Осушка газа

В недрах земных пластов углеводородные газы (природный, попутный) насыщены водяными парами до равновесного состояния. Количество паров воды зависит от условий в пласте, а также от состава газа. Присутствие паров воды в газе негативно сказывается на аппаратах и коммуникациях установок переработки и транспорта газа вследствие образования в них гидратов, во избежание этого явления, обязательным условием подготовки газа к транспортировке по магистральным газопроводам служит процесс осушки газа.

Важным требованием к топливу на сжатом природном газе является низкая точка росы по воде. Если точка росы по воде при условиях подачи превышает минимальную температуру окружающей среды, то необходимо установить оборудование для осушки газа. Выбор оборудования определяется исходя из требований заказчика и рабочих условий. Для достижения очень низкой точки росы по воде для широкого диапазона рабочего давления, рекомендуется использование установки по осушки природного газа c регенерацией тепла.

Предлагаемые установки состоят из сборных элементов и оборудованы всем необходимыми системами для контроля и управления.

• Регенерация в закрытом контуре без потребления газа
• Автоматические логические схемы управления и контроль системы
• Отдельно стоящая рама-основание
• Простая эксплуатация и техническое обслуживание
• Высокая надежность и гибкость
• Специальное исполнение для очень низких температур окружающей среды
• Готова к эксплуатации

Типовые установки

Технические параметры:

Точка росы природного газа: -60…-80°C
Поток природного газа: до 10 000Нм3/ч
Мин./макс. рабочее давление: 2-200 бар изб.
Потребляемая мощность: 1-40кВт (в зависимости от рабочих условий)

Специальное исполнение по запросу:

• Индикация точки росы: специальный анализатор для установки во взрывоопасной зоне
• Микропроцессорное управление с дистанционным управлением
• КИП: передатчики с LCD индикаторами
• Пневматические соединения и трубы: из нержавеющей стали
• Входной сепаратор (по требованию)
• Сливной бак для природного газа: для гашения пульсации

Специальное исполнение для низкой температуры окружающей среды (минус 60°C)

• осушка газа на основе процесса абсорбции
• осушка газа на основе процесса охлаждения
• осушка газа на основе процесса адсорбции
• осушки газа на основе комбинирования различных процессов

В основе способа лежит применение специальных реагентов поглощающих влагу из газа при непосредственном контакте внутри установки.

В качестве влагопоглощающих агентов используются растворы диэтиленгликоля (ДЭГ), триэтиленгликоля (ТЭГ).

В ходе процесса осушаемый газ на тарелках абсорбера контактирует в противотоке с подаваемым сверху гликолем. Давление в абсорбере не превышает 120 атм., а температура гликоля порядка 40°C.

Осушенный газ отводится сверху абсорбера и направляется в магистральный газопровод, а гликоль, насыщенный влагой, отводится снизу абсорбера и направляется в выветриватель – для отдува поглощенных углеводородов. После выветривателя насыщеный влагой гликоль нагревается в подогревателе и поступает на регенерацию в десорбер, в котором из-за меньшего давления и подвода тепла происходит испарение и отвод поглощенной гликолем в абсорбере влаги из газа.

Из десорбера регенерированный гликоль с концентрацией 95-97% поступает вновь на абсорбцию и цикл повторяется.

Глубина осушки газа

Глубина осушки газа очень сильно зависит от концентрации гликоля, с которым газ контактирует в абсорбере. Максимально возможная концентрация гликоля, которой можно достичь, равна 97%.

Абсорбция гликолем с концентрацией гликоля 96-97% позволяет достичь депрессии точки росы осушаемого газа равную 30°C.

Увеличение концентрации гликоля до 99% позволяет, значению депрессии точки росы вырасти до 40°C.

В тех случаях, когда стандартных настроек процесса осушки недостаточно для получения необходимого качества осушки газа, возможно аппаратурное оформление установки для осуществления процесса осушки в двух ступенчатом исполнении.

На первом этапе осушка происходит по стандартному циклу, газ осушается в абсорбере, контактируя с гликолем концентрацией 96 %, после чего поступает в абсорбер вторичной осушки, где уже осушеный на первом этапе газ повторно осушается гликолем концентрации 99,5 %. В десорбере этапа первичной осушки, процесс регенерации гликоля происходит под давлением 1-2 атм, а в десорбере вторичной осушки под вакуумом.

