Bran e petrochemiczne oraz sektor wydobycia i obróbki

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Bran e petrochemiczne oraz sektor wydobycia i obróbki"

Maksymilian Kulesza
8 lat temu
Przeglądów:

1 Metody osuszania gazu ziemnego Porównanie rozwiàzaƒ technicznych typowego procesu glikolowego osuszania gazu ziemnego i procesu z zastosowaniem gazu stripingowego w aspekcie finansowym oraz uzyskanej efektywnoêci Cezary Pokrzywniak pod kierunkiem dr. hab. in. Stanis awa Nagy, prof. AGH Od po owy lat 50. do osuszania gazu ziemnego na Êwiecie stosowane sà g ównie instalacje glikolowe. Równie w Polsce na kopalniach gazu ziemnego wykorzystywany jest niemal wy àcznie ten proces. Jego typowa odmiana zosta a zastosowana przez firm PBG S.A. m.in. w kopalni gazu ziemnego Bonikowo czy Racot. Na poczàtku XX wieku powsta y w naszym kraju pierwsze instalacje na technologii wykorzystujàcej gaz stripingowy. Tego typu instalacja zosta a wykorzystana tak e przez firm PBG S.A. w kopalni gazu ziemnego KoÊcian-Broƒsko. W tym miejscu chcemy pokazaç najwa niejsze wady i zalety obu procesów, porównaç ich efektywnoêç oraz pokazaç ró nice w nak adach finansowych. Bran e petrochemiczne oraz sektor wydobycia i obróbki w glowodorów wykorzystujà w swych instalacjach znane ju od lat procesy fizyko-chemiczne, które z up ywem czasu rzadko ulegajà wi kszym modyfikacjom. Jednym z takich procesów jest glikolowa instalacja do usuwania wody z gazu ziemnego (Rysunek 1.). OczywiÊcie przez lata wprowadzane by y mniejsze modyfikacje, takie jak rezygnacja z kolumn pó kowych na rzecz kolumn z wype nieniem strukturalnym czy stosowanie glikolu typu TEG zamiast DEG. Zmiany te wp yn y istotnie na redukcj kosztów budowy takich instalacji oraz zwi ksza y skutecznoêç ich dzia ania, lecz nie dotyczy y istoty jej pracy. Jednà z pierwszych modyfikacji tego procesu by o wprowadzenie uk adu wykorzystujàcego gaz stripingowy. W ciàgu kolejnych lat instalacj glikolowà wzbogacono o pompy pró niowe, a tak e opracowano nowe technologie, takie jak m. in.: Clodfinger, Drigas, Ecoteg czy Drizo. O p i s d z i a a n i a t y p o w e g o p r o c e s u o s u s z a n i a g l i k o l o w e g o Proces glikolowego osuszania gazu wykorzystuje w asnoêci absorpcyjne glikolu, który wtryskiwany jest do górnej sekcji kolumny kontaktowej (Contactor Tower), gdzie sp ywa grawitacyjnie w dó, natomiast mokry gaz Rysunek 1. Schemat typowej instalacji glikolowej osuszania gazu ziemnego 18 04/2007

Równie w Polsce na kopalniach gazu ziemnego wykorzystywany jest niemal wy àcznie ten proces. Jego typowa odmiana zosta a zastosowana przez firm PBG S.A. m.in.

