Разработка математических моделей абсорбционной осушки и гидратообразования при подготовке природного газа - Автореферат

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Специальности: 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ; Работа выполнена на кафедре «Интеллектуальные информационные технологии» ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет» (ИЖГТУ) и в Инженерно-техническом центре ООО «Газпром добыча Уренгой». Научные руководители: заслуженный деятель науки Удмуртской Республики, доктор физико-математических наук, профессор Тененев В.А.; Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки Республики Башкортостан, доктор геолого-минералогических наук, профессор Токарев М.А.Научная новизна результатов диссертационного исследования, полученных лично автором, заключается в следующем: - на основе метода планирования многофакторного эксперимента получена регрессионная модель процесса осушки газа на установке комплексной подготовки газа (УКПГ) сеноманской залежи УНГКМ, позволяющая вычислить значение температуры точки росы в зависимости от расходов диэтиленгликоля (ДЭГ), газа и температуры контакта; Технические решения на УКПГ УНГКМ позволили увеличить нагрузки на абсорберы осушки по газу, обрабатывать газ с повышенным влагосодержанием и при этом снизить точку росы газа по влаге до нормативных значений. Анализ результатов проведенных исследований работы модернизированного абсорбера показал: на всех режимах модернизированный аппарат осушки газа показал устойчивую работу, уносов ДЭГ с осушенным газом практически не наблюдалось, температура точки росы газа на выходе из абсорбера соответствовала требованиям ОСТ 51.40-93 и была ниже на 5-7 °C, чем на выходе с аппаратов с проектной массообменной секцией; по результатам замеров ТТР осушенного газа по влаге на выходе абсорбера понижается от минус 20,2 °C до минус 27,1 °C при повышении расхода газа от 106 до 175 тыс. м3/час; вынос ДЭГ в фильтрационную секцию наблюдался, начиная с 157 тыс. м3/час (0,72 г/тыс. м3), при 175 тыс. м3/час составил 2,97 г/тыс. м3; перепад давления по аппарату возрастал от 4,5 до 11 КПА при увеличении расхода газа от 118 до 175 тыс. м3/час; по отдельным секциям аппарата максимальный перепад давления на всех режимах зафиксирован по сепарационной секции, а минимальный по фильтрационной; уносы ДЭГ с осушенным газом из абсорбера при проведении эксперимента не превышали 3 г/тыс. м3. Для обеспечения высоких показателей по производительности и эффективности насадки, применяемые для заполнения массообменных аппаратов, должны удовлетворять следующим требованиям: иметь большую удельную поверхность; иметь большой свободный объем; иметь малое гидравлическое сопротивление; обладать хорошей смачиваемостью; элементы насадки должны иметь каналы для прохода газа в определенном направлении от штуцера входа к штуцеру выхода; конструкция насадок должна обеспечивать равномерное распределение потоков газа и жидкости по поперечному сечению аппарата, поэтому слои насадки должны быть однородными, исключая движение жидкости вдоль корпуса аппарата; конструкция насадки должна обеспечивать высокую кратность обновления поверхности контакта фаз; насадка должна обеспечивать минимальный унос жидкости с газом, т.е. быть одновременно сепаратором; обеспечивать работоспособность при широком изменении расходов газа и жидкости, в том числе при малых массовых соотношениях жидкости и газа. Указанные технические решения позволили увеличить нагрузки на абсорберы осушки по газу в полтора раза, снизить в несколько раз гидравлические потери, обрабатывать газ с повышенным влагосодержанием и при этом снизить точку росы газа по влаге до нормативных значений с доведением фактических потерь абсорбента в капельном виде до 1 мг/м3 вместо проектных 15-20 мг/м3 газа, исключить необходимость ввода дополнительных мощностей для подготовки газа на месторождениях, находящихся на поздней стадии эксплуатации, увеличить коэффициенты массопередачи в 1,5-2 раза, снизить энергозатраты в массообменной секции во столько раз, во сколько снижено соотношение перепада давлений массообменной секции колонн до и после модернизации.В результате выполнения диссертационной работы систематизированы результаты промысловых экспериментов на УКПГ сеноманской залежи УНГКМ, позволившие научно обосновать технологические схемы и характеристики процессов подготовки природного газа к дальнему транспорту. Проведенный анализ абсорбционных технологий осушки сеноманского газа и современного состояния оборудования показал, что необходима оптимизация параметров технологических процессов и оборудования для подготовки продукции с требуемым качеством и минимальными материально-техническими затратами. С целью изучения комплексного влияния основных физических параметров на процесс осушки сеноманского газа УНГКМ были выполнены специальные промысловые исследования, основой которых является метод планирования многофакторного эксперимента.