автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Обоснование оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода

На правах рукописи

ИЛЬИН ВЛАДИМИР ВЛАДИСЛАВОВИЧ

УДК 665.723:66.074.51

ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВИХРЕВЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА ОТ

СЕРОВОДОРОДА

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (нефтяной и газовой промышленности)

17 ОКТ 2013

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ухта-2013

005534920

005534920

Диссертация выполнена на кафедре «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности» Ухтинского государственного технического университета

Научный руководитель:

Доктор технических наук, профессор Быков Игорь Юрьевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Кучерявый Василий Иванович

Кандидат технических наук Балахнов Дмитрий Анатольевич

Ведущая организация:

Филиал ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в г. Ухта

Защита состоится «31» октября 2013 г. в 13— на заседании диссертационного совета Д 212.291.02 в Ухтинском государственном техническом университете по адресу: ул. Первомайская, 13, г. Ухта, Республика Коми, 169300.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ухтинского государственного технического университета

Автореферат размещен на сайте УГТУ www.ugtu.net в разделе «Диссертации».

Автореферат разослан «30» сентября 2013 г. Ученый секретарь диссертационного совета

Д 212.291.02, кандидат технических наук

М. М. Бердник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Процесс добычи нефти, главная цель которого получение товарной нефти для потребителя, заключается в извлечении скважинной продукции, ее транспорта по внутрипромысловым трубопроводам, разделении на нефть, газ и воду, и их целесообразное использование. В процессе нефтедобычи в составе скважинной продукции поступает попутный нефтяной газ (ПНГ). Постановление Правительства Российской Федерации от 8 января 2009 года №7 обязало нефтяных компаний обеспечить целевой показатель сжигания ПНГ на 2012 год и последующие годы в размере не более 5 %, таким образом, достижение уровня 95 % полезной утилизации ПНГ для нефтяников является актуальной проблемой.

Основной проблемой для рационального использования ПНГ является наличие в них тяжелых углеводородов, сероводорода (IЬЯ) и углекислого газа (С02), которые снижают качество попутных газов как сырья для различных технологических процессов, так и технологического топлива, а также негативно влияют на работоспособность оборудования для их добычи и транспортировки.

В настоящее время в мировой практике одним из эффективных способов поглощения вредных примесей попутных нефтяных газов является абсорбция. В промышленности часто используются крупные абсорбционные установки, которые характеризуются увеличением капиталовложений, эксплуатационных затрат. Одним из наиболее перспективных способов решения этой проблемы является применение малогабаритных абсорбционных установок.

В связи с вышесказанным, исследования, разработка и использование малогабаритных абсорбционных установок является актуальной. При этом основное внимание должно быть направлено на уменьшение их габаритов, снижение стоимости и повышение эффективности.

Цель работы - Обоснование оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе сформулированы основные задачи исследования:

1. Анализ существующего оборудования и технологий для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода;

2. Формирование методологических основ исследований вихревого аппарата;

3. Моделирование структуры газового потока в вихревом аппарате;

4. Экспериментальные исследования эффективности массообмена в вихревом аппарате;

5. Разработка методики обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода и обобщение рекомендации применения их на промысле.

Научная новизна:

1. Установлена зависимость полной скорости V, м/с от высоты расположения Н, мм тангенциального патрубка ввода газа вихревого аппарата.

2. Выявлена зависимость эффективности массообмена Еу от скорости потока в вихревом контактном устройстве при различных вариантах расположения тангенциального патрубка ввода газа над поверхностью завихрителя.

3. Получено уравнение зависимости эффективности массообмена в вихревом аппарате с диаметром тангенциального входного патрубка (1=50 мм от высоты его расположения над завихрителем.

4. Обосновано расположение тангенциального патрубка ввода газа при Н=с1, где Н - высота расположения тангенциального патрубка, мм; с1 - диаметр тангенциального патрубка, мм.

Основные защищаемые положения:

1. Результаты компьютерного моделирования структуры газового потока в вихревом аппарате.

2. Комплекс экспериментальных методик для определения эффективности массообмена в вихревом аппарате.

4

3. Оценка влияния высоты расположения тангенциального патрубка ввода газа на эффективность массообмена в вихревом аппарате.

4. Методика обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода.

Практическая значимость работы состоит в создании методики обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода и на ее основе формирование рекомендаций для применения эффективного малогабаритного многоступенчатого вихревого аппарата на установке сероочистки попутного нефтяного газа газокомпрессорной станции (ГКС) «Западный Тэбук», исключив из схемы насадочный абсорбер и газосепаратор, реализовав принцип агрегатирования, что приведет к сокращению капиталовложений и увеличению рентабельности проекта.

Методы исследования.

Моделирование структуры газового и газожидкостного потока вихревого аппарата производилось с помощью современного программного комплекса «Р1о\уУ|'зюп-НРС», позволяющего проводить исследования сложных и трудозатратных задач на основе метода конечных объемов, предполагающего интегрирование уравнений движения жидкости и газа, с последующим переносом скалярных величин по объемам ячеек расчетной сетки.

Экспериментальные исследования заключались в измерении расходов газа и жидкости, температуры и давления, выполненных на основе стандартных поверенных приборов и оборудования. Определение эффективности массообмена выполнялось в лаборатории кафедры «Водоснабжение и водоотведение» Ухтинского государственного технического университета с помощью составления материального баланса, исходя из концентраций сероводорода, поглощенного водным раствором щелочи ЫаОН.

Достоверность результатов.

