Файл: Амиян, В. А. Добыча газа [учеб. пособие].pdf

легко отделяется от воды при отстое. Для обеспечения непрерывного отбензинивания газа ставят несколько периодически работающих адсорберов, поочередно отключаемых на десорбцию. Такая система работы является полунепрерывной.

Процесс адсорбции может осуществляться и в непрерывнодей­ ствующих аппаратах. При этом отбензинивание проводят движу­ щимся навстречу газу слоем активированного угля. Этот процесс носит название гиперсорбции. В нем сочетаются одновременно от­ бензинивание и фракционирование, т. е. в этом процессе сырой газ разделяется на сухой, индивидуальные углеводороды и газовый бен­ зин. Углеадсорбционный способ целесообразно применять для от­ бензинивания «тощих» газов, в которых содержание пропана, бутанов и высших углеводородов не превышает 50 г/нм3, а также газов, содержащих воздух. Перерабатываемый газ не должен содержать сероводорода, из которого образуется элементарная сера, забива­ ющая поры угля, вследствие чего уголь становится непригодным для дальнейшей работы.

4. Способ низкотемпературной ректификации заключается в том, что из сжатого газа после предварительного охлаждения до минусо­ вых температур выделяется конденсат. Смесь газа и конденсата или отсепарированный конденсат поступает в ректификационную ко­ лонну. На верху колонны поддерживается отрицательная темпера­ тура, а низ ее подогревается. В результате сжиженный газ разде­ ляется: тяжелые углеводороды собираются в нижней части, а легкие в виде остаточного газа уходят с верха колонны. С низа колонны не­ прерывно отводится полученный из газа нестабильный бензин.

Низкотемпературный способ отбензинивания целесообразен тогда, когда необходимо обеспечить максимальное извлечение из газа ин­ дивидуальных углеводородов — пропана и этана.

Присутствие в газе влаги при высоких давлениях и низких тем­ пературах может привести к образованию гидратов и тем самым повлечь за собой частичную или полную закупорку газопровода. Для предотвращения образования гидратных пробок и обеспечения безаварийной перекачки газ перед подачей в магистральный газо­ провод подвергают осушке на специальной установке.

5. Полученный на отбензинивающей установке нестабильный бензин направляют на газофракционирующую установку. На эту же установку может поступать с нефтестабилизационных установок нестабильная головка нефти. Работа газофракционирующей уста­ новки, на которой разделяют нестабильный газовый бензин на фрак­ ции (индивидуальные углеводороды или их группы), основана на различии температур кипения этих фракций.

В результате фракционирования нестабильного бензина полу­ чают освобожденный в значительной степени от легких углеводоро­ дов бензин и индивидуальные углеводороды (пропан, изобутан, нормальный бутан). Они являются товарной продукцией завода.

Готовую продукцию на газобензиновом заводе хранят в емко­ стях. Для каждого продукта должна быть предусмотрена своя группа

290

емкостей, конструкция которых зависит от физических свойств хранимого продукта. Этан на заводе не хранится, его сразу же после извлечения перекачивают по трубопроводу потребителям. В товарном парке может храниться нестабильный бензин, получа­ емый извне или накапливающийся во время остановок на ремонт газофракционирующей установки. Готовую продукцию отгружают через наливные эстакады. Стабильный газовый бензин транспорти­ руют в обычных бензиновых автомобильных или железнодорожных цистернах, а сжиженные газы — в специальных цистернах, позво­ ляющих перевозить их под давлением. Иногда продукцию транспор­ тируют по трубопроводам.

Ш

Рис. 154. Технологическая схема.

VI , V I I — н е ст а б и л ь н ы й б е н зи н с о о т в е т с т в е н н о с м а с л о а б с о р б ц и о п н о й у с т а н о в к и и п о с т у п а ­ ю щ и й и з в н е ; V I I I — т о в а р н а я п р о д у к ц и я ; I X — б е н зи н о в ы й к о н д е н са т ; 1 — п у н к т п р и е м а г а з а ; 2 — у с т а н о в к а о ч и ст к и и за м е р а г а з а ; 3 — о тд е л е н и е к о м п р е с с о р о в (п е р в а я с т у п е н ь ); 4 — о тд е л е н и е к о м п р е с с о р о в (в т о р а я с т у п е н ь ); В — м а сл о а б со р б ц и о п н а я у с т а н о в к а ; 6 — г а з о ф р а к ц и о н и р у ю щ а я у с т а н о в к а ; 7 — у с т а н о в к а о с у ш к и г а з а ; S — т о в а р н ы й п а р к ; 9 —

н а л и в н о е х о з я й с т в о .

Схема одного из отечественных газобензиновых заводов пред­ ставлена на рис. 154. Рассмотрим компрессорный и абсорбционный способы отбензинивания газов.