Применение процесса двух стадийной осушки газа, позволяет получить на выходе с установки депрессию точки росы около 90°C.

В основе способа лежит охлаждение газа при неизменном давлении. По ходу процесса избыточная влага конденсируется и отводится, а точка росы газа снижается.

Выбор конкретной технологии осушки газа, расчет и обеспечение необходимых рабочих параметров установки, объем ее аппаратурного оформления.

Это технологический процесс заключается в избирательном поглощении порами поверхности твердого адсорбента молекул воды из газа, с последующим извлечением их из пор посредством применения внешних воздействий. Процесс адсорбционной осушки газа позволяет достигать депрессия точки росы в 100°C. (минимальная точка росы, достигаемая адсорбцией около -90°C.). При выборе применяемых адсорбентов на установках адсорбционной осушки газа необходимо принимать во внимание состав газа, наличия в нем тех или иных компонентов влияющих на адсорбенты и других факторов влияющих на процесс и конечный результат.

Виды адсорбентов: оксиды алюминия, синтетические цеолиты, силикагели.

На стандартной установке адсорбционной осушки технологический процесс осушки газа представляет собой последовательное выполнение следующих этапов в рамках одного рабочего цикла осушки:

• адсорбция
• нагрев адсорбента
• десорбция
• охлаждение адсорбента

Установка осушки газа методом адсорбции

Характеристики газа на входе:

Покомпонентный состав газа в % об.:

Характеристики газа на выходе:

Характеристики установки

Комплектация:

• Двухколонный поглотитель водяного пара природного газа с автоматической системой противоточной регенерации фильтра природного газа с замкнутым восстанавливающим контуром нагрева.
• Камеры осушителя, расчетная температура резервуара -28 до 260 °C, с допуском на коррозию 0,8 мм.
• Клапан для сброса давления, один (1) на каждую камеру, установленный на расчетное давление.
• Каждая камера осушителя изолирована стекловолокном толщиной 50 мм и имеет кожух из штампованного алюминия для работы на открытом воздухе.
• Высокопроизводительный прочный молекулярный ситовый осушитель для сведения к минимуму сопутствующей адсорбции меркаптанов.
• Смонтированные и оснащенные предварительной трубной обвязкой коалесцирующий фильтр грубой очистки и фильтр тонкой очистки для удаления частиц с ручными дренажными клапанами.
• Восстанавливающие циклы нагрева и охлаждения раздельных потоков с нагнетателем природного газа, установленным в резервуаре высокого давления.
• Изолированный корпус электронагревателя, с использованием низковаттных нагревательных элементов в кожухе и с сигнализацией и аварийным выключением при высокой температуре кожуха нагревателя и высокой температуре на выходе нагревателя.
• Восстанавливающий выходной охладитель с ребристой трубой воздух-газ, оборудованный электродвигателем и безыскровым вентилятором. Сигнализация и аварийное выключение при высокой температуре на выходе из охладителя. Индикация температуры на входе и выходе из охладителя на цифровом дисплее.
• Высокоэффективный восстанавливающий коалесцирующий сепаратор, оборудованный баком для сбора жидкости.
• Один манометр с наполнением жидкостью, установлен на каждой сушильной камере.
• Сварной скид из конструкционной стали с четырьмя (4) подъемными проушинами.
• Установленные на месте фильтры грубой и тонкой очистки, датчики дифференциального давления.
• Жаропрочное покрытие силиконовой акриловой эмалью. Грунт и краска нанесены на все наружные неизолированные поверхности из углеродистой стали
• Гигрометр, датчик точки росы, расположенные на выходе из осушителя
• Текстовый дисплей, отображающий состояние осушителя, регенерации и точки росы

Примерные габариты установки

Скид 3300х3000 мм
Высота 2700 мм
Вес 6000 кг

Адсорбционный осушитель горячей регенерации

Предназначен для полностью автоматической непрерывной работы.