Основные научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, базируются на данных, полученных с

5

привлечением современных теоретических и экспериментальных методов исследований, математического и физического моделирования с использованием вычислительной и измерительной техники, современного исследовательского оборудования и компьютерного обеспечения.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

• XI Научно-технической конференции молодых работников и специалистов ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» (г. Усинск, 2010 г);

• Конференциях в рамках научно-педагогической школы «Современные проблемы нефтепромысловой и буровой механики», кафедра «Машины и оборудования нефтяной и газовой промышленности» УГТУ (г. Ухта, 2011 г., 2012 г., 2013 г.);

• Научно-технической конференции преподавателей и сотрудников УГТУ (г.Ухта, 2011 г.);

• XII и XIV международных молодежных научных конференциях «Севергеоэкотек-2011 и 2013» (г. Ухта, 2011 г., 2013 г.);

• Республиканском молодежном инновационном конвенте «Молодежь - будущему Республики Коми» (г. Ухта, 2013 г).

Реализация результатов работы.

Методика обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода утверждена главным инженером ТПП «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» для применения на объектах ТПП. Разработанная методика применима при проведении мероприятий по исследованиям передовых технологий в области подготовки попутного нефтяного газа к транспортировке в обществе.

Публикации.

Основные результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах, в том числе: 3 - в материалах научных конференциях; 3 - в статьях изданий,

рекомендованных ВАК по специальности защиты, 1 - в методическом документе.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и приложений, общий объем составляет 156 страниц, включая содержание, 36 рисунков, 10 таблиц, 5 приложений и список используемой литературы из 147 наименований.

Диссертация основана на личных исследованиях автора, которые проводились на установке подготовки нефти «Западный Тэбук» ЦППН - 1 ТПП «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз» ООО ЛУКОЙЛ-Коми.

Благодарности.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность своему научному руководителю: профессору, доктору технических наук Быкову Игорю Юрьевичу за внимательное отношение и помощь в период работы над диссертацией.

Автор выражает благодарность начальнику отдела подготовки нефти Д. В. Юрченко, главному инженеру А. С. Тетерину и директору К. Э. Бегагеву ТПП «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз» общества «ЛУКОЙЛ-Коми» за помощь в проведении экспериментальных исследований.

Автор благодарен ректору УГТУ, д.т.н., профессору Н. Д. Цхадая, проректору по научной работе УГТУ, д.т.н., профессору И. Н. Андронову.

Автор благодарен сотрудникам кафедры «Водоснабжение и водоотведение», а также коллективу кафедры «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности» УГТУ: заведующему кафедры МОН и ГП, к.т.н. Селиванову Д. Г., доценту Е. М. Москалевой, к.т.н., доценту Т. В. Бобылевой, к.т.н., доценту В. В. Соловьеву и ст. преподавателю О. А. Батмановой.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Обосновывается актуальностью темы диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследований, научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе произведен подробный анализ существующего оборудования и технологий для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода.

Изучено влияние сероводорода на коррозионные процессы и качество попутного нефтяного газа. Установлено, что сероводород, и особенно в сочетании с углекислым газом, является агрессивным компонентом попутного нефтяного газа, снижает его товарное качество и превращает в агрессивный коррозионно-опасный продукт, непригодный для практического использования в качестве энергоносителя. При этом основной технологией извлечения сероводорода из попутного нефтяного газа является абсорбция.

Проанализировав эффективность существующего абсорбционного оборудования, распространенных в нефтяной и газовой промышленности сделан вывод, что поверхностные, барботажные и распыливающие абсорберы обеспечивают высокую производительность по поглощаемому газу, позволяют достигать высоких значений величины межфазной поверхности, но имеют большие габариты, высокую металлоемкость и стоимость.

Выявив пути интенсификации массообмена в газожидкостных системах, установлено, что перспективным является применение вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода, что сделает возможным резкое сокращение затрат на изготовление абсорбционной колонной аппаратуры, за счет снижения габаритов аппаратов и металлоемкости, а также расходов на ее транспортировку к месту эксплуатации и монтаж.

Произведенный анализ основных конструкций завихрителей газа, представленных на рисунке 1, позволил сделать вывод, что наилучшими

8

н

сг&я

а

ж i и

Рисунок 1 - Зинпчршс.'ш газа: а- лета спиральная. 6 - велика щитовая, в - тангенциальный, г - улиточныП. д - аксиально-нластничэтый. с, ж, з - тангенциалыю-н ластинча гиП и -

комбинированный

показателями обладают конструкции вихревого контактного устройства (ВКУ) с таигснцналыю-пластинчатым завихритслем (рисунок I. с)

Изучив структуру газового потока установлено, что завихритель с тангенциально-пластинчатым контактным устройством (рисунок 2) обсспсчиваст более равномерное распределение газа в щелях вихревого контактного устройства при расположении тангенциального патрубка 2 выше поверхности тангенциально-пластинчатого завихритсля 4. При проектировании

JL "

Рисунок 2 - Принципиальная схема

устройства ВКУ I - отверстие для выхода газа; 2 -таженциачьный патрубок ввода raía.

3 - корпус, 4 - тангенциально-пластинчатый манхригель с глухим основанием,5 - тарелка

массообмениых аппаратов стремятся к более равномерному распределению газа па течению аппарата. Однако не установлено точное расположение тангенциального патрубка ввода газа над завихрителем.

Произведен анализ эффективности массообмена в вихревом контактном устройстве. Установлено, что для расчета колонного оборудования со ступенчатым контактом фаз используют эффективность Мсрфри, который определяется по конечному составу фаз на реальной ступени и выражается через концентрации легкой (газовой) Еу и жидкой Е, фаз. Выявлено, что эффективность массообмена в ВКУ возрастает с увеличением нагрузки по жидкости и скорости потока газа в завихритсле.

Проанализировав существующие методы исследования вихревых аппаратов, установлено, что численные методы решений задач по исследованию газо-гидродинамики в вихревых аппаратах при помощи современных программных комплексов, а также экспериментальные исследования эффективности массообмена. с учетом полученных численных результатов являются эффективными инструментами для определения и научного обоснования оптимальных геометрических параметров ВКУ.

