Файл: подготовка газа к транспорту. Выбор оборудования подготовки газа к транспорту.docx

---

2.4 Очистка газа от механических примесей

Очистка газа от механических примесей имеет важное значение, так как от качества очистки зависит надежность работы всего газопровода.

Содержание твердых примесей в газе не должно превышать 0,05 г на 1000 м3.

К механическим примесям относятся частицы породы, выносимые газовым потоком из скважины, строительный шлам, оставшийся после окончания строительства промысловых газосборных сетей и магистральных трубопроводов, продукты коррозии и эрозии внутренних поверхностей и жидкие включения конденсата и воды.

По принципу работы аппараты для очистки газа от механических примесей подразделяются на следующие:

-работающие по принципу «сухого» отделения пыли; в таких аппаратах

отделение пыли происходит в основном с использованием сил гравитации и инерции; к ним относятся циклонные пылеуловители, гравитационные сепараторы, различные фильтры (керамические, тканевые, металлокерамические и др.);

-работающие по принципу «мокрого» улавливания пыли; в этом случае удаляемая из газа взвесь смачивается промывочной жидкостью, которая отделяется от газового потока, выводится из аппарата для регенерации и очистки и затем возвращается в аппарат; к ним относятся вертикальные и горизонтальные масляные пылеуловители и др..

Наиболее широко используют аппараты «мокрого» и «сухого» пылеулавливания.

Очистка газа по пути следования его от месторождения до потребителя производится в несколько ступеней. Для ограничения выноса из месторождения породы призабойную зону оборудуют фильтром.

Вторую ступень очистки газ проходит на промысле в наземных сепараторах, в которых сепарируется жидкость (вода и конденсат) и газ очищается от частиц породы и пыли.

Промысловые очистные аппараты работают по принципу выпадения
взвеси под действием силы тяжести при уменьшении скорости потока газа
или по принципу использования действия центробежных сил при
специальной закрутке потока. Поэтому промысловые аппараты очистки
делятся на гравитационные и циклонные.

---

Гравитационные аппараты бывают вертикальные и горизонтальные.
Вертикальные гравитационные аппараты рекомендуют для сепарации газов,
содержащих твердые частицы и тяжелые смолистые фракции, так как они имеют лучшие условия очистки и дренажа.

На рисунке 2.2 изображен гравитационный односекционный сепаратор.
Он имеет тангенциальный подвод газа (скорость газа в нем достигает
15-20 м/с), что способствует выпадению в сепараторе твердой взвеси и
капельной влаги. В основном он работает по принципу выпадения взвеси при
малых скоростях восходящего потока газа.



Рисунок 2.2 – Гравитационный односекционный сепаратор при рабочем давлении:

1 — выходной патрубок для газа; 2 — входной патрубок; 3 — люк; 4 — патрубок для продувки сепаратора



Рисунок 2.3 – Схема движения газов в циклоне:

1 — выход газа; 2 — вход газа; 3 – удаление продуктов очистки
Вертикальные сепараторы изготовляют диаметром 400-1650 мм, горизонтальные – диаметром 400-1500 мм при максимальном давлении 16 МПа.

При оптимальной скорости газа U0 эффективность сепарации достигает 70-80%. Опыт эксплуатации показал, что U0 не должна превышать 0,1 м/с при давлении 6 МПа. Из-за большой металлоемкости и недостаточной их эффективности гравитационные сепараторы применяют редко.

На рисунке 2.3 схематически изображена работа циклонного сепаратора. Корпус циклона и патрубок для выхода газа образуют внутреннее кольцевое пространство. В нижней части имеется отверстие для отвода осадка из циклона.

При тангенциальном вводе газ в сепараторе приобретает в кольцевом пространстве и конусе вращательное движение, вследствие чего из газа выпадают механические взвеси (твердые и жидкие) и опускаются в сборный бункер. Газ с уменьшенной скоростью выходит через выходной патрубок.


Третья ступень очистки газа производится на линейной части газопровода и компрессорных станциях. На линейной части устанавливают конденсатосборники, так как в результате несовершенной сепарации на промысле газ может иметь жидкую фазу.

---

Наибольшее распространение получил конденсатосборник типа «расширительная камера» (рисунок 2.4).