Вакуумная регенерация с потоком параллельным по направлению осушения

Регенерация: нагрев и охлаждение в вакуумном режиме работы

Без потери воздуха при регенерации (ZERO Purge)

Рабочие параметры

Описание осушителя

Осушитель поставляется готовым к эксплуатации. Все электрические и механические
компоненты установлены на раме или опорах. Все компоненты могут быть приобретены по отдельности. Обеспечен легкий доступ ко всем компонентам. Обслуживание выполняется стандартными инструментами.

Колонны осушителя

Сварные сосуды изготовленны в соответствие с ТР ТС 032/2013. Материал: углеродистая сталь

Расчет на прочность: циклы изменения давления delta-P 10 бар. Стат. нагрузка 11 бар/200°C.

Внутренняя инспекция сосуда проводится один раз в 5 лет.

Сосуды оборудованы сетчатыми фильтрами в верхней части и ситчатыми тарелками из нержавеющей стали, на которых располагается адсорбент, в нижней части сосуда. Ситчатая тарелка образует зону распределения потока с малой скоростью протекания, защищая таким образом адсорбент от каплей конденсата и обеспечивает равномерное распределение потока воздуха по сечению сосуда.

В комплект осушителя входит первоначальное наполнение 1 и 2 сосуда адсорбентом

Оборудование для регенерации

компрессор с боковым каналом в качестве вакуумного насоса
установленный на виброопорах и подключенный к трудопроводам через гибкую вставку.
Электронагреватель с распределительной коробкой
установлен в корпусе и смонтирован на осушителе.
Воздух, направляемый на регенерацию, проходит через сетчатый фильтр
Оснащен ограничительным термостатом с ручным сбросом защиты.
Устройство полностью соединено винтами с переходником конической формы DN 200, герметичность до 100 мбар.

КИП

2 термометра PT100 для управления циклом регенерации.
2 трансмиттера давления для контроля рабочего давления и давления в сосудах.
1 позиционер на главном клапане (V3).
2 манометра на каждом из сосудов с контрольными вентилями.

Трубопроводы

Обвязка осушителя выполнена из гальванизированных труб из углеродистой стали и смонтирована на осушителе. Стандарт DIN

Клапаны

Основной поток сжатого воздуха:

DN 80
2 шт. 4/2-ходовых клапана (V1/2) DN80. Оба клапана соединены валом и управляются пневматическим двухпоршневым приводом. Такая конструкция обеспечивает синхронное срабатывание клапанов и обеспечивает свободное протекание потока через осушитель.

Поток воздуха регенерации: DN 80

1 шт. поворотный дисковый затвор с мягким уплотнением (V3) DN200 c пневматическим двухпоршневым приводом и датчиками позиционирования, и 1 шт. обратный затвор (RV1) DN200

Набор давления: 1/2"

1 шт. клапан с наклонным шпинделем (V4) 3/4", с пневмоприводом и пружинным возвратом. (NC)

Сброс давления: 1/2"

1 шт. клапан с наклонным шпинделем (V51/V52) 1" с пневмоприводом и пружинным возвратом. (NC)
Глушитель для эффективного снижения уровня шума.

Особенности конфигурации

Исполнение колонн осушителя

- Сварные сосуды высокого давления. Материал – углеродистая сталь. Динамические нагрузки рассчитаны из учета максимального давления 10 бар, статические нагрузки расчитаны для условий 11бар/200 С. Колонны укомплектованы пылевым ситом и самоочищающимся ситчатым экраном из высокосортной стали. Колонны заполнены адсорбентом (силикагель), укомплектованы манометром и запорным клапаном.

Электрический нагреватель укомплектован ограничителем и регулятором температуры

- Датчик температуры нагревания
- Вакуумный насос с электрическим мотором
- Обратный и запорный клапан для защиты вакуумного насоса

Электронная панель управления

Система управления включает в себя микропроцессор с сенсорным экраном 5,7“. Мультиязычная панель управления отображает все рабочие параметры осушителя, сообщает о необходимости проведения сервисного обслуживания. Все необходимые изменения в настройке работы осушителя могут задаваться непосредственно с панели. Может предоставлять информацию о статусе работы осушителя и проведенных изменениях настроек за последние два месяца.