Определено, что применение ВКУ не только позволит отказаться от малоэффективных низкоскоростных крупногабаритных, многообъектных и металлоемких колонных абсорберов, но и даст возможность реализации принципа агрегатирования, т. с. создания абсорбера, который является многофункциональным агрегатом и включает в себя: - секцию

предварительной очистки газа от жидкости; - секцию массообмена, отделенную от секции предварительной очистки и состоящей из нескольких ступеней контакта, каждая из которой включает вихревое контактное устройство; - секцию окончательной очистки газа от жидкого поглотителя.

Во второй главе описаны применяемые в работе методики исследований. Формирование методологических основ исследований производилось на основании представлений о процессе газодинамики и массообмена.

Методология численного интегрирования уравнений в программном комплексе «Р1о\у\^зюп-НРС», описывающих течения сжимаемого газа и несжимаемой жидкости основывается на методе конечных объемов, предполагающая интегрирование уравнений движения жидкости и газа с последующим переносом скалярных величин по объемам ячеек расчетной сетки. Численный метод решения позволяет моделировать сложные течения, сопровождаемые закруткой потока.

Экспериментальные методы исследования эффективности массообмена вихревых аппаратов основываются на конечном составе фаз на реальной ступени (эффективность Мерфри Ку). Основной функцией вихревого аппарата-это очистка попутного нефтяного газа от сероводорода, следовательно, и методика исследования эффективности сводится к определению концентрации газовой Еу фазы, по зависимости:

Е = Ун У к • Ун ~У*(Х„)'

(1)

.3.

где у^ — начальная концентрация сероводорода в газе, г/м ук - конечная концентрация сероводорода в газе, г/м3; у'(хн) — равновесная концентрация сероводорода в газе, г/м3. Для проведения исследований эффективности массообмена в вихревом аппарате для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода необходимо было создать экспериментальную вихревую установку.

Третья глава посвящена моделированию структуры газового потока в

вихревом аппарате. Проведено компьютерное моделирование в программном

11

комплексе «FlowVision-HPC» газового и впервые газожидкостного потока в вихреюм контактном устройстве с комбинированным завихрителем при несимметричном потоке и различных расположениях тангенциального пагрубка ввода газа.

11ослсдовлтслыюсть действий при работе с пакетом «FlowVision-HPC» состоял из следующих шагов: 1) загрузка геометрии; 2) задание параметров задачи; 3) задание параметров расчета; 4) запуск на расчет; 5) отображение результатов.

Геометрия расчетной области, на основе которой разрабатывался проект, создавался вне программного комплекса «FlowVision-HPC» в системе геометрического моделирования «KoMtiac-3D». Эскиз конструкции ВКУ, для которого произведено компьютерное моделирование, представлен на рисунке 3. НКУ состоит из следующих основных элементов: - корпуса 4 с диаметром D, 200 мм; - тангенциального патрубка ввода газа 1 с диаметром d 50 мм; -сепаратора 2 высотой 100 мм; - тангенциально-пластинчатого завихритсля 5 диаметром D 100 мм; - пластин 3 с высотой h 120 мм. ширина пластин 40 мм, угол между соседними пластинами 30 угол наклона 50°, количество пластин 12 шт. (геометрические параметры были выбраны на основании обеспечения наибольшей эффективности массообмсна в ВКУ).

Рисунок 3 - Эсмп ВКУ I -тангенциальный патрубок «вола rxta. 2 - сепаратор. 3 - пластины чаяихрителя. 4 - корпус ВКУ, 5 -тангенциально пластинчатый шанхритель. d - диаметр тангенциального патрубка ввода rana.

мм. D - диаметр тангенциально-пластинчатого мвнхрнтсля. мм, D, -диаметр корпуса ВКУ. мм, 11 - высота расположения тангеншшльного парубка ввода rata, мм

Высота тангенциального патрубка I от верхней плоскости тангенциально-пластинчатого мних ригеля 5 талана равной Н=50 мм, что примерш соответствует диаметру патрубка ввода газа (1.

Физические параметры газа (за основу взят ПНГ на УПИ «Западный Тэбук») были приняты следующие: а) молярная масса - 0,03 кг/моль; 6) плотность - 1,49 кг/м'; в) вязкое!ь - 1,82 10'5 кг/(мс), нормальная массовая скорость пиа принята равной 29,8 кг/(м2/с) (20 м/с), пульсация - 0,01, а масштаб турбулентности - 0,00254. В результате численного эксперимента получены графики распределения полной скорости в поперечном сечении вдоль радиуса ВКУдля различных вариантов Н=<111=2с1 и Н=3<1 (рисунок 4).

У.м/с

с ао5 о.1

Рисунок 4 - График полноП скорости V. м/с ь поперечном ссчснии клоп. ралиуса вихре кого

кшпакши о устройства К. м мри различном расположении иа1р\<3ка I - Н-50 мы. 2 - Н»100 мм. 3 - Н=150 мм. 4 - гаюжнлкоетный поток (1ЛЗ- 2.5) Н-50 мм

Во всех вариантах наблюдалась сходная картина распределения полной скорости в вихреэом контактном устройстве. Из рисунка 3 видно, что рост полной скорости от оси ВКУ к периферии со стремительным снижением скорости в зоне пластин характерен для всех вариантов, а также, »по с увеличением высоты расположения патрубка вид графика и характер неравномерности не изменяется, а скорость вдоль радиуса снижается. С технологической точки зрения увеличение высоты расположения патрубка

нецелесообразно ввиду увеличения металлоемкости, снижения скорости потока вдоль радиуса ВКУ, следовательно, и снижения эффективности массообмеиа.

На основании полученных численных данных была установлена зависимость полной скорости V, м/с в зоне входа в пластины завихритсля от высоты расположения Н. мм тангенциального патрубка ввода газа, представленная на рисунке $ и равна:

V - -0,0004Н2 + 0.0362Н + 9.075 (2)

Зависимость имеет полиномиальную линию тренда второй степени с величиной достоверности аппроксимации К"=0,997.

