Сайкин, Владимир Владимирович. Технология адсорбционной осушки природного газа на АГНКС

Короткий опис

Сайкин, Владимир Владимирович. Технология адсорбционной осушки природного газа на АГНКС : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.07.- Москва, 1998.- 130 с.: ил. РГБ ОД, 61 99-5/97-2

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (ВНИИГАЗ)
На правах рукописи САЙКИН ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ
УДК 665. 727.004.14:621.43
ТЕХНОЛОГИЯ АДСОРБЦИОННОЙ ОСУШКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА НА АГНКС

05.17.07.- Химическая технология топлива
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:
кандидат технических наук Е.Н.Туревский

Москва - 1998
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. Литературный обзор 7
1.1. Анализ использования различных адсорентов
на установках осушки 7
1.2. Обобщение опыта эксплуатации установок
осушки с использованием метода адсорбции 15
1.2.1. Осушка природного газа на промыслах 15
1.2.2. Осушка природного газа на заводах 19
1.2.3. Осушка природного газа на
криогенных установках 22
1.2.4. Осушка газа на АГНКС 24
1.3. Анализ приборов и методов определения содержания влаги в газах 25
1.4. Анализ программ расчета адсорбционной
осушки газа 33
ГЛАВА 2. Разработка технологии осушки
природного газа на АГНКС 37
2.1. Обобщение опыта эксплуатации установок
осушки сжатого газа на АГНКС-500 37
2.2 . Исследование влияния компрессорного
масла на осушку цеолитом 39
2.3. Разработка и внедрение энергосберегающей
технологии осушки газа 44
2.3.1. Исследование процесса осушки газа силика¬гелем при давлении 20 МПа 44
з
2.3.2. Внедрение энергосберегающей технологии осушки газа на АГНКС 51
2.3.3. Анализ эксплуатации установок осушки
газа с использованием силикагеля 61
2.3.4. Исследование влияния компрессорного
масла на осушку силикагелем 65
2.4. Внедрение технологии осушки газа
с использованием оксида алюминия 73
2.5. Внедрение технологии осушки газа на малогабаритных АГНКС 83
ГЛАВА 3. Разработка прибора контроля влажности газа с
использованием спектроскопического метода 93
ГЛАВА 4. Разработка программы расчета осушки
газа на АГНКС 102
4.1. Разработка алгоритма и программы расчета
осушки газа на АГНКС 102
4.2. Проверка адекватности математической модели расчета осушки газа фактическим данным 109
ВЫВОДЫ 115
Литература 117
ВВЕДЕНИЕ
Наиболее реальным и экономически целесообразным направлением снижения дефицита нефтяных моторных топлив, а также улучшения эколо¬гической обстановки признано более широкое использование на транспор¬те газового моторного топлива, в первую очередь компримированного природного газа /13,16,17,24/.
Перспективы использования компримированного природного газа в качестве моторного топлива на автотранспорте связаны с целым рядом экономических, технологических и экологических факторов:
- падение объемов добычи нефти;
- ограниченные ресурсы сжиженного нефтяного газа;
- наличие значительных ресурсов природного газа и многолетний положительный опыт использования сжатого природного газа в качестве моторного топлива;
- наличие мощной сети АГНКС и планируемое значительное ее рас¬ширение ;
- улучшение экологической обстановки при использовании сжатого природного газа;
- меньшая стоимость сжатого природного газа по сравнению со стоимостью бензина /14,19,23,103,104,117/.
В России в настоящее время создана развитая сеть автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) общего пользова-ния.
В скором времени начнется выпуск гаражных АГНКС (для установ-ки в автотранспортных предприятиях и автобусных парках) и компакт¬ных недорогих бытовых компрессорных установок (для использования в котеджах и небольших фермерских хозяйствах), которые позволят заправ-лять автотранспорт на месте его стоянки от имеющихся разветвленных га-зораспределительных сетей.
Природный газ, предназначенный для использования в сжатом виде в качестве моторного топлива для газобаллонных автомобилей, должен иметь влажность, исключающую образование гидратов. Самым надежным и радикальным средством борьбы с гидратами, исключающим конденса¬цию паров воды из газа в газопроводах, оборудовании, арматуре, является осушка газа /27,32/. Глубина осушки сжатого природного газа согласно ГОСТ 27577-87 должна соответствовать влагосодержанию 0,009 г/м3 (точка росы газа по влаге минус 30 °С при 20 МПа).
Для обеспечения требований ГОСТа к влажности товарного газа, отпускаемого на АГНКС, исходя из условий работы АГНКС с переменной производительностью, для осушки газа был выбран адсорбционный про-цесс при давлении 25 МПа /18,64,93/.
Проведение осушки при высоком давлении (25 МПа) и влагосодер- жании на входе в АГНКС выше 0,4 г/м3 позволяет примерно на 1/3 снизить нагрузку на адсорбент за счет сепарации части влаги в межступенчатых от-делителях жидкости, входящих в состав компрессорной установки.
Проведенные во ВНИИгазе лабораторные и пилотные исследования позволили разработать технологический регламент на установку осушки сжатого природного газа. В качестве поглотителя влаги был рекомендован цеолит NaA с динамической активностью 8 % мае. /21,65/. Для АГНКС-500 НИИТКриогенмаш создал блоки осушки АдМ-4,0 и БКУО-4/25 /87/.
Для широкого внедрения адсорбционной технологии осушки необ-ходимо обобщить опыт эксплуатации блоков осушки сжатого газа на АГНКС-500 и разработать технологию осушки для автомобильных газо-наполнительных станций на 250 ,125 и 60 заправок. Таким образом, со-вершенствование технологии осушки природного газа на АГНКС является важной и актуальной научно-технической проблемой.
Целью настоящей работы, явившейся результатом научного сопро-вождения проектных и конструкторских разработок, лабораторных и на-турных испытаний и обобщения опыта эксплуатации блоков осушки на АГНКС было:
- внедрение энергосберегающей технологии осушки природного газа на АГНКС;
- поиск и внедрение новых типов адсорбентов на установках осушки природного газа;
- разработка и внедрение гигрометра, обеспечивающего надежный и точный контроль качества природного газа.
Работа выполнена в лаборатории промысловой подготовки углево-дородов ВНИИгаза, эксперементальная часть на опытном заводе ВНИИга- за, промышленные испытания проводились на АГНКС. Автор считает сво-им долгом отметить, что большая часть работы была выполнена под руко-водством Халифа А.Л.. Кроме того, автор считает своим приятным дол¬гом выразить благодарность Попову В.И., Вялкиной Г.В. и коллективу ла-боратории ППУ ВНИИгаза за помощь, оказанную при выполнении рабо¬ты.