Принцип работы основан на выпадении из потока газа капелек жидкости под действием силы тяжести из-за местного снижения скорости газа при увеличении диаметра трубопровода. Длина траектории осаждения капелек жидкости оценивается по формуле:



где τ = d2(ρж – ρг)/(18μ),

U – скорость газа на входе в конденсатосборник;

D – диаметр газопровода;

Dк – диаметр расширительной камеры;

ρж – плотность жидкости;

μ – вязкость газа.

При эксплуатации газопроводов с системой «расширительных камер» бывают затруднения, связанные с пропуском устройств для очистки внутренней полости трубопровода. Для этого необходимо предусматривать специальные направляющие для беспрепятственного прохождения через них очистного устройства.

Для очистки газа от механических примесей на отечественных газопроводах применяют установки с масляными пылеуловителями (рисунок 2.5). Природный газ Г, пройдя пылеуловители 1, направляется в компрессорный цех. Пылеуловители заполнены маслом. По мере загрязнения масло МЗ передавливается из пылеуловителей 1 в отстойники 7. Свежее масло МС поступает в пылеуловители самотеком из масляного аккумулятора 2. Предварительно в аккумуляторе и пылеуловителях выравнивают давление. В масляный аккумулятор масло подается насосом 3 из мерного бака 5 или из бака свежего масла 4. При этом аккумулятор отключают от пылеуловителей и находящися в нем газ выпускают в атмосферу.



В мерный бак масло поступает самотеком из отстойников 7. Отбросное масло МО вместе со шламом, накапливающимся в нижней части отстойников, спускают в сборную емкость 6.

Вертикальный масляный пылеуловитель (рисунок 2.6) представляет собой вертикальный стальной цилиндр со сферическим днищем, рассчитанным на рабочее давление в газопроводе. Диаметр пылеуловителя 1080-2400 мм. Внутри пылеуловителя находятся устройства, обеспечивающие контактирование масла с газом и отделение частиц масла от газа при выходе его из аппарата. Газ поступает в пылеуловитель через входной патрубок 7. Благодаря отбойному козырьку 8 газ меняет свое направление и движется к поверхности масла, находящегося в нижней части аппарата. Крупные посторонние частицы при этом сразу же выпадают и оседают на дно. Уровень масла устанавливается на расстоянии 25-30 мм от концов вертикальных трубок 3. При

---

этом газ устремляется вверх, захватывая с собой частицы масла.

В трубках 3, а далее в средней свободной части пылеуловителя газ интенсивно перемешивается с маслом, которое поглощает содержащиеся в газе частицы, а также поступающие вместе с газом конденсат тяжелых углеводородов. При этом уровень масла повышается. По выходе газа из вертикальных трубок скорость его резко уменьшается. Более крупные частицы жидкости при этом выпадают и по дренажной трубке 4 стекают вниз. Из свободной средней части пылеуловителя газ и масляный туман поступают в верхнюю его часть, а оттуда в жалюзийное сепарационное устройство 1, в которое отбирается мелкозернистая взвесь. Очищенный газ выходит через патрубок 2. Загрязненное масло удаляется из поддона через дренажную трубку 5. Полная очистка пылеуловителя производится 3-4 раза в год через люк 6. Количество заливаемого масла в пылеуловитель диаметром 2400 мм не превышает 1,5-2 м3.



Пропускная способность масляного пылеуловителя (м /сут.) может быть рассчитана по формуле:



где D — внутренний диаметр пылеуловителя, м;

р — давление газа, МПа;

ρж и ρг — плотность смачивающей жидкости и газа при рабочих

условиях, кг/.м3 ;

Т — температура газа, К.

Для выбора пылеуловителей можно использовать графические зависимости, представленные на рисунке 2.7.



Рисунок 2.7 – Зависимость пропускной способности Q масляного

пылеуловителя от давления р и диаметра D:

а – для одного пылеуловителя; б – для нескольких пылеуловителей n
Чтобы обеспечить нормальную работу пылеуловителей, необходимо поддерживать постоянный уровень масла.

Пропускная способность вертикальных масляных пылеуловителей при заданном давлении ограничивается скоростью потока газа в контактных трубках, которая не должна превосходить 1—3 м/с.

---