Адекватность математических моделей, построенных в ПК «ГЧочЛ^юп-НРС» потверждены результатами, согласующимися с результатами других авторов, а результатом проведенного моделирования стало обоснование расположение тангенциального патрубка ввода газа при

Рисунок 5 - Зависимость полной скорости V. м/с в зоне входа в пластины инихрик'ли от высоты расположения тангенциального патрубка Н. мм

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям

эффективности массообмеиа в вихревом аппарате, которые проводились на

основании утвержденной программы опытно-промышленных испытаний

вихревого аппарата на УПН «Западный Тэбук» ЦППН-1 ТПП «ЛУКОЙЛ-

Ухтанефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми», на попутном нефтяном 1азе из

газопровода «Пашня - Тэбук». Газ имел следующие физико-химические

свойства: плотность 1,1 кг/нм', давление 0.22 МПа, молярная масса 23.895

14

г/моль, концентрация Н^ 1,66 г/м\ Очистка попутного нефтяного газа от сероводорода осуществлялась водным раствором щелочи ЫаОН с концентрацией 7 % масс.

Схема экспериментальной установки (рисунок 6) состояла из: - вихревого аппарата 6; - емкости для свежего поглотителя 11; - емкости для отработанного раствора 12; - центробежного насоса 18, марки N$('-500/50; - запорно-регулирующей арматуры 1,4,8,9, 10, 13, 15;- средств измерения, контроля и индикации измеряемых параметров, включающих счетчик газа 3 типа СГ75М, счсмнка жидкости 7 (турбинный), манометры 2, 16 типа МП.

Л А Л А-

чгяшакяйеяММ

О -

•< хнв

<3

оф]!ия>г*и ра <--- •

■Ле V*/* -г-— и

18

\jl\JLVIL ' \л.

Рисунок 6 - Схема экспериментальной установки 1,4. 8.9, 10. 13, 15 - тапорно-регулнрукшиш арматура. 2. 16 - манометр: 3 -счстчик гдаа, 5, 14. 17 - точки отбора проб, 6 - вихревой аппарат. 7 - счетчик жидкости. 11 - емкость для свежего поглотители, 12 - емкость дли отработанного раствора. 18 - центробежный

насос

В качестве массообменного устройства был изготовлен и использовался одноступенчатый вихревой аппарат (рисунок 7) с прямоточным нисходящим движением фаз. Аппарат состоит из корпуса I, тангенциального-пластшчатого завихритсля 3 с сепаратором, установленных в центральной части корпуса, центральной 1рубки 2 подачи поглотителя с 24 отверстиями диаметром I мм,.

15

а б б

Рисунок 7 - Экспериментальный вихревой аппарат а - хкш. б - в собранном внлс. в - монтирован на экспериментальной установке. I - корпус; 2 - центральная [рубка полами поглотители; 3 - ВКУ; 4 - тангенциальный патрубок ввода газа; 5 - патрубок выхода отработашюго поглотители. 6 - патрубок выхола очищенного гага, II - высота расположения патрубка ввода raía, мм

тангенциального патрубка ввода таза 4 диаметром 50 мм, патрубка выхода

отработанного поглотителя 5 и патрубка выхода очищенного

Экспериментальные исследования заключались в определении эффективности

массообмсна Еу, рассчитываемой по формуле (I). Данные, полученные в

результате экспериментальных исследований, представлены в таблице I.

Установлено, что эффективность массообмсна увеличивается при увеличении

скорости газа в зоне пластин завихрится*, что достигается регулированием

высоты расположения тангенциального патрубка ввола газа

Наибольшая эффективность массообмсна при H=d и L/G"2.5 составила

Е, = 0,863. С увеличением нагрузки по щелочному раствору N&OH до L/G"3

эффективность массообмсна возросла до Е, ~ 0,946.

На основании полученных данных была установлена зависимость

эффективности массообмсна (при L/G»2,5) от скорости газа в ВКУ, при

различных вариантах расположения тангенциального патрубка, представленная

16

Таблица 1 - Данные экспериментальных исследований эффективности массообмена вихревого аппарат

Варианты Расход газа 0 г. нм'/ч Соотношение нагрузок, L/G Расход NaOH (7%) Q„ м'/ч Начальная концентрация toS в газе у», г/м' £ и. 1 Е Эх 3 9 3"? Я «л 2 = Концентрация H2S в NaOH. X, г/л Масса поглощенного HíS NaOH. m„ г es S/5 n s^i S S t = Í s g. >. 1 = s H 2 В о к л о <í я uí i 1 « = 7 с. Iii t о 2 Ж a о г

Н-50 мм 260 2,5 0,655 1,66 14,4 0.57 12.43 0.227 0.863

11=100 мм 260 2,5 0,655 1,66 14,4 0,53 11.6 0,323 0.805

Н-150 мм 260 2.5 0,655 1,66 14,4 0,5 10,9 0,404 0,757

Н=50 мм 260 3 0,786 1,66 14.4 0,52 13.62 0,090 0,946

на рисунке 8 и равна:

Еу - 0.0081V2 - 0,1008V + 1.0675 где V - скорость газа на входе в зону пластин завихритсля, м/с

Н = 3d =150

R2. 0.993

• i I г

: :

ÉÉI

5 6 7 в 9 Ю

Скорость газа на бходе б зону пластин забихритет V, м/с

1'исуиок 8 - Зависимость эффективности массообмена от с ко рост гаш мри раишчных вариантах расположения тангенциальной) патрубка ввода raía (L/G-2,5)

На рисунке 8 видно, что с увеличением скорости газа (при уменьшении высоты расположения тангенциального патрубка ввода газа) увеличивается эффективность массообмена. Зависимость имеет полиномиальную линию тренда второй степени с величиной достоверности аппроксимации R:-0,993.