2 Rysunek 2. Schemat instalacji glikolowej z gazem stripingowym do osuszania gazu ziemnego kierowany jest do dolnej sekcji kolumny, skàd przep ywa do góry. Dzi ki swoim w asnoêciom glikol poch ania z gazu wod. Suchy gaz opuszcza instalacj na szczycie kolumny, a bogaty w wod glikol gromadzony jest na p ycie przelewowej w kolumnie, skàd automatycznie jest odpuszczany. Glikol bogaty w wod kierowany jest z kolumny na w ownic umieszczonà w górnej cz Êci kolumny regeneratora (Reflux Column) a nast pnie sp ywa do odgazowywacza (Flash Tank). W odgazowywaczu z glikolu separowany jest gaz. Tak odgazowany glikol przep ywa przez filtr czàsteczkowy (Particle Filter) oraz filtr w glowy (Charcoal Filter) i wtryskiwany jest do reboilera (Glycol Reboiler). W reboilerze (Rysunek 3.) glikol jest podgrzewany, tak aby odparowaç z niego wod. Nast pnie ubogi w wod glikol sp ywa z regeneratora do zbiornika magazynowego (Surge Tank) i za pomocà pomp wtryskowych kierowany jest do górnej sekcji kolumny kontaktowej. Ten typ instalacji charakteryzuje si pracà w systemie zamkni tym, a przy prawid owo prowadzonym procesie straty glikolu sà praktycznie znikome. Typowa instalacja pozwala na uzyskanie regeneracji glikolu do wartoêci maksymalnej 98,6% masy, co pozwala przy temperaturze gazu osuszonego w granicach (na wi kszoêci obiektów) od +10 C do +25 C uzyskaç punkt rosy wody w gazie od +2 C do -28 C (Wykres 1.). W normalnej praktyce przemys owej oraz w odniesieniu do wymagaƒ normy PN-C Gaz ziemny. JakoÊç gazu w sieci przesy owej. osuszanie gazu typowà metodà glikolowà spe nia wymagane parametry. W przypadku koniecznoêci uzyskania ni szej temperatury punktu rosy wody dla tego typu instalacji jest to nieosiàgalne. Jednym ze sposobów uzyskania wy szej czystoêci glikolu TEG ni 98,6% masy, a co za tym idzie uzyskania ni szego punktu rosy osuszanego gazu, jest zasada redukcji efektywnego ciênienia cz - Êciowego H 2 O w obszarze pary reboilera glikolu. Najcz Êciej stosowanà metodà poprawy st enia glikolu jest wykorzystanie gazu stripingowego (Rysunek 2.). Rysunek 3. Regenerator glikolu z kolumnà stripingowà I n s t a l a c j a g l i k o l o w a z w y k o r z y s t a n i e m g a z u s t r i p i n g o w e g o 04/

Suchy gaz opuszcza instalacj na szczycie kolumny, a bogaty w wod glikol gromadzony jest na p ycie przelewowej w kolumnie, skàd automatycznie jest odpuszczany.

3 Rysunek 4. Model instalacji do regeneracji glikolu z uk adem gazu stripingowego (PBG, 2007) W tej metodzie gaz stripingowy wprowadzany jest do kolumny stripingowej àczàcej reboiler ze zbiornikiem magazynowym, która zwykle wype niona jest pierêcieniami Pall lub Intalox, a w nowszych rozwiàzaniach tak- e wype nieniem strukturalnym. Gaz wtryskiwany jest w dolnà sekcj tej kolumny i przep ywa do góry poprzez wype nienie. W przeciwpràdzie do gazu sp ywa zregenerowany glikol z reboilera do zbiornika magazynowego. Wprowadzony do reboilera gaz pozwala zwi kszyç parowanie z powierzchni regenerowanego glikolu, co umo liwia uzyskanie jego koncentracji powy ej 99,9% masowo. Tak regenerowany glikol, przy temperaturze gazu osuszonego w granicach od +10 C do +25 C, umo liwia uzyskanie punktu rosy wody w gazie w zakresie od -22 C do -66 C (Wykres 2.). W n i o s k i Niewàtpliwà zaletà typowej instalacji glikolowego osuszania gazu jest prosta konstrukcja oraz spe nienie wymagaƒ stawianych przez norm PN-C Prostota konstrukcji przek ada si na niskie koszty budowy instalacji oraz atwà obs ug, co generuje niskie koszty eksploatacji. Glikol pracuje w uk adzie zamkni tym, ogranicza to jego straty do minimum. Jest to rozwiàzanie sprawdzone i od lat wykorzystywane na ca ym Êwiecie. Jedynà wadà tego procesu jest gwarancja pracy uk adu w warunkach granicznych. W przypadku wi kszych zmian parametrów osuszanego gazu uzyskanie wymaganego punktu rosy wody mo e zostaç niemo liwe. Metodà obecnie najcz Êciej stosowanà na Êwiecie do budowy nowych instalacji, jest technologia wykorzystujàca gaz stripingowy. Charakteryzuje si ona drobnà modyfikacjà cz Êci konstrukcyjnej, która przek ada si na niewielki wzrost kosztów budowy, dajàc prawie trzykrotnie ni szy punkt rosy wody w gazie za relatywnie niskie nak ady finansowe. Wg kalkulacji PBG przeprowadzonej dla zadania Forties Charlie ró nica ta wynosi a 4,6% ca kowitych kosztów budowy instalacji. Zaletà tego procesu jest gwarancja poprawnego osuszania gazu. Oznacza to spe nienie wymagaƒ Wykres 1. Równowaga punktu rosy H 2 O i temperatury w zale noêci od ste enia TEG dla instalacji typowej Kopalnia gazu ziemnego fot. PBG SA 20 04/2007

