Помощь студентам в учебе
Исследование влияния технологических параметров на процессы низкотемпературной сепарации природного газа
|
1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 7
2 ОСНОВНЫЕ ТЕОРИТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА И ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА .... 9
2.1 Состав природных газов и газоконденсатов 10
2.2 Физико-химические свойства газа 12
2.3 Равновесие системы 15
3 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 22
3.1 Оптимизация процессов подготовки газа и газового конденсата 22
3.1.1 Методы расчёта констант фазового равновесия 22
3.2 Влияние технологических параметров на процессы подготовки газа и
газового конденсата 26
3.2.1 Совершенствование технологии и оборудования подготовки газа и
газового конденсата 30
3.3 Технология подготовки газов и газовых конденсатов 34
3.3.1 Способы подготовки природного газа и газового конденсата 35
3.4 Требования к качеству товарного природного газа и продуктов газопереработки 38
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 42
4.1 Описание технологического процесса установки комплексной
подготовки газа (УКПГ) 42
4.2 Технологический модуль подготовки газа 42
4.3 Моделирование процессов промысловой подготовки газа и газовых
конденсатов 46
4.4 Исследование влияния технологических параметров на процессы подготовки газа и газового конденсата с применением моделирующей системы 49
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 57
5.1 Предпроектный анализ 57
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 57
5.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 58
5.1.3 SWOT-анализ 59
5.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 60
5.2 Инициация проекта 61
5.2.1 Организационная структура проекта 62
5.2.2 Ограничения и допущения проекта 63
5.3 Планирование управления научно-техническим проектом 63
5.3.1 План проекта 63
5.3.2 Бюджет научного исследования 65
5.3.3 Организационная структура проекта 69
5.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 69
5.4.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 70
5.4.2 Оценка сравнительной эффективности исследования 74
6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 78
6.1 Производственная безопасность 78
6.2 Экологическая безопасность 84
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 85
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности .... 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 95
ПРИЛОЖЕНИЕ А 100
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 101
ПРИЛОЖЕНИЕ В 103
3
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 104
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 105
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 106
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 107
ПРИЛОЖЕНИЕ З 108
ПРИЛОЖЕНИЕ И 110
2 ОСНОВНЫЕ ТЕОРИТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА И ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА .... 9
2.1 Состав природных газов и газоконденсатов 10
2.2 Физико-химические свойства газа 12
2.3 Равновесие системы 15
3 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 22
3.1 Оптимизация процессов подготовки газа и газового конденсата 22
3.1.1 Методы расчёта констант фазового равновесия 22
3.2 Влияние технологических параметров на процессы подготовки газа и
газового конденсата 26
3.2.1 Совершенствование технологии и оборудования подготовки газа и
газового конденсата 30
3.3 Технология подготовки газов и газовых конденсатов 34
3.3.1 Способы подготовки природного газа и газового конденсата 35
3.4 Требования к качеству товарного природного газа и продуктов газопереработки 38
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 42
4.1 Описание технологического процесса установки комплексной
подготовки газа (УКПГ) 42
4.2 Технологический модуль подготовки газа 42
4.3 Моделирование процессов промысловой подготовки газа и газовых
конденсатов 46
4.4 Исследование влияния технологических параметров на процессы подготовки газа и газового конденсата с применением моделирующей системы 49
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 57
5.1 Предпроектный анализ 57
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 57
5.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 58
5.1.3 SWOT-анализ 59
5.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 60
5.2 Инициация проекта 61
5.2.1 Организационная структура проекта 62
5.2.2 Ограничения и допущения проекта 63
5.3 Планирование управления научно-техническим проектом 63
5.3.1 План проекта 63
5.3.2 Бюджет научного исследования 65
5.3.3 Организационная структура проекта 69
5.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 69
5.4.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 70
5.4.2 Оценка сравнительной эффективности исследования 74
6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 78
6.1 Производственная безопасность 78
6.2 Экологическая безопасность 84
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 85
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности .... 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 95
ПРИЛОЖЕНИЕ А 100
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 101
ПРИЛОЖЕНИЕ В 103
3
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 104
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 105
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 106
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 107
ПРИЛОЖЕНИЕ З 108
ПРИЛОЖЕНИЕ И 110
Начиная со второй половины 20 века природный газ становится наиболее эффективным экологически чистым природным топливом. В настоящее время мировое потребление природного газа по сравнению с другими видами энергии растёт интенсивными темпами. В России, за последние 50 лет доля природного газа в топливно-энергетическом балансе страны увеличилась с 1 до 50 %. Несмотря на снижение общего объёма добычи газа, энергетическая стратегия России, предусматривает в будущем его увеличение удельного веса в производстве первичных энергоресурсов.