17

На основании проведенных экспериментальных исследований получено уравнение зависимости эффективности массообмена в вихревом аппарате с диаметром тангенциального входного патрубка с!=50 мм от высоты его расположения над завихрителем Н, мм, имеющее вид: Еу = 0,0081 -(-0,0004Н2 + 0,0362Н + 9,075)2 - 0,1008-(-0,0004Н2 + 0,0362Н + 9,075) + 1,0675.

В пятой главе приведена методика обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов утвержденная в ТПП «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» для применения на объектах ТПП и разработаны рекомендации для применения их на промысле.

После проведения подробного анализа технологической схемы установки сероочистки на ГКС «Западный Тэбук» и на основании разработанной инженерной методики обоснования оптимальных параметров вихревого аппарата был произведен сравнительный расчет проектируемой колонны-абсорбера А-1 с вихревым аппаратом (таблица 2).

Таблица 2 — Сравнительная характеристика показателей работы насадочной колонны А-1 и вихревого аппарата

Параметр Насадочная колонна Вихревой аппарат

Расход газа <3Г, нм3/час 8700 8700

Соотношение массовых нагрузок Ь/О, кг/кг 3 3

Давление рабочее Р0, МПа 0,2 0,2

Скорость захлебывания, м/с 1,919 -

Скорость газа в аппарате, м/с 1,439 20

Гидравлическое сопротивление, МПа <0,01 <0,01

Высота, м 10 3

Диаметр, м 1,6 1

Количество аппаратов, шт. 1 1

Таким образом, с целью сокращения технологических аппаратов, габаритов и металлоемкости и, следовательно, уменьшение капитальных вложений для строительства установки очистки попутного нефтяного газа от сероводорода на ГКС «Западный Тэбук» ТПП «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз»

целесообразно применить высокоскоростной малогабаритный многоступенчатый вихревой аппарат.

Сравнение характеристик аппаратов показало, что при сопоставимых параметрах габариты (высота и диаметр аппарата) вихревого аппарата значительно меньше, чем насадочной колонны А-1, что подтверждает преимущество многоступенчатого вихревого аппарата. К тому же, применение вихревого аппарата позволит исключить из технологической схемы газосепаратор высотой 4,5 м и диаметром 1,6 м. (рисунок 9).

Рисунок 9 - Рекомендуемая схема очистки попутного нефтяного газа на месторождении «Западный Тэбук» на основе вихревого аппарата: А - абсорбер; С - газосепаратор; Е - емкость; X - холодильник; Т - теплообменник;

ABO - воздушный холодильник; Н - насосы; ВА - вихревой аппарат

Основные выводы.

1. На основании проведенного анализа эффективности существующего абсорбционного оборудования и, учитывая их недостатки, перспективным представляется использование для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода вихревых аппаратов, лишенных недостатков, связанных с многообъектностью, большими габаритами и высокой металлоемкостью.

2. Применение вихревых аппаратов позволяет реализовать принцип агрегатирования, т. е. создание абсорбера, являющегося многофункциональным агрегатом и включающим в себя: - секцию предварительной очистки газа от жидкости; - секцию массообмена, отделенную от секции предварительной очистки и состоящую из нескольких ступеней контакта, каждая из которых включает вихревое контактное устройство; - секцию окончательной очистки газа от жидкого поглотителя.

3. Для определения оптимальных геометрических параметров вихревого контактного устройства проведено компьютерное моделирование газового и впервые газожидкостного потока в вихревом контактном устройстве с комбинированным завихрителем при несимметричном потоке и различных расположениях тангенциального патрубка ввода газа с помощью численных методов решений задач при помощи современного программного комплекса «Б^луУшоп-НРС». Проведенное сравнение вариантов ВКУ с разной высотой расположения патрубка показало, что для всех вариантов характерен рост полной скорости от оси вихревого контактного устройства к периферии со стремительным снижением скорости в зоне пластин и автомодельность профилей скорости с изменением фактора высоты расположения тангенциального патрубка ввода газа.

4. Установлено, что с увеличением высоты расположения патрубка вид графика распределения полной скорости и характер не изменяются, следовательно, увеличение высоты расположения патрубка нецелесообразно. На основании сравнений обосновано расположение тангенциального патрубка ввода газа при Н=с1 и установлена зависимость полной скорости V, м/с, от высоты расположения Н, мм, имеющая вид: V = -0,0004Н2 + 0,0362Н + 9,075.

5. Для проведения экспериментальных исследований разработана и реализована программа опытно-промышленных испытаний вихревого аппарата на УПН «Западный Тэбук» ЦППН-1 ТПП «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми». В результате сравнения эффективности массообмена в зависимости от высоты расположения тангенциального патрубка над

20

поверхностью завихрителя экспериментально установлено, что при неизменном массовом расходе газа наибольшая эффективность достигается при Н=с1.

6. Установлено, что эффективность массообмена увеличивается при увеличении скорости газа в зоне пластин завихрителя, что достигается регулированием высоты расположения тангенциального патрубка ввода газа. Наибольшая эффективность массообмена при №=с! и Ь/С=2,5 составила Еу = 0,863. С увеличением нагрузки по щелочному раствору ЫаОП до Ь/С=3 эффективность массообмена возросла до Еу = 0,946.

7. Экспериментально установлена зависимость эффективности массообмена от скорости потока в вихревом контактном устройстве, имеющая вид Еу = 0,008IV2 - 0Д008У + 1,0675 при различных вариантах расположения тангенциального патрубка ввода газа над поверхностью завихрителя.

8. Получено уравнение зависимости эффективности массообмена в вихревом аппарате с диаметром тангенциального входного патрубка <1=50 мм от высоты его расположения над завихрителем, имеющее вид: Еу = 0,008!•(-0,0004Н2 + 0,0362Н + 9,075)2 - 0,1008-(-0,0004Н2 + 0,0362Н + 9,075) + 1,0675.

