Подготовка и обработка газа

Газ, который после минимальной обработки на месторождении можно направлять на завод для переработки, называется пригодным для транспортировки. Переработанный газ, готовый к продаже, — товарный газ. Продажа природного газа осуществляется через газопровод. При этом газ должен удовлетворять техническим требованиям в соответствии с контрактом, Товарный газ имеет достаточно низкое содержание влаги, чтобы вода из него не конденсировалась в трубопроводе, а также не содержит коррозионно-агрессивных газов. Товарный газ характеризуется теплосодержанием (теплотворной способностью) не менее 900—1050 б.т.е./куб. фут. Давление должно, как минимум, соответствовать требованиям для транспортировки по газопроводу и составлять 700—1000 psi (50—70 кг/кв. см). Оговаривается также максимальная точка росы как для воды, так и для углеводородов. Точка росы — это температура, при которой начинается превращение газа или паров в жидкость.

Примеси из природного газа удаляют в ходе процесса газоподготовки непосредственно на промысле, т. е. прежде чем он поступит в газопровод (см. рис. 21.9). Одной из стадий газоподготовки является извлечение ароматических углеводородов.

Процессы подготовки газа обычно включают дегидратацию, в ходе которой удаляют такое количество воды, чтобы достичь установленной нормы на ее содержание, в большинстве случаев это 7 фунтов водяного пара на 1 млн куб. фут. газа. Для отделения воды используют колонну гликольной абсорбции, где газ пропускают сквозь колпачковые тарелки, заполненные жидким осушителем, например гликолем. Обычно применяют триэтиленгликоль. Когда осушитель насыщается водой, ее удаляют нагреванием в емкости под названием ребойлер, Также можно проводить осушение газа в стальном сосуде — контакторе, где он проходит через твердые слои осушителя, например кремнезема или алюмогеля. На промысле используют два контактора: пока один из них находится в работе, в другом происходит удаление воды нагреванием осушителя.

Коррозионно-агрессивные газы, такие как диоксид углерода (CO2) и сероводород (H2S), называются также кислыми газами, и их удаляют из природного газа с помощью очистки (удаление сероводорода называется обессериванием). Природный газ пропускают через колонну очистки, заполненную губчатым железом (деревянные опилки, пропитанные железом) либо химическими органическими основаниями — аминами. После насыщения железа или аминов проводят их регенерацию с помощью нагревания для повторного использования. Согласно стандартам для трубопроводного транспорта, содержание H2S, как правило, не должно превышать четырех частей на миллион по объему, CO2 — от 1 до 2% по объему.

Твердая фаза, содержащаяся в газе, удаляется на фильтрах, представляющих собой металлические цилиндры, заполненные мелким стекловолокном. Они служат для отделения либо исключительно твердой фазы, либо и твердых и жидких компонентов при наличии каплеулавливающих перегородок.

Если газ жирный, отделение ценных углеводородов, находящихся в жидком состоянии, может быть проведено на газофракционирующих установках. Для отделения газоконденсата, бутана, пропана и этана (называемых широкой фракцией легких углеводородов — ШФЛУ) на таких установках используется охлаждение или адсорбция. В одном из методов охлаждения пропан служит в качестве хладагента, и охлаждение влажного газа осуществляется в теплообменном аппарате (охладителе). Расширение газа также способствует понижению температуры. В низкотемпературном сепараторе газ пропускают через расширительный клапан. Турбины расширения, или турбодетандеры, в криогенной установке (установке расширения) заставляют газ вращать лопасти, вследствие чего он охлаждается.

Поглощение жидкостей, содержащихся в природном газе, также может осуществляться в абсорбционной колонне при пропускании газа сквозь колпачковые тарелки, заполненные легкими жидкими углеводородами, например бензином или керосином. Затем природный газ удаляется посредством перегонки. На установке выделения углеводородов, которая также применяется для отделения жидкостей от природного газа, для этой цели служат слои кремнезема, активированного угля или молекулярные сита на основе цеолитов.

Газ, остающийся после отделения ШФЛУ, называется сухим, или остаточным. Такой газ состоит преимущественно из метана, и именно он поступает в газопроводы. На газопроводах высокого давления имеются специальные установки для извлечения газоконденсата, после чего остаточный газ возвращается в газопровод.

Полученную из природного газа соленую воду и/или конденсат хранят неподалеку от газовой скважины в стальных резервуарах. Они очень похожи на резервуары для хранения нефти, но несколько меньше размером.

Компрессоры применяются для повышения давления газа и для того, чтобы заставить его передвигаться. Объемный компрессор оснащен поршнями возвратно-поступательного хода, В центробежном компрессоре используется вращение турбиноподобной крыльчатки, приводимой в действие газовым двигателем, газовой турбиной или электромотором. Основная характеристика компрессора — это степень сжатия, т. е. отношение объема газа перед сжатием к его объему после сжатия, например 10:1. Многоступенчатые компрессоры представляют собой комплекс аппаратов для последовательного сжатия газа, при котором величина степени сжатия возрастает от одного компрессора к другому. Такая технология применяется, если необходимо высокое давление.