która zwykle wype niona jest pierêcieniami Pall lub Intalox, a w nowszych rozwiàzaniach tak- e wype nieniem strukturalnym.

5 Kopalnia ropy naftowej fot. PBG SA Wykres 2. Równowaga punktu rosy H 2 O i temperatury w zale noêci od st enia TEG dla instalacji z gazem stripingowym normatywnych obowiàzujàcych w wi kszoêci krajów na Êwiecie, co do zawartoêci wody w gazie kierowanym do sieci dystrybucyjnej. Kolejnà zaletà tej technologii jest to, e nie wymaga ona op at licencyjnych. Wadà jest koniecznoêç kierowana gazu u ywanego do stripingu do spalenia na Êwieczk lub wykorzystanie go do zasilania regeneratora. Mo na równie poddaç go oczyszczaniu i powtórnie wprowadziç do uk adu gazowego, co wià e si z kolejnymi nak adami finansowymi. W ciàgu ostatnich kilku lat 95% realizowanych przez firm PBG instalacji wykorzystywa o gaz stripingowy, m.in. platformy Forties Alpha, Forties Charlie, Forties Delta czy dla jednostki p ywajàcej FSPO dla Olowi Project (Rysunek 4.). Cezary Pokrzywniak Literatura Cezary Pokrzywniak: Glikolowe instalacje osuszania gazu ziemnego w instalacjach przemys owych, Pierwsza Mi dzynarodowa Konferencja Naukowo Techniczna w Poznaniu Nowe technologie u ytkowania gazu ziemnego w instalacjach przemys owych i domowych, Poznaƒ, Politechnika Poznaƒska, wrzeênia 2006 r. Francis S. Manning, Richard E. Tompson Oilfield Processing of Petroleum, Volume One: Natural Gas, PennWell Publishing Company 1991 Artur L. Kohl, Richard B. Nielsen Gas Purifications Fifth Edition, Gulf Publishing Company 1997 R. K. Sinnott Coulson & Richardson s Chemical Engineering Volume 6, Third Edition, Chemical Engineering Design, 2004 Engineering Data Book Volume II, Twelfth Edition, Gas Processors Association 2004 Boyun Guo, Ali Ghalambor Natural Gas Engineering Handbook, Gulf Publishing Company, 2005 John M. Campbell Gas Conditioning and Processing, Volume 2: The Equipment Modules, Eighth Edition, John M. Campbell and Company 2004 DRIZO jest znakiem zastrze onym firmy OPC Engineering / Prosernat. DRIGAS i ECOTEG sà znakami zastrze onymi firmy Siirtec Nigi S. p. A. COLDFINGER jest znakiem zastrze onym firmy GPI Inc. PBG S.A. ul. Skórzewska 35 Wysogotowo k/poznania Przeêmierowo, Polska cezary.pokrzywniak@pbg-sa.pl 22 04/2007

kierowanym do sieci dystrybucyjnej. Kolejnà zaletà tej technologii jest to, e nie wymaga ona op at licencyjnych.

Podobne dokumenty

Cezary Pokrzywniak* ANALIZA ROZWI ZAÑ TECHNICZNYCH I EFEKTYWNOŒCI STOSOWANYCH PROCESÓW GLIKOLOWEGO OSUSZANIA GAZU ZIEMNEGO

WIERTNICTWO NAFTA GAZ TOM 24 ZESZYT 1 2007 Cezary Pokrzywniak* ANALIZA ROZWI ZAÑ TECHNICZNYCH I EFEKTYWNOŒCI STOSOWANYCH PROCESÓW GLIKOLOWEGO OSUSZANIA GAZU ZIEMNEGO 1. WPROWADZENIE Gaz wydobywany ze z³o