9. Разработанная методика обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода утверждена в ТПП «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» для применения на объектах ТПП.

10. Проведен анализ технологической схемы блока очистки попутного нефтяного газа от сероводорода на газокомпрессорной станции «Западный Тэбук» ТПП «ЛУКОЙЛ -Ухтанефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми». Установлено, что целесообразно применить высокоскоростной многоступенчатый вихревой аппарат, который значительно меньше по габаритам по сравнению с насадочной колонной при равной эффективности, а также позволяет исключить из технологической схемы газосепаратор, что значительно сокращает капиталовложения и увеличивает рентабельность проекта.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Ильин, В. В. Применение вихревых аппаратов для промысловой подготовки попутного нефтяного газа на УПН "Западный Тэбук" [Текст] / В. В. Ильин, И. Ю. Быков // Сборник научных трудов: материалы научно-технической конференции (20-23 сентября 2011 г.): в 3 ч.; ч. I / под ред. Н. Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2011. - с. 173-178.

2. Ильин, В. В. Применение вихревых аппаратов для промысловой подготовки попутного нефтяного газа на УПН "Западный Тэбук" [Текст] / В. В. Ильин, И. Ю. Быков // XII международная молодежная научная конференция "Севергеоэкотек-2011": материалы конференции (16-18 марта 2011 г., Ухта): в 5 ч.; ч.5.-Ухта: УГТУ, 2011.-е. 121-126.

3.Ильин,В. В. К вопросу очистки попутного нефтяного газа с применением вихревых аппаратов [Текст] / В. В. Ильин, И. Ю. Быков // Инженер-нефтяник. — 2011. - №4. — с. 25-28.

4. Ильин, В. В. Методика экспериментальных исследований эффективности массообмена контактной ступени вихревого аппарата с тангенциальным завихрителем [Текст] / В. В. Ильин, И. Ю. Быков // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 2012. - №7. — с. 9-11.

5. Ильин, В. В. Теоретические и экспериментальные исследования вихревого контактного устройства для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода [Текст] / В. В. Ильин, И. Ю. Быков // XIV международная молодежная научная конференция "Севергеоэкотек-2013": материалы конференции (20-22 марта 2013 г., Ухта): в 5 ч.; ч. 4. - Ухта: УГТУ, 2013. - с. 126-134.

6. Ильин, В. В. Исследования эффективности вихревого аппарата для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода [Текст] / В. В. Ильин, И. Ю. Быков // Территория Нефтегаз. -2013. -№4. - с. 56-61.

7. Ильин, В. В. Методика обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода [Текст] / В. В. Ильин // ТПП "ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз" ООО "ЛУКОЙЛ-Коми": методический документ (03.03.2013), - 2013. - 5 с.

Отпечатано в типографии Ухтинского государственного технического университета Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13 Усл. печ. л. 1,4. Подписано в печать 27.09.13 г. Тираж 100 экз. Заявка № 3749

Минобрнауки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИЛЬИН ВЛАДИМИР ВЛАДИСЛАВОВИЧ

УДК 665.723:66.074.51

ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВИХРЕВЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА ОТ

СЕРОВОДОРОДА

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (нефтяной и газовой промышленности)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор, Академик РАЕН Быков Игорь Юрьевич

Ухта-2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................4

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА.....................................................................................................7

1.1 Влияние сероводорода на коррозионные процессы и качество попутного нефтяного газа.............................................................................................................7

1.2 Аппараты для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода.............13

1.2.1 Оборудование на основе абсорбционной технологии.................................13

1.2.2 Конструкции и закономерности работы вихревых аппаратов....................20

Классификация вихревых аппаратов......................................................................20

Структура газового потока в вихревом контактном устройстве.........................29

Эффективность массообмена в вихревом контактном устройстве.....................37

1.3 Существующие методы исследований вихревых аппаратов..........................39

1.4 Пути совершенствования очистки попутного нефтяного газа с применением вихревых аппаратов..................................................................................................42

1.5 Цели и задачи исследований..............................................................................44

1.6 Выводы.................................................................................................................44

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВИХРЕВОГО АППАРАТА....................................................................................47

2.1 Методика исследований структуры газового потока......................................47

2.2 Методика исследования эффективности массообмена...................................53

2.3 Выводы.................................................................................................................56

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ГАЗОВОГО ПОТОКА В ВИХРЕВОМ АППАРАТЕ......................................................................................57

3.1 Компоненты программного комплекса «Р1о\\'У18Юп-НРС»...........................57

3.2 Компьютерное моделирование структуры газового потока...........................60

3.2.1 Загрузка геометрии..........................................................................................60

3.2.2 Задание параметров задачи.............................................................................64

3.2.3 Задание параметров расчета...........................................................................73

3.2.4 Результаты численного эксперимента...........................................................74

3.3 Выводы.................................................................................................................82

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАССООБМЕНА В ВИХРЕВОМ АППАРАТЕ.........84

4.1 Описание экспериментальной установки и проведения эксперимента........84

4.2 Анализ экспериментальных данных.................................................................91

4.3 Выводы.................................................................................................................95

ГЛАВА 5 МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВИХРЕВЫХ АППАРАТОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИХ НА ПРОМЫСЛЕ...............................................................97

5.1 Технологическая схема блока сероочистки попутного газа на месторождении «Западный Тэбук».........................................................................97

5.2 Методика обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов .... 100

5.3 Промышленная реализация вихревых аппаратов..........................................104

5.4 Выводы...............................................................................................................106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................................................108

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..............................................111

ПРИЛОЖЕНИЕ 1..................................................................................................124

ПРИЛОЖЕНИЕ 2..................................................................................................131

ПРИЛОЖЕНИЕ 3..................................................................................................136

ПРИЛОЖЕНИЕ 4..................................................................................................138

ПРИЛОЖЕНИЕ 5...................................................................................................151

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Процесс добычи нефти, главная цель которого получение товарной нефти для потребителя, заключается в извлечении скважинной продукции, ее транспорта по впутрипромысловым трубопроводам, разделении на нефть, газ и воду, и их целесообразное использование. В процессе нефтедобычи в составе скважинной продукции поступает попутный нефтяной газ (ПНГ). Постановление Правительства Российской Федерации от 8 января 2009 года №7 обязало нефтяные компании обеспечить целевой показатель сжигания ПНГ на 2012 год и последующие годы в размере не более 5 %, таким образом, достижение уровня 95 % полезной утилизации ПНГ для нефтяников является актуальной проблемой.

