АСУ ТП процессов регенерации ДЭГа

Введение
Актуальность. Перспективы газовой промышленности России на ближайшее будущее первостепенно определены дальнейшей эксплуатацией газоконденсатного месторождения Крайнего Севера. Именно поэтому тема анализа эксплуатации установок комплексной подготовки газа, выявление наиболее эффективных его узлов, а также формирование рекомендаций по совершенствованию процесса подготовки газа и регенерации абсорбента – задача весьма актуальная.
Основной технологический процесс подготовки газа к транспортировке осуществляется на установке комплексной подготовки газа (УКПГ). УКПГ представляет собой комплекс технологического оборудования и вспомогательных систем, обеспечивающих сбор и обработку природного газа и газового конденсата. Товарной продукцией УКПГ являются: сухой газ газовых месторождений, газовый конденсат.
На промысле также осуществляется регенерация абсорбента, используемого для осушки сырого газа. Процессы эти происходят в цехе регенерации диэтиленгликоля (ДЭГ), входящего в состав УКПГ. После осушки из абсорбента необходимо удалить влагу, доведя тем самым концентрацию до необходимых значений, чтобы использовать его повторно. В основном на практике применяется два способа регенерации - паровый и огневой. Последний появился сравнительно недавно на молодых промыслах.
В связи с постоянно наблюдающимся техническим прогрессом в промышленности все чаще стали использовать автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), которые позволяют существенно повысить эффективность работы и уменьшить человеческую ошибку. Не исключением является и сфера газовой промышленности, где АСУ ТП в последние годы стали широко внедряться как на новых предприятиях, так и на старых в результате процессов их модернизации.
В связи с вышесказанным можно с уверенность сказать, что изучение вопросов, которые касаются использования АСУ ТП в регенерации ДЭГа, являются весьма актуальными.
Цель данной работы заключается в изучении АСУ ТП регенерации ДЭГа. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- изучен имеющийся материал по тематике исследования;
- рассмотрены понятие, свойства и применение диэтиленгликоля;
- приведен пример установки для технологического процесса регенерации ДЭГа;
- изучен процесс разработки АСУ регенерации ДЭГа.
В ходе выполнения данных задач применялись такие методы исследования, как анализ, синтез, описание и обобщение.
В качестве объекта исследования выступает газовая промышленность, а предметом исследования являются АСУ ТП регенерации ДЭГа.
1 Диэтиленгликоль: понятие, свойства, применение
Диэтиленгликоль (марки А) – это бесцветная вязкая жидкость, не имеет запаха [1]. Это бесцветная, вязкая гигроскопичная жидкость со сладковатым вкусом. Температура его плавления - 7,8 °С, температура кипения - 245,8 °С, теплопроводность - 0,25 Вт/(м.К). Он смешивается с водой, низшими спиртами, карбитолами, гликолями, целлозольвами, ацетоном, анилином, фенолом, хлороформом. Ограниченно- с бензолом, дибутилфталатом, толуолом, стиролом, диэтиловым эфиром, ССl4.
В диэтиленгликоле плохо растворяются минеральные и растительные масла. Диэтиленгликоль обладает химическими свойствами, характерными для гликолей и простых эфиров. При взаимодействии с карбоновыми компонентами и их ангидридами образует сложные моно- и диэфиры, с альдегидами и кетонами.
Диэтиленгликоль образует водородные связи также с водой, аминами. Диэтиленгликоль способен к автоокислению. Процесс автоокисления резко ускоряется при наличии в диэтиленгликоле, пероксидов, гидропероксидов. Антиокислители (гидрохинон или др.) сильно увеличивают стабильность диэтиленгликоля.
Поставляется жидкость в любые регионы страны в различной таре (канистрах, цистернах, бочках). Сам продукт довольно вязкий и гигроскопичный. Продукт очень легко смешивается с водой и другими жидкостями, такими как спирты, гликоли, фенолы и так далее [2].
Диэтиленгликоль по сравнению с этиленгликолем намного реже применяется в качестве антифриза. Однако смесь обеих жидкостей позволяет получать антифриз с лучшими эксплуатационными свойствами. В основном ДЭГ применяется как селективный растворитель для экстракции веществ из нефтепродуктов, например, бензола, толуола, ксилола. Как уже говорилось, диэтиленгликоль имеют высокую гигроскопичность, поэтому он широко применяется для удаления газов и водяных паров, предотвращая таким образом образование ледяных пробок и конденсата в трубопроводах

. Кроме того, жидкость позволяет удалять из газов другие различные примеси, например, углекислый газ и сероводород.
