АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОСУШКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

​AUTOMATION OF THE NATURAL GAS DRYING PROCESS CONTROL SYSTEM

Tavus Pudakova

Master’s student, Department of Automation and Process Control Systems, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

Liya Bresler

scientific adviser, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

Автоматизация производственных процессов является высшей формой развития техники добычи природного газа, предусматривающая применение передовой технологии, высокопроизводительного и надежного оборудования. Данная статья посвящена разработке автоматизированной системы управления осушкой природного газа. В статье приведено подробное описание технологического процесса, и представлена функциональная схема данного процесса.

ABSTRACT

Automation of production processes is the highest form of development of natural gas production technology, involving the use of advanced technology, high-performance and reliable equipment. This article is devoted to the development of an automated control system for natural gas drying. The article provides a detailed description of the technological process, and a functional diagram of this process is presented.

Ключевые слова: газ, сепарация, осушка, датчик, метанол.

Keywords: gas, separation, drying, sensor, methanol.

Сырой газ с газораспределительного пункта, по коллектору, через регулирующий клапан с электроприводом (1-4) поступает на установку сепарации и осушки газа. Клапан (1-4) регулирует давление газа в сепараторе С-1 по сигналу от датчика давления (поз. PT 1-1). Датчик давления осуществляет измерение и настройку подачи газа, а также обнаруживает максимальное и минимальное давление на установке сепарации газа. Датчик (поз. ТЕ 3-1) осуществляет измерение температуры газа.

Газ входит в сепаратор С-1 через измерительный узел входа газа, в котором происходит изменение направления и скорости потока. Из-за этого выделяются капли жидкости, которые стекают вниз по поверхности сепаратора. Далее газ проходит через устройство и центробежные элементы для дальнейшей очистки газа. Также газ промывается от солей водо-метанольным раствором (ВМР) в промывочной секции.

Для предотвращения гидратообразования предусматривается подача метанола в поток промывочной жидкости перед входом в сепаратор С-1. Метанол, поступивший со склада, попадает в емкость УВИ-201, где, в автоматическом режиме производится поддержание уровня с помощью регулирующего клапана (14-4) по сигналам от датчика поз. LT (14-1). Температура метанола в емкости УВИ-201 поддерживается в автоматическом режиме при помощи регулирующего клапана (15-5), по сигналам от датчика температуры поз. TЕ (15-1). На выходе из емкости УВИ-201, ведется подача смеси в общий трубопровод насосом Н-1, производительность насоса зависит от сигналов расходомера, который в автоматическом режиме ведет учет расхода метанола на установку сепарации, поз. FТ (16-1). Далее метанол попадает в трубопровод, где происходит смешение его с водопроводной водой, поступившей с емкости Е-201. Подача воды в трубопровод производится в автоматическом режиме при помощи насоса Н-2 по сигналам от датчика расхода поз. FТ (18-1). Контроль и поддержание заданного уровня водопроводной воды, производится при помощи регулирующего клапана (17-4) по сигналам от датчика уровня поз. LT (17-1).

На входе в сепаратор С-1 осуществляется контроль качества ВМР c помощью потокового хроматографа поз. QT (9-1) [1] и при помощи регулирующего клапана (8-4) по сигналам от датчика расхода поз. FТ (8-1) ВМР подается на тарелку питания, где, контактируя с газом, отделяет его от солей.

Уровень пластовой воды в кубовой части сепаратора поддерживается автоматически регулирующим клапаном (2-4) по сигналу от датчика уровня, поз. LT (2-1). Газожидкостная смесь, прошедшая через кубовую часть, сбрасывается в емкость БЕ-201, где производится разделение пластовой жидкости и газа. После отстаивания в емкости БЕ-201, выделяется газ, который через линию сброса газа отводится на свечу рассеивания. БЕ-201 оснащен датчиком давления поз. РТ (5-1) от которого подаются сигналы на регулирующий клапан (5-4) и осуществляется равномерный сброс газа на свечу. Учет отстоянной пластовой жидкости, сбрасываемой в канализацию, осуществляется расходомером поз. FT (4-1).

Окончательная очистка газа происходит на верхней тарелке, после чего газ выходит через штуцер выхода газа. Отделенная от газа жидкость с тарелки поступает через промывочные секции. Уровень в секции жидкости насыщенного ВМР поддерживается автоматически регулирующим клапаном (6-4) по сигналу от датчика уровня, поз. LT (6-1). На линии ведется учет в автоматическом режиме расхода насыщенного ВМР с помощью расходомера, поз. FТ (7-1). Далее насыщенный ВМР через сливную трубу поступает в общий коллектор и отводится на установку регенерации метанола.

Поддержание заданного значения давления в верхней части сепаратора осуществляется путем контроля давления в верхней части аппарата датчиком поз. РТ (10-1) и управления регулирующим клапаном (10-4) на линии отвода осушенного газа.