Основной проблемой для рационального использования ПНГ является наличие в них тяжелых углеводородов, сероводорода (Н28) и углекислого газа (С02), которые снижают качество попутных газов как сырья для различных технологических процессов, так и технологического топлива, а также негативно влияют на работоспособность оборудования для их добычи, транспортировки и переработки.

В настоящее время в мировой практике одним из эффективных способов поглощения вредных примесей попутных нефтяных газов является абсорбция. В промышленности часто используются крупные абсорбционные установки, которые характеризуются увеличением капиталовложений, эксплуатационных затрат. Одним из наиболее перспективных способов решения этой проблемы является применение малогабаритных вихревых абсорбционных установок, которые обладают простой конструкцией, обеспечивают достаточную интенсивность процесса абсорбции и нашли широкое применение в химической промышленности.

В связи с вышесказанным, исследования, разработка и использование малогабаритных вихревых абсорбционных установок является актуальной

задачей. При этом основное внимание должно быть направлено на повышение эффективности, снижение стоимости и уменьшение их габаритов.

Цель работы и основные задачи исследования. Цель работы заключалась в обосновании оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода. В непосредственные задачи входило:

1. Анализ существующего оборудования и технологий для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода;

2. Формирование методологических основ исследований вихревого аппарата;

3. Моделирование структуры газового потока в вихревом аппарате;

4. Экспериментальные исследования эффективности массообмена в вихревом аппарате;

5. Разработка методики обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода и обобщение рекомендации применения их на промысле.

Научная новизна работы. На основе математического моделирования и экспериментальных данных обосновано оптимальное расположение тангенциального патрубка ввода газа вихревого аппарата над поверхностью тангенциально-пластинчатого завихрителя в зависимости от скорости газа в завихрителе и от эффективности массообмена, также получены расчетно-экспериментальные зависимости эффективности массообмена в вихревом аппарате от скорости потока газа в зоне пластин завихрителя и от высоты расположения тангенциального входного патрубка над завихрителем.

Практическая значимость работы состоит в создании методики обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода и на ее основе формирование рекомендаций для применения эффективного малогабаритного многоступенчатого вихревого аппарата на промысле.

Методология исследования основывается на моделировании структуры газового и газожидкостного потока вихревого аппарата с помощью современного программного комплекса «Р1оауУ18ЮП-НРС» и на определении эффективности массообмена, выполненного в лаборатории кафедры «Водоснабжение и водоотведение» Ухтинского государственного технического университета с помощью составления материального баланса, исходя из концентраций сероводорода, поглощенного водным раствором щелочи КаОН.

Положения, выносимые на защиту:

- результаты компьютерного моделирования структуры газового потока в вихревом аппарате;

-экспериментальная методика для определения эффективности массообмена в вихревом аппарате;

- оценка влияния высоты расположения тангенциального патрубка ввода газа на эффективность массообмена в вихревом аппарате.

Степень достоверности и апробация результатов. Основные научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, базируются на данных, полученных с привлечением современных теоретических и экспериментальных методов исследований, математического моделирования с использованием вычислительной и измерительной техники, современного исследовательского оборудования и компьютерного обеспечения. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: XI Научно-технической конференции молодых работников и специалистов ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» (г. Усииск, 2010 г); конференциях в рамках научно-педагогической школы «Современные проблемы нефтепромысловой и буровой механики», кафедра «Машины и оборудования нефтяной и газовой промышленности» УГТУ (г. Ухта, 2011 г., 2012 г., 2013 г.); научно-технической конференции преподавателей и сотрудников УГТУ (г. Ухта, 2011 г.); XII и XIV международных молодежных научных конференциях «Севергеоэкотек-2011 и 2013» (г. Ухта, 2011 г., 2013 г.); республиканском молодежном инновационном конвенте «Молодежь - будущему Республики Коми» (г. Ухта, 2013 г).

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА ОТ

СЕРОВОДОРОДА

1.1 Влияние сероводорода на коррозионные процессы и качество попутного нефтяного газа

Агрессивность газообразных углеводородов определяется наличием в них сероводорода (Н28) и углекислого газа (С02). При сжигании газа, содержащего сернистые соединения и углекислый газ, образуются высокотоксичные оксиды серы, которые, попадая в атмосферу, отрицательно воздействуют на окружающую среду.

Сероводород, присутствующий в нефтепромысловых средах, является сильным коррозионным агентом. Растворимость его в воде при 20 °С составляет 3925 мг/л. В зависимости от рН среды сероводород может находиться в электролите при различном соотношении диссоциированных и недиссоциированных форм (при рН=7 в молекулярной форме находится 53 % сероводорода, оставшиеся 47 % находятся в диссоциированной форме), что определяет скорость развития коррозионных процессов. Стимулирующее действие на процесс электрохимической сероводородной коррозии сталей оказывают сульфиды железа (Рех8у), являющиеся ее продуктом [128]. Сульфид железа по отношению к железу и стали является эффективным катодом, разница потенциалов составляет от 0,2 до 0,4 В. Сравнительно небольшое содержание С02 в продукции скважин не оказывает существенного влияния на коррозионную активность среды и, наоборот, даже небольшие концентрации Н28 значительно активизируют среду.