§ 66. КОМПРЕССИОННАЯ ГАЗООТБЕНЗИНИВАЮЩАЯ УСТАНОВКА

Поступающие на газобензиновый завод газы представляют собой смесь углеводородов. Свойством любого из этих углеводородов является стремление занять весь предоставленный смеси объем. Поэтому компоненты, составляющие смесь, равномерно распреде­ лены по всему объему.

Относительное содержание компонентов в смеси называется их концентрацией и выражается в долях единицы или процентах. Раз­ личают концентрации весовые, объемные и молярные. Если имеется 200 кг газовой смеси, состоящей из 40 кг метана, 60 кг этана, 30 кг пропана, 36 кг бутанов и 34 кг пентанов, то весовую концентра­ цию каждого углеводорода можно выразить следующим образом.

Для вычисления объемной концентрации необходимо знать объем V каждого компонента смеси. Поскольку известно, что кило­ грамм-молекула (кмоль) любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,41 м3, для каждого компонента подсчитывают сна­ чала число киломолей, т. е. вес компонента G делят на его молеку­ лярный вес М, затем полученное число множат на 22,41.

^ = -^-22,41, (191)

где G — вес компонента в кг; М — молекулярный вес компонента;

G

—---- число киломолеи компонента.

М

Суммируя объемы компонентов, находят общий объем смеси и за­ тем определяют объемную концентрацию каждого компонента.

Для приведенного примера объемы компонентов (в нм3) подсчи­ тывают:

Объемная концентрация компонентов смеси будет:

292

Как видно из приведенных расчетов, весовые и объемные концен­ трации компонентов по своим значениям не совпадают. В смеси объемные концентрации углеводородов большого молекулярного веса имеют меньшее числовое значение, чем весовые.

В связи с тем, что объемы киломолей для всех газов одинаковы, молярные концентрации для газов совпадают с объемными.

Если газовая смесь состоит из нескольких химически невзаимо­ действующих компонентов, то общее давление этой смеси равно сумме тех давлений, которые бы имел каждый газ, если бы он только один находился в объеме, занимаемом всей смесью, при той же температуре. Эти давления называются парциальными.

Парциальное давление каждого углеводорода, входящего в со­ став газовой смеси, по закону Дальтона прямо пропорционально его молярной концентрации.

Например, возьмем те же самые 200 кг газовой смеси. Как было показано, эта смесь при нормальных условиях занимает объем 140,6 м3. При абсолютном давлении 10 кгс/см2 объем смеси умень­ шается в 10 раз и составит 140,6 : 10 = 14,06 м3.

Определим парциальные давления каждого компонента по фор­

где у — молярная или объемная концентрация компонента в газо­ вой смеси (в долях); Р — общее давление в системе (равное в нашем случае 10 кгс/см2 абсолютных).

293

Любой из углеводородных газов может при соответствующих темпе­ ратурах и давлениях перейти в жидкое состояние. Над жидкостью всегда находятся ее пары. Эти пары называются насыщенными, а дав­ ление, которое они создают, называется давлением насыщенного пара.

Давление насыщенных паров однородной газовой смеси зависит только от температуры. При понижении температуры часть пара переходит в жидкость и вместе с этим падает давление насыщенных паров и, наоборот, с повышением температуры часть жидкости пе­ реходит в пар и давление его повышается. Для каждого значения

i___________ i

Рис. 155. Схема компрессионной газоотбензинивающей установки.

I — Га з ; II — к о м п р е с с и о н н ы й б е н зи н ; III — за гр я з н е н н ы й к о н д е н са т н а в ы п а р к у ; IV — о с т а т о к в ы п а р н о й к о л о н н ы и м а сл о и з м а сл о о т д е л и т е л е й в с б о р н у ю е м к о с т ь ; V — г а з о в ы й б е н з и н н а га з о ф р а к ц и о н и р у ю щ у ю у с т а н о в к у ; 1 — п р и е м н ы й а к к у м у л я т о р ; 2, 3, 19, 20, 21, 22 — с б о р н ы е е м к о с т и ; 4 , 5 , 6 — п е р в о й , в т о р о й и т р е т ь е й с т у п е н е й к о м п р е с с и и ; 7 , 8 , 9 —

деленная. Экспериментальным путем найдены значения давления насыщенных паров для всех индивидуальных углеводородов при различных температурах.

Если при неизменной температуре сжимать углеводородную газо­ вую смесь, то это приведет к повышению общего давления системы в целом и повышению парциального давления каждого компонента, входящего в состав смеси. При дальнейшем сжатии наступит такой момент, когда парциальное давление какого-либо компонента станет равным по величине давлению насыщенных паров этого компонента. Несмотря на увеличение общего давления, рост парциального давле­ ния этого компонента прекратится, и он начнет переходить в жидкое состояние. Система из однофазной превратится в двухфазную.

294