Проектирование газоперерабатывающих заводов
Газовая промышленность России – основа всего топливно-энергетического комплекса страны. Россия занимает второе место по добыче природного газа в мире, после США. По экспорту газа Россия на первом месте. За год в России добывается 640 миллиардов кубометров газа, треть которого идет на экспорт.
Далеко не весь добытый газ используется в чистом виде, требуется его переработка на газоперерабатывающих заводах. Переработка добываемого из скважин природного газа на газоперерабатывающих заводах представляет собой ряд технологических сложных процессов, предназначенных для очистки сырого природного газа путем удаления из него различных примесей, загрязнений и углеводородов с более высокой молекулярной массой для производства так называемого сухого природного газа.
Природный газ необходимо подвергать переработке, чтобы подготовить его к конечному потреблению и обеспечить удаление загрязняющих веществ.
В России действует 12 газоперерабатывающих заводов, обеспечивающих переработку как природного, так и попутного нефтяного газа. Газоперерабатывающий комплекс России на 95% обеспечивает территорию страны как самим газом, так и продуктами, получаемыми вследствие его переработки.
Газ – это не только отличное топливо, но и сырье для некоторых химических процессов в крупной промышленности. Газопереработка – перспективная отрасль в промышленности, поэтому спрос на проектирование газоперерабатывающих заводов всегда будет высоким.
Проектирование газоперерабатывающих заводов – направление в проектировании, которое под силу только опытным проектным организациям, имеющим в своем штате квалифицированных специалистов с соответствующим образованием и опытом.
Переработка природного газа начинается под землей или на устье скважины. Если газ добывается, например, вместе с сырой нефтью, процесс разделения уже происходит по мере того, как флюид течет через породы коллектора, пока не достигнет насосно-компрессорных труб скважины.
Процесс, начинающийся в самой скважине, будет зависеть от химического состава добываемого газа и типа, глубины и местоположения и свойств самого подземного месторождения, а также геологических условий района добычи. Природный газ, добываемый из нефтяных скважин, называется растворенным попутным газом. Попутный газ, образующий сухой газ в пересчете на конденсат и воду, направляется непосредственно в трубопровод или на газоперерабатывающий завод с прохождением какого-либо процесса разделения.
Заводы по газопереработке очищают и разделяют сырой газ, удаляя примеси, такие как твердые частицы, воду, двуокись углерода, сероводород, ртуть и углеводороды. Различные вещества, загрязняющие природный газ, имеют материальную ценность и подвергаются последующей переработке на газоперерабатывающих заводах, газохимических комплексах или продаже. Функционирующий газоперерабатывающий завод по добыче природного газа производит газ должного качества, который потребляется в качестве топлива бытовыми, коммерческими и промышленными потребителями или в качестве сырья для химического синтеза.
В процессе газопереработки на заводах выделяют продукты, которые направляют на дополнительную газопереработку или конечному потребителю.
Основные продукты, получаемые на газоперерабатывающем заводе:
• Базовые полимеры - это полимеры, на основе которых создаются полимерные материалы с расширенными свойствами. С помощью системы трубопроводов направляются газоперерабатывающим заводом потребителю.
Пластики - материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры).
Каучуки - продукты полимеризации углеводородов с сопряжёнными двойными связями. Каучуки применяют для производства резин для различного вида шин, а также для изготовления электроизоляции, медицинских аппаратов.
• Сера (серная кислота) - это одна из наиболее сильно действующих минеральных кислот. Используют в производстве удобрений, тротила, бензина.
• Гелий - используется при изготовлении медицинского оборудования, при конструировании ядерных реакторов и орбитальных спутников.
• Сухой осушенный газ – очень популярный продукт газоперерабатывающего завода, используется на промпредприятиях, заводах различного назначения.
• Бензин газовый – сырье для изготовления различных видов топлива, несколько газоперерабатывающих предприятий России занимаются только выделением этого продукта газопереработки.
• Формальдегид – играет большую роль в производстве фенопластов (тормозные накладки, бильярдные шары) и смол, входящих в состав строительных материалов (фанера, ДВП), лакокрасочных и теплоизоляционных материалов.
• Аммиак – используется в фармацевтической (водный раствор), сельскохозяйственной (удобрения) и пищевой (усилитель вкусовых свойств) отраслях производства.
• Этан – сырье, из которого производят полиэтилен на импортных и отечественных заводах.
• Уксусная кислота – зачастую активно используется в текстильной промышленности.
• Метанол – используется для производства топлива для автотранспорта.