Существенное влияние на интенсивность коррозионных процессов оказывает давление. Повышение его увеличивает концентрацию Н28 в единице объема, увеличивая растворимость сероводорода в водной фазе.

Наличие в попутном газе одновременно следов влаги, сероводорода и углекислого газа наиболее опасно. При близких концентрациях сероводорода и углекислого газа коррозионная активность II2S возрастает за счет снижения рН водной фазы. Согласно Национальной ассоциации инженеров-коррозионистов (NACE), природный газ, содержащий H2S с парциальным давлением более 0,35 кПа, считается сернистым и вызывает коррозионное растрескивание. Стойкость к сульфидному растрескиванию зависит от рН и температуры: максимальная скорость коррозии наблюдается в кислой среде при температуре 20-30 °С.

В условиях пласта скорость коррозии может снижаться за счет пассивации поверхности металла. Кроме того, экспериментальные исследования продуктов сероводородной коррозии показали, что в зависимости от состава коррозионной среды, соотношения концентраций растворенных сероводорода и углекислого газа могут образовываться сульфиды железа разного химического состава, имеющие соответствующее кристаллическое строение. Присутствие в пластовой воде сероводорода в концентрациях превышающих 1000 мг/л приводит к образованию сульфидной экранирующей пленки типа пирита (FeS2) и троилита (FeS), которые обладают практически совершенной кристаллической решеткой и обладают высокими защитными свойствами [26].

Присутствие в пластовой воде ионов двух- и трехвалентного железа в концентрации превышающей 200 мг/л может приводить к снижению прочности экранирующей пленки за счет связывания свободного углекислого газа и сероводорода с образованием аморфных осадков сульфида и карбоната железа. Анализ осадков, образующихся на внутренней поверхности трубопроводов, показывает, что в его составе отсутствуют практически все формы сульфидов железа.

Присутствие сероводорода в продукции скважин может влиять па работу внутрискважинного оборудования и состояние скважины. Для труб нефтегазодобывающей промышленности [31] применяются следующие марки сталей: Ст20 (0,2 % углерода); сталь 09Г2С (0,09 % углерода, 1 % марганца, 2 %

кремния); сталь 10Г2С (1,1 % углерода, 1 % марганца, 2 % кремния); сталь 13ГФ (0,13 % углерода, 1 % марганца, 1 % ванадия); сталь 16ГА (0,16 % углерода, 1 % марганца, пониженное содержание серы и фосфора); сталь 20В (0,2 % углерода, 1 % вольфрама). Перечисленные марки сталей обладают повышенной стойкостью при работе с сырой нефтыо в присутствии сероводорода.

Межкристаллитной коррозии (МКК) подвержены практически все марки сталей, ее проявления заключаются в том, что при высокой коррозионной активности среды происходит избирательное растворение границ зерен металла, при этом не происходит заметных изменений внешнего вида металла, структура металла становится хрупкой и может легко разрушаться при незначительных статических и динамических нагрузках [124]. При воздействии окислителей углерод, являющийся составной частью углеродистых сталей, вступает в химическую реакцию с железом, в результате чего образуются карбиды, которые легко вымываются из кристаллической решетки металла. При образовании карбида углерод активно диффундирует к границам зерен металла, повышенная температура эксплуатации оборудования ускоряет диффузию углерода. Присутствие марганца и кремния в составе стали в концентрациях, превышающих 1 %, снижает вероятность развития МКК, а присутствие же фосфора и серы даже в концентрациях 0,03 % и 0,01 % соответственно, способствует развитию МКК.

Питтинговая коррозия (ПК) относится к локальным видам коррозии металлов, где активирующими анионами [124] в коррозионном процессе являются ионы хлора (С1), анионы гидросульфида (Ш) активизируют их действие. Начало появления пнттингов на поверхности металла характеризуется величиной потенциала питтингообразования, который находится в пределах 0,52-1,25 В для хлорсодержащих сред, присутствие в составе стали марганца и углерода способствуют развитию пнттингов.

В настоящее время не существует единых международных норм на допустимое содержание в товарном газе сероводорода, диоксида углерода,

сераорганических соединений, азота, воды, механических примесей и т. д. Величина допустимых концентраций этих веществ в газе в разных странах устанавливается в зависимости от уровня техники и технологии обработки газа и от объектов его использования. В России нормы на содержание сероводорода и других сернистых соединений в попутном нефтяном газе, регламентируются на основе межгосударственного стандарта ГОСТ 5542-87 «Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения» (табл. 1.1) и отраслевого стандарта ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам» (табл. 1.2).

Табл. 1.1- Требования к качеству газа по ГОСТ 5542-87

Наименование показателя Норма Метод испытания

1. Теплота сгорания низшая, МДж/м3 (ккал/м3),при 20 °С, 101,325 кПа, не менее 31,8 (7600) ГОСТ 27193 ГОСТ 22667 ГОСТ 10062

2. Область значений числа Воббе л л (высшего), МДж/м (ккал/м ) 41,2-54,5 (9850-13000) ГОСТ 22667

3. Допустимое отклонение числа Воббе от номинального значения, %, не более ±5 -

4. Массовая концентрация сероводорода, л г/м , не более 0,02 ГОСТ 22387.2

5. Массовая концентрация меркаптановой серы, г/м , не более 0,036 ГОСТ 22387.2

6. Объемная доля кислорода, %, не более 1,0 ГОСТ 22387.3 ГОСТ 23781

7. Масса механических примесей в 1 м3, г, не более 0,001 ГОСТ 22387.4

8. Интенсивность запаха газа при объемной доле 1 % в воздухе, балл, не менее 3 ГОСТ 22387.5

Примечания:

1. По согласованию с