Газ, очищенный от пластовой воды, механических примесей и солей, отводится с верха сепаратора С-1. На выходе из сепаратора осуществляется контроль качества газа c помощью потокового хроматографа поз. QT (11-1), дистанционное измерение температуры поз. ТЕ (12-1) и измерение расхода газа расходомером поз. FT (13-1). Далее по трубопроводу Ду32516 с давлением 7,010,4 МПа, газ подается в нижнюю часть абсорбера А-1. Давление газа на входе в абсорбер поддерживается автоматически регулирующим клапаном (19-4) по сигналу от датчика давления, установленным в колонне абсорбера, поз. PT (19-1). Замер температуры газа в абсорбере производится датчиком поз. TЕ (20-1).

Абсорбер А-1 предназначен для осушки газа диэтиленгликолем (ДЭГ) и отделения от газа метанола, унесенного из газосепаратора С-1 с промывочной секции.

Сырой газ из газосепаратора С-1 поступает в абсорбер через штуцер входа и проходит предварительное отделение капельной жидкости путем использования гравитационных и инерционных сил. Отделенная жидкость собирается в специальном сборнике, защищенном перегородкой из успокоительного листа. Далее газ проходит через тарелку с центробежными элементами, где отделяются мелкодисперсные капли. Жидкость стекает на полотно тарелки и отводится на установку регенерации метанола.

Уровень жидкости в нижней части абсорбера поддерживается автоматически регулирующим клапаном (21-4) по сигналу от датчика уровня, поз. LT (21-1). Кроме того, предусмотрена сигнализация максимального и минимального уровня ВМР. ВМР на выходе из нижней части абсорбера попадает в общий коллектор и направляется на установку регенерации метанола. Количество ВМР ушедшего на установку регенерации производится датчиком расхода, поз. FT (22-1).

Очищенный от жидкости и механических примесей газ направляется в массообменную секцию, где контактирует с высококонцентрированным 96 % раствором ДЭГа, стекающим вниз. Стекая по тарелкам вниз, раствор ДЭГа поглощает влагу из газа, осушая его.

Осушенный газ из массообменной секции поступает в выходную сепарационную. Увлеченный потоком газа капельный ДЭГ улавливается установленной выше массообменной тарелкой и через гидрозатвор возвращается на повторное контактирование. Таким образом, осуществляется циркуляция ДЭГа внутри ступени контакта. Насыщенный до 92 % раствор ДЭГа собирается на полуглухой тарелке, откуда отводится под контролем регулятора уровня на установку регенерации ДЭГа.

Уровень насыщенного ДЭГа (НДЭГ) в абсорбере поддерживается автоматически клапаном регулятором (23-4) по сигналу от датчика уровня, поз. LT (23-1). Так же предусмотрена сигнализация максимального и минимального уровня НДЭГа. Предусмотрено измерение количества НДЭГа ушедшего на установку регенерации с помощью расходомера поз. FT (24-1).

С установки регенерации НДЭГ меняет свою концентрацию с 92 % до 96 % и на выходе получается регенерированный ДЭГ (РДЭГ) с температурой 70 . РДЭГ подается через воздушный холодильник АВО-202, где он охлаждается до температуры 40 . Контроль и регулирование температурой на выходе с АВО-202 осуществляется преобразователем температуры поз. ТЕ (27-1). После АВО-202 РДЭГ поступает в расходную емкость Е-202.

В емкости Е-202 осуществляются следующие процессы:

- дистанционное измерение температуры с использованием термопреобразователя сопротивления, поз. ТЕ (30-1), и регулирование подачи теплоносителя с помощью регулирующего клапана (30-5), чтобы поддерживать необходимую температуру РДЭГа.

- дистанционное измерение давления, поз. РТ (29-1).

- сигнализация минимального и максимального уровня датчиком уровня, поз. LT (28-1).

Насос Н-3 производит подачу РДЭГа из емкости Е-202 на в абсорбер А-1 с давлением 8,012,0 МПа и температурой 20 . Расход РДЭГа в абсорбер поддерживается автоматически регулирующим клапаном (25-4) по сигналу от датчика расхода, поз. FT (25-1).

Осушенный газ с давлением 7,010,4 МПа, отводится с верха абсорбера по трубопроводу Ду32516. Регулирующий клапан (26-4) поддерживает количество подачи осушенного газа в хозрасчетный замерный узел, от сигнала датчика поз. РT (26-1).

Функциональная схема автоматизации технологического процесса представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Функциональная схема технологического процесса

Список литературы:

1. Хромос ПГХ-1000 // ХРОМОС Инжиниринг URL: https://chromatographs.ru/h/%d1%81hromos-pgh-1000/ (дата обращения: 07.06.2023).