Основными сооружениями проектируемых газоперерабатывающих заводов являются:
пункт приема и подготовки сырья проектируемого газоперерабатывающего завода;
компрессорные станции газоперерабатывающего завода;
технологические установки газоперерабатывающего завода;
технологические линии получения сжиженного природного газа на проектируемом газоперерабатывающем заводе; резервуары, емкости для хранения полученных на газоперерабатывающем заводе продуктов;
оборудование газоперерабатывающего завода для погрузки на танкеры - газовозы;
инженерные сети для обеспечения проектируемого газоперерабатывающего завода электроэнергией и водой.
В зависимости от качества добываемого газа в проекте газоперерабатывающего завода подбирают подходящую схему по его переработке, очистке или обогащению.
Основные технологические операции, происходящие на газоперерабатывающих заводах: сепарация газа, глубокое осушение и извлечение легких углеводородов с помощью конденсации и ректификации, на специально заложенных в проекте газоперерабатывающего завода установках;
производство гелия на проектируемых газоперерабатывающих заводах и этана фракционированной конденсацией газа при низкотемпературных процессах; абсорбционная очистка газа на проектируемом газоперерабатывающем заводе;
адсорбционная очистка газа и низкотемпературной конденсацией на проектируемом газоперерабатывающем заводе.
В проекте газоперерабатывающего завода закладывают механический, электрический и физико-химический способы очистки добываемых газов. Механическую и электрическую очистку проектируют для отделения из газов твёрдых и жидких примесей, а газообразные примеси отделяются физико-химическими способами.
Механическую очистку газов в проекте газоперерабатывающего завода предусматривают с помощью осаждения частиц под действием силы тяжести или центробежной силы, фильтрованием через волокнистые и пористые материалы, промывкой газа водой или другой жидкостью. Самым простым, малоэффективным и редко применяемым является способ выделения крупной пыли под действием гравитации в т. н. пылевых камерах. Также можно запроектировать инерционный способ осаждения частиц пыли, которой основан на изменении направлении движении газа и частиц. Данные аппараты используют в проекте газоперерабатывающего завода для отделения достаточно больших частиц, но должной степени очистки газов эти методы не дают.
Для очистки газов в проекте газоперерабатывающего завода также могут применить циклоны, в которых под действием центробежной силы осуществляется отделение от газа твёрдых и жидких частиц(при движении газа). Т. к. центробежная сила во много раз превосходит силу тяжести, в циклонах выпадает в осадок и мелкая пыль, с размером частиц примерно 10—20 мкм.
Еще одним из применяемых в проектировании газоперерабатывающих заводов методом очистки является фильтрация при помощи тканевых и бумажных фильтров, а также фильтров в виде слоя сыпучих пористых материалов.
Также широко распространено применение в проектах газоперерабатывающих заводов аппаратов для промывки различного типа - скрубберов, мокрых циклонов, скоростных и пенных пылеуловителей. Аппараты данного типа распространены при улавливании мелкодисперсной пыли и позволяют добиться высокой степени очистки газов на проектируемом газоперерабатывающем заводе.
Электрическая очистка газов, применяемая в проектах газоперерабатывающих заводов, основана на воздействии сил электрического поля высокого напряжения. Аппараты для очистки газов этим методом называются электрическими фильтрами. При пропускании через такие фильтры газа с загрязнениями на газоперерабатывающих заводах происходит его ионизация, осаждение заряженных частиц на электроде. Методы физико-химической очистки используются в проекте газоперерабатывающего завода для очистки газа от газообразных примесей. К таким методам относятся абсорбция, в том числе химическая абсорбция, адсорбция, физические методы сепарации (например, конденсация компонентов), каталитические реакции превращения примесей в безвредные соединения.
Низкотемпературная конденсация - процесс охлаждения природного газа, попутного нефтяного газа, сопровождающий последовательным охлаждением отдельных составляющих газового конденсата или их фракций при определенном давлении с последующим выделением в предусмотренных в проекте сепараторах газовой и жидкой фаз.
Низкотемпературная ректификация в проекте газоперерабатывающего завода применяется для понижения температуры добытого газа до температуры, при которой газ переходит в двухфазное состояние, газообразное и жидкое, и последующем разделении образовавшихся фаз в ректификационных колоннах.
Ректификация по сравнению с конденсацией позволяет получать более чистые газы по составу углеводородов или узких фракций. Ректификация отличается от конденсации проведением процесса в условиях более низких температур.