Список літератури

ВЫВОДЫ
1. В результате обобщения опыта эксплуатации установок осушки сжатого газа на АГНКС-500 определены основные факторы, оказывающие негативное влияние на процесс осушки. Показано, что наличие компрес-сорного масла в газе значительно снижает эффективность осушки. Устано-влено, что для проведения высокотемпературной регенерации необходимо наличие надежного подогревателя газа.
2. Исследовано влияние компрессорного масла на адсорбционную активность цеолита и силикагеля. Установлено, что осушка газа до требо-ваний ГОСТ - 27577-87 не обеспечивается при наличии компрессорного масла на цеолите NaA в количестве более 20 % мае. Показано, что при на-личии компрессорного масла на силикагеле КСМГ более 16 % мае. адсорб-ционная активность сорбента снижается в 2 раза.
3. Показана возможность очистки цеолита NaA и силикагеля КСМГ от компрессорного масла. Установлено, что экстракция масла бензолом увеличивает адсорбционную способность сорбентов в 2-2,3 раза.
4. На пилотной установке производительностью 40 нм3/час опреде¬лены оптимальные параметры процесса регенерации энергосберегающей технологии осушки газа. Определено, что температура регенерации силика¬геля сырым компримированным до 20 МПа газом должна быть не менее 130 °С.
5. Проведены испытания энергосберегающей технологии осушки га¬за, сжатого до 25 МПа, с регенерацией силикагеля осушенным сдроссели- рованным газом на промышленном блоке осушки газа БКУО-4/25 на АГНКС N 1 г.Макеевка. Испытания показали, что предлагаемая техноло¬гия работоспособна и обеспечивает требуемую кондицию осушенного газа. Энергосберегающая технология принята к внедрению АО”СМ НПО им. М.В.Фрунзе” на АГНКС МБКИ-250 и АГНКС МБКИ-125.
6. Проведены испытания энергосберегающей технологии осушки га¬за с регенерацией силикагеля неосушенным компримированным до 25 МПа газом. Испытания показали, что предлагаемая технология работоспособна и обеспечивает требуемую кондицию осушенного газа. Энергосберегающая технология принята к внедрению Опытным заводом ВНИИгаза на газовом заправщике 3 Г-1М.
7. Проведены испытания технологии осушки газа, сжатого до 25 МПа, с использованием оксида алюминия, изготовленного из отходов электронной промышленности. Испытания показали, что предлагаемая технология работоспособна и обеспечивает требуемую кондицию осушен-ного газа. Технология принята к внедрению АО ’’Мосавтогаз” на АГНКС N 7 г.Москва.
8. Получены данные по динамической активности сорбентов при давлении 25 МПа. Установлено, что динамическая активность цеолита, си-ликагеля и оксида алюминия составляют соответственно 7- 11; 3,5-6 и 3 - 6 % мае.
9. Разработана технология осушки газа, включающая адсорбцию влаги цеолитом NaA при давлении 2,5-7,0 МПа с регенерацией сорбента при использовании минимального количества отдувочного газа, что дает возможность сократить энергозатраты. Технология принята к реализации на АГНКС-60.
10. Обоснована возможность использования метода газовой микро-волновой спектроскопии для определения влажности природного газа.
Разработана программа расчета процесса адсорбционной осушки сжатого природного газа применительно к условиям на АГНКС.