет значительное преимущество над продуктами нефтепереработки, используемыми для тех же целей. Так, выход этилена при пиролизе этана составляет 70 %, а при пиролизе бензина – лишь 27%.

Ценным сырьем является сероводород, из которого получают более половины производимой серы, необходимой для производства серной кислоты, ядохимикатов и др.

Процессы переработок газов разделяются на две группы: первичные и вторичные. Первичные процессы – это выделение из природных газов отдельных компонентов и фракций. Вторичные процессы глубокой переработки – это переработка компонентов или фракций.

5.7.1 Абсорбционные процессы переработки газов

Абсорбция – процесс поглощения газов жидкостью, за счет разности парциальных давлений компонентов в газовой и жидких фазах. Для эффективного протекания процесса необходимы противоток газа и абсорбента и образование большой поверхности соприкосновения фаз. При этом происходит нагрев адсорбента, а от него тепло передается газу.

Таким способом из газа извлекается тяжелые углеводороды: этан, пропан. В качестве абсорбента используется обычно бензин или керосин, а в последние годы – газовый конденсат. Чем легче абсорбент, тем он более эффективен. С понижением температуры увеличивается коэффициент извлечения компонентов из газа.

5.7.2 Низкотемпературный способ

Абсорбционные процессы при обычных температурах позволяют извлечь до 90% пропана. Необходимость получения этана потребовало более совершенной технологии – низко температурной конденсации. При этом достигается более грубокое извлечение пропана и этана из газа.

В таком процессе температуру необходимо снизить до минус 80˚С и ниже. С этой целью применяют криогенные процессы с каскадным холодильным циклом и установки с турбодетандерами. Если давление газа позволяет, то применяют дросселирование.

Оборудованием таких установок являются компрессора, предназначенные для повышения давления газообразного хладоагента. Применяются компрессоры центробежные, винтовые, а также газомотокомпрессоры.

Большое влияние на технико-экономические показатели турбодетандерных установок оказывает входное давление газа: чем оно выше, тем лучше.

В таких установках используют радиальные турбодетандер и центробежные компрессоры.

Здесь достигается снижение температуры газа в турбодетандере до минус 96˚С при расширении газа от 7,55 до 2 МПа.

5.8 Газоснабжение городов и промышленных предприятий

5.8.1 Общие сведения

Газоснабжение – это организационная подача и распределение газового топлива для нужд народного хозяйства. Наиболее крупные потребители природного газа – тепловые электростанции, черная и цветная металлургия, химическая и цветная промышленность. В коммунальном хозяйстве газ используется для нужд предприятий коммунального и бытового обслуживания, для приготовления пищи, для нагрева воды для бытовых и санитарно-гигиенических целей, для отопления (котельных), а также для заправки автомобилей.

Централизованное газоснабжение имеет место при наличии городской газовой сети с разводкой по предприятиям, жилым домам.

Местное газоснабжение (или децентрализованное) от местных газогенерирующих установок или цистерн и баллонов, заполняемых сжатым или сжиженным газом, применяется в случаях, когда мелкие населенные пункты или другие объекты удалены от магистральных газопроводов.

Централизованное газоснабжение предусматривает разветвленную систему газопроводов подземной и надземной прокладки, другие инженерные сооружения, пункты учета расхода газа.

Газопроводы, прокладываемые в городах и населенных пунктах, различаются по назначению и давлению в них.

По назначению:

1. Уличные – для транспортировки газа по проездам;

2. Ответвления и вводы – для подачи газа от уличных газопроводов к потребителям;

3. Внутриобъективные – для подачи газа от отключающего устройства на вводе к потребляющим аппаратам и устройствам.

По давлению:

1. Низкого давления р = 0,02-0,03 кг/см2;

2. Среднего давления р = 0,05-3 кг/см2;

3. Высокого давления р = 3-6 кг/см2.

Чем выше давление, тем больше газа можно перекачать через трубопровод небольшого сечения, но при этом повышается опасность (возникновение утечек, свищей, разрывов труб и аппаратуры). Ниже давление – безопаснее, но нужны трубы большего сечения.

5.8.2 Схемы распределения газа

Конфигурация схем зависит от размеров населенного пункта, насыщенности промышленными предприятиями, местных условий.

Бывают схемы:

трехступенчатая РВ. Д./РС. Д./РН. Д (рис. 5.11);

двухступенчатая РВ. Д./РС. Д. или РС. Д./РН. Д;

одноступенчатые РВ. Д или РС. Д или РН. Д.

Трехступенчатая схема наиболее гибкая и безопасная в эксплуатации.