Проекты газоперерабатывающих заводов должны включать колонну деметанизации или деэтанизации для более высокой степени разделения газа на газоперерабатывающем заводе. В проекте предусматривается, что газообразная фаза выводится с установки с последней ступени сепарации, а жидкая фаза после теплообмена с потоком сырьевого газа поступает на последующее питание в колонну деметанизации или деэтанизации. В этом случае ректификация, как правило, предназначается для отделения остаточных количеств растворенных газов из жидкой фазы.
Для предупреждения образования гидратов в схемах конденсации проектом газоперерабатывающего завода предусматривается ввод в газовый поток ингибитора гидратообразования. Данные проектные технологии пригодны для применения их в любой климатической зоне, допускают присутствие в газе различных примесей, обеспечивает степень извлечения конденсата до 97%.
Для повышения эффективности конденсации в проекте газоперерабатывающего завода предусматривают сорбционные установки и установки противоточной абсорбции отсепарированного газа.
На проектируемом газоперерабатывающем заводе можно выделить следующие виды трубопроводов:
проектирование газопроводов газоперерабатывающего завода;
проектирование газопроводов нефтяных и газовых месторождений;
проектирование трубопроводов газовых месторождений;
проектирование газопроводов газоконденсатных месторождений;
проектирование магистральных газопроводов газоперерабатывающего завода;
проектирование трубопроводов газа газоперерабатывающего завода;
проектирование трубопроводов сжиженного газа газоперерабатывающего завода;
проектирование трубопроводов сжиженного углекислого газа;
проектирование газопроводов природного газа;
проектирование трубопроводов компрессорных станций по газу;
проектирование газопроводов насосных станций газа;
проектирование трубопроводов газа и нефти; проектирование трубопроводов инертных газов;
проектирование газопроводов азота;
проектирование газопроводов кислорода;
проектирование газопроводов водорода;
проектирование насосных станций объектов трубопроводного транспорта газоперерабатывающего завода;
проектирование компрессорных станций объектов трубопроводного транспорта газоперерабатывающего завода;
Основополагающими документами для проектирования газопроводов на газоперерабатывающем заводе являются:
- СП 42-102-2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб»
- СП 62.13330.2011* «Газораспределительные системы»
- СП 42-103-2003 «Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов»
Газораспределительные сети проектируемого газоперерабатывающего завода должны быть запроектированы так, чтобы обеспечивать их прочность, стабильность и герметичность при восприятии нагрузок в процессе эксплуатации. Проектом также предусматриваются температурные и другие деформации газопроводов проектируемого газоперерабатывающего завода (в том числе от перемещений грунта), которые могут привести к нарушениям целостности и герметичности газопроводов.
Способ прокладки и материалы труб для газопровода газоперерабатывающего завода выбирают в проекте с учетом пучинистости грунта и других гидрогеологических условий, а также с учетом температуры добываемого газа.
Проектом обязательно должен быть предусмотрен расчет газопроводов газоперерабатывающего завода на прочность. Он должен включать расчет толщины стенок труб и фасонных деталей и напряжений, возникающих в них в процессе их эксплуатации.
Для прокладки подземных газопроводов в проекте газоперерабатывающего завода можно применять полиэтиленовые и стальные трубы. Для прокладки наземных и надземных газопроводов в проекте применяют стальные трубы. Для внутренних газопроводов низкого давления в проекте газоперерабатывающего завода разрешается применять стальные и медные трубы.
Выбор материала труб, трубопроводной запорной арматуры, соединительных деталей, сварочных материалов, крепежных элементов и других элементов газоперерабатывающего завода следует производить при проектировании с учетом давления газа, диаметра и толщины стенки газопровода, расчетной температуры наружного воздуха в районе строительства газоперерабатывающего завода и температуры стенки трубы при эксплуатации, грунтовых и природных условий, наличия вибрационных нагрузок.
Проектирование газоперерабатывающих заводов – процесс, который объединяет множество высококлассных специалистов. Это сфера проектирования, влияющая на безопасность людей, экологическую безопасность. Только настоящим профессионалам под силу справиться с этой сложной задачей. При выборе проектной организации, следует руководствоваться здравым смыслом и предъявлять к фирме-проектировщику очень высокие требования: наличие опыта в проектировании аналогичных объектов, наличие допусков и лицензий, наличие постоянного штата специалистов высокой квалификации, наличие отзывов и портфолио. Всем этим требованиям соответствует и наша фирма. Будем рады помочь Вам выполнить работы по проектированию объектов любой сложности.