Арматура

- комбинация четырех главных вентилей DN350, включая привод двойного действия
- четыре главных невозвратных шарнирных клапана
- для восстановления давления и фазы расширения используются четыре угловых клапана с пневматическим приводом и возвратной пружиной, четыре невозвратных клапана.

Обвязка

-вся обвязка выполнена из углеродистой стали, горячей гальванизации.

Общее исполнение

- все элементы и блоки закреплены на опорной раме
- защита от коррозии: обвязка и подсоединения оцинкованные, пескоструйная очистка SA2.5, внешняя поверхность покрыта акриловым лаком RAL 6018

Оборудование проходит стендовые испытания на заводе-изготовителе.

Исполнение отвечает всем необходимым требованиям и предписаниям.

Принципиальная схема

Принцип работы

Вакуумная регенерация

Системы вакуумной регенерации представляют собой дальнейшие развитие классических осушителей горячей регенерации. Главное различие и преимущество вакуумного принципа регенерации состоит в том, что осушитель не использует для удаления влаги из адсорбента часть уже осушенного воздуха.

Вакуумные осушители выгодно отличает от осушителей холодной, горячей или смешанных систем регенерации 

- более высокая степень надежности
- постоянное давление
- постоянные значения точки росы до -70 °С
- экономия сжатого воздуха (0 % потреб сжатого осушенного воздуха на регенерации)

Принцип работы

Адсорбция

При вакуумной регенерации удаление влаги из адсорбента происходит при рабочем давлении и с помощью нагретого при отрицательном давлении атмосферного воздуха.

Процесс адсорбции происходит в одном направлении с потоком сжатого воздуха снизу вверх. При адсорбции используется динамическая поглотительная способность адсорбента с максимально возможным значением 20-25 %. При этом используется как внешняя, так и внутренняя поверхность гранул адсорбента.

Парциальные перепады давления от сухого адсорбента к влажному воздуху обуславливают оседание влаги из сжатого воздуха на способные поглощать влагу гранулы адсорбента.

Регенерация

Одновременно с процесс адсорбции в одной колонне проходит процесс регенерации адсорбента во второй колонне. Процесс регенерации состоит из пяти главных этапов: расширение, нагревание, охлаждение, восстановление давления и готовность к переключению на адсорбцию.

Рабочее давление правой колонны понижается до атмосферного. Вакуумный насос всасывает через нагреватель атмосферный воздух в регенерирующуюся колонну. В регенерирующейся колонне возникает область отрицательного давления.

Отрицательное давление зависит от перепада давления атмосферного воздуха, проходящего через колонну, а также от геометрии самого адсорбера и составляет в среднем 0,08-0,1 бар.

Из описанного выше процесса становится ясными следующие преимущества:

- при давлении регенерации ниже 1 бара (абсолютного давления) нет необходимости нагревания адсорбента до высоких температур (например, при горячей регенерации рабочая температура регенерирующейся колонны составляет до 400 °С)
- общий процесс десорбции адсорбента не требует использования уже осушенного, дорогостоящего воздуха из общей системы компрессор-осушитель-потребитель.

Нагретый атмосферный воздух затем проходит через влажный адсорбент, поглощая влагу из гранул адсорбента, которая затем в виде пара выводится из колонны. Объем воздуха, использованный для регенерации адсорбента, на выходе равен поступившему воздуху на входе.

Нагреватель выключается, атмосферный воздух, засасываемый вакуумным насосом, теперь проходя через слой адсорбента, охлаждает его.

Для восстановления давления расширительный клапан закрывается, и давление в давление в колонне восстанавливается до рабочего. Колонна готова к переключению на цикл адсорбции.

Объём поставки:

Адсорбционный осушитель
Предварительный фильтр
Финальный фильтр
Контроллер точки росы
Термоизоляция
Пусковое устройство осушителя (ограничитель потока)
приёмный фильтр регенерационного воздуха

Установка адсорбционной осушки природного газа
Установки осушки углеводородных газов

Химическая промышленность
Газовая промышленность

Персонал компании Интех ГмбХ (Intech GmbH) всегда готов предоставить дополнительную техническую информацию по установкам для осушки природного газа.