Режимно-технологічна й апаратурно-конструктивна оптимізація сепараторів установки підготовки газу

Abstract

В результаті проведеного аналізу було визначено, що актуальним завданням є розробка методик режимно-технологічної та апаратурно-конструктивної оптимізації сепараційного обладнання установок підготовки газу. При цьому слід звернути увагу не лише на емпіричні залежності а й на числові моделювання. Підготовка та переробка нафти і газу – це технологічні процеси, які реалізують за допомогою технологічних ліній, що в свою чергу складаються зі значної кількості основного обладнання. При цьому існуючі установки не завжди є високоефективними та потребують вдосконалення, оскільки з часом кількість цільових компонентів у сировині, що добувається зі свердловини, знижується, а вміст води, парафінів та інших шкідливих домішок зростає. Це змушує підвищувати інтенсивність процесів сепарації та масообміну. Запропонована методика для оптимізаційних технологічних та конструктивних розрахунків сепараційного обладнання (сепараторів І та ІІ ступені) установки підготовки газу, що дозволяє визначити раціональні конструктивні розміри та оптимальні режимні параметри роботи для забезпечення високого ступеня розділення компонентів газової суміші. Для чисельного дослідження та оптимізації хіміко-технологічних процесів установок підготовки газу, призначених для виробництва вуглеводневої продукції були обрані методи статичних та динамічних оптимізаційних моделювань хіміко-технологічних процесів з застосуванням інструментальних засобів CAE-систем термодинамічного моделювання, що дозволило при використанні відомих математичних моделей швидко та точно обраховувати теплові та матеріальні баланси як окремого технологічного обладнання так і установок в цілому. Це дозволило отримати максимальну ефективність обладнання та ефективність роботи установок в цілому. Змодельована робота установки атмосферної переробки вуглеводнів та установка підготовки вуглеводневого газу для якої визначені оптимальні режими роботи сепараторів І та ІІ ступені установки підготовки вуглеводневого газу.

As a result of the analysis, it was determined that the urgent task is the development of methods for regime-technological and hardware-constructive optimization of the separation equipment of gas preparation plants. At the same time, attention should be paid not only to empirical dependencies, but also to numerical simulations. Preparation and processing of oil and gas are technological processes that are implemented with the help of technological lines, which in turn consist of