Очень часто дигликоль используется во время синтеза разнообразных полимерных веществ. Также ДЭГ применяется в синтезе компонентов для полимерных материалов, например, эпоксидных смол, активаторов, стабилизаторов и так далее.
На установках осушки газа газоконденсатных месторождений диэтиленгликоль применяется в качестве абсорбента. Это возмодно благодаря следующие его свойствами:
- высокая поглощающая способность в достаточно большом диапазоне давлений и концентраций, температур, обеспечивающая эффективность процесса осушки;
- нейтральность, позволяющая ему не вступать в химическую реакцию с метанолом, который используется в качестве ингибитора для предупреждения процесса гидратообразования;
- низкое давление насыщенных паров, обеспечивающее минимальные потери во время эксплуатации при испарении;
- низкая вязкость в условиях эксплуатации, что обеспечивает хороший контакт с газом в тарелках абсорбера;
- большая разница между температурами кипения воды и ДЭГа (более чем в два раза), что позволяет осуществлять его регенерацию в промысловых условиях достаточно простым способом;
- высокая устойчивость против термического разложения и окисления, обеспечивающая низкую скорость старения [3].
2 Пример установки для технологического процесса регенерации ДЭГа
В качестве примера объекта управления рассмотрим установку регенерации ДЭГа УКПГ (см. рисунок 1).
Рисунок 1 - Автоматизированная установка регенерации ДЭГа УКПГ [4]
Подготовка газа к транспорту заключается в отделении из него газового конденсата, пластовой воды с растворенным в ней метанолом и механических примесей с последующей осушкой его диэтиленгликолем, чем и занимается данная установка.
На установке комплексной подготовки газа УКПГ осушка газа производится с помощью диэтиленгликоля ДЭГа с концентрацией 99,3% вес. Применение такого раствора позволяет осушать сырой газ до точки росы минус 20 °С. Исследование гигроскопических свойств гликолей показывает, что большой эффект при осушке газа дает увеличение концентрации гликолей выше 99%, но учитывая, что разложение гликолей с образованием органических кислот начинается ниже температуры их кипения, регенерацию их рекомендуется проводить при температуре не выше плюс 164 °С под вакуумом.
Установка паровой вакуумной регенерации ДЭГа предназначена для регенерации насыщенного ДЭГа. Суть ее заключается в повышении концентрации ДЭГа с 96,3 % вес до 99,3% вес. Пропускная способность одной установки 17-18 м3/ч. В случае если объем циркулирующего насыщенного гликоля будет превышать максимальную производительность колонны регенерации, в работу может быть подключен резервный десорбер и испаритель или же установка регенерации ДЭГа второго технологического цеха. Ввиду идентичности установок описание работы приводится для одной из них.
Насыщенный раствор ДЭГа с концентрацией 96,3-97,3% масс. с полуглухой тарелки абсорбера через клапан-регулятор уровня после дросселирования с давлением 0,35 МПа поступает в общий коллектор и далее в выветриватель В-1 где освобождается от избытка растворенного газа. Насыщенный гликоль дегазируется при давлении 0,35 МПа, выделившийся газ через свечу сбрасывается в атмосферу с помощью клапана-регулятора давления.
Раствор насыщенного гликоля с температурой 15-16 °С в количестве от 6 до 18 т/час и давлением 0,3 МПа, пройдя один из фильтров Ф-1,2 (тонкой очистки), подается в трубное пространство теплообменников Т-1, где нагревается встречным потоком регенерированного ДЭГа до температуры 120-130 °С.
После Т-1 раствор НДЭГа с температурой 120-130 °С подается в десорбер Д-1 на регенерацию. Десорбер имеет 18 колпачковых массообменных тарелок и одну полуглухую тарелку, разделяющую кубовую часть колонны от выпарной.
Раствор НДЭГа, перетекая сверху вниз с тарелки на тарелку, контактирует с восходящим паровым потоком, идущим от испарителя И-1, за счет чего происходит отпарка влаги, поглощенной раствором ДЭГа из газа при этом раствор ДЭГа нагревается и концентрация его повышается