Развитие газовой промышленности обусловлено высоким уровнем развития её подотраслей - добычи, подготовки, транспорта и системы распределения (газоснабжения). В последние годы в эксплуатацию были введены гигантские газовые и газоконденсатные месторождения с высокопроизводительными установками комплексной подготовки газа к транспорту (УКПГ), которые расположены в районах Сибири и Крайнего Севера. К таким месторождениям относятся: Медвежье, Уренгойское, Заполярное, Ямбургское, Юбилейное, Комсомольское и другие [1].
При промысловой подготовке газов чаще всего используется технология низкотемпературной сепарации (НТС). Несмотря на то, что данная технология хорошо изучена, однако на практике она широко применяется и является экономически обоснованной [2].
В связи с повышенными требованиями к качеству предназначенного для продажи газа технология сепарации и применяемое для этой цели оборудование постоянно совершенствуются.
Целью данной работы является исследование влияния оптимальных технологических параметров на выход товарного газа и с применением моделирующей системы определения оптимальных режимов работы УКПГ.
Задачи:
1. Изучить технологии и оборудование, применяемое в процессах НТС;
2. Выявить достоинства и недостатки установки НТС;
3. Рассмотреть параметры, влияющие на процесс НТС;
4. Проанализировать эффективность процессов сепарации;
5. Исследовать влияние изменения технологических параметров на эффективность процесса сепарации;
6. Определить оптимальные технологические режимы УКПГ процесса сепарации
Развитие газовой промышленности обусловлено высоким уровнем развития её подотраслей - добычи, подготовки, транспорта и системы распределения (газоснабжения). В последние годы в эксплуатацию были введены гигантские газовые и газоконденсатные месторождения с высокопроизводительными установками комплексной подготовки газа к транспорту (УКПГ), которые расположены в районах Сибири и Крайнего Севера. К таким месторождениям относятся: Медвежье, Уренгойское, Заполярное, Ямбургское, Юбилейное, Комсомольское и другие [1].
При промысловой подготовке газов чаще всего используется технология низкотемпературной сепарации (НТС). Несмотря на то, что данная технология хорошо изучена, однако на практике она широко применяется и является экономически обоснованной [2].
В связи с повышенными требованиями к качеству предназначенного для продажи газа технология сепарации и применяемое для этой цели оборудование постоянно совершенствуются.
Целью данной работы является исследование влияния оптимальных технологических параметров на выход товарного газа и с применением моделирующей системы определения оптимальных режимов работы УКПГ.
Задачи:
1. Изучить технологии и оборудование, применяемое в процессах НТС;
2. Выявить достоинства и недостатки установки НТС;
3. Рассмотреть параметры, влияющие на процесс НТС;
4. Проанализировать эффективность процессов сепарации;
5. Исследовать влияние изменения технологических параметров на эффективность процесса сепарации;
6. Определить оптимальные технологические режимы УКПГ процесса сепарации
На кафедре химической технологии топлива ТПУ разработаны математические модели процессов промысловой подготовки нефти, газа и газового конденсата, на основе которых создана технологическая моделирующая система (ТМС) для расчета материальных, тепловых балансов и оперативного анализа технологических режимов.
Для оптимизации процесса НТС были исследованы технологические параметры, влияющие на эффективность сепарации газа, а именно: расход сырья, температура, давление и число ступеней сепарации.
В данной работе при варьировании давления и температуры также учитывалось качество товарного газа по следующим показателям: содержание углеводородов Сз+, С5+, влагосодержание, точка росы по углеводородам и по воде. По полученным результатам найдены температуры точки росы по воде для всех варьируемых режимов работы УКПГ в зависимости от влагосодержания.
Для определения оптимальных условий работы УКПГ выбран технологический критерий: наибольший выход товарного газа с ограничениями по качеству подготовки товарного газа. К оптимизирующими параметрам отнесли давление и температуру, ограничивающими условиями являлись точка росы по воде и по углеводородам в соответствии с СТО Газпром 089-2010 «Газ горючий природный, поставляемый и транспортируемый по магистральным газопроводам. Технические условия».
Установлено:
1. Понижение температуры либо повышение давления в сепараторе 3 в процессе НТС приводит к повышению степени конденсации лёгких компонентов газа, следовательно, уменьшается расход товарного газа.
2. Однако уменьшение температуры либо увеличение давления в сепараторе 1 или 2 приводит к увеличению выхода товарного газа.
3. Определено, что на выход товарного газа в исследованном диапазоне варьирования параметров существенное влияние оказывает изменение температуры и давления в третьем сепараторе, причём, параметрическая чувствительность по давлению выше, чем по температуре. Так, при уменьшении давления с 3,9 МПа до 2,9 МПа в сепараторе 3 параметрическая чувствительность по расходу товарного газа составила -0,69, что в 4 раза больше параметрической чувствительности по расходу товарного газа при уменьшении температуры с -33,7 °С до -38,7°С.
4. Установлено, что оптимальными параметрами работы сепарационной установки являются давление 2,9 МПа и температура - 33,7°С в третьем сепараторе, причем температура точек росы по углеводородам и по воде согласуется с СТО Газпром 089-2010. При этом выход товарного газа составил 99,05 т/ч, что на 0,7 т/ч больше по сравнению с базовым технологическим режимом.
Для оптимизации процесса НТС были исследованы технологические параметры, влияющие на эффективность сепарации газа, а именно: расход сырья, температура, давление и число ступеней сепарации.
В данной работе при варьировании давления и температуры также учитывалось качество товарного газа по следующим показателям: содержание углеводородов Сз+, С5+, влагосодержание, точка росы по углеводородам и по воде. По полученным результатам найдены температуры точки росы по воде для всех варьируемых режимов работы УКПГ в зависимости от влагосодержания.
Для определения оптимальных условий работы УКПГ выбран технологический критерий: наибольший выход товарного газа с ограничениями по качеству подготовки товарного газа. К оптимизирующими параметрам отнесли давление и температуру, ограничивающими условиями являлись точка росы по воде и по углеводородам в соответствии с СТО Газпром 089-2010 «Газ горючий природный, поставляемый и транспортируемый по магистральным газопроводам. Технические условия».
Установлено:
1. Понижение температуры либо повышение давления в сепараторе 3 в процессе НТС приводит к повышению степени конденсации лёгких компонентов газа, следовательно, уменьшается расход товарного газа.
2. Однако уменьшение температуры либо увеличение давления в сепараторе 1 или 2 приводит к увеличению выхода товарного газа.
3. Определено, что на выход товарного газа в исследованном диапазоне варьирования параметров существенное влияние оказывает изменение температуры и давления в третьем сепараторе, причём, параметрическая чувствительность по давлению выше, чем по температуре. Так, при уменьшении давления с 3,9 МПа до 2,9 МПа в сепараторе 3 параметрическая чувствительность по расходу товарного газа составила -0,69, что в 4 раза больше параметрической чувствительности по расходу товарного газа при уменьшении температуры с -33,7 °С до -38,7°С.
4. Установлено, что оптимальными параметрами работы сепарационной установки являются давление 2,9 МПа и температура - 33,7°С в третьем сепараторе, причем температура точек росы по углеводородам и по воде согласуется с СТО Газпром 089-2010. При этом выход товарного газа составил 99,05 т/ч, что на 0,7 т/ч больше по сравнению с базовым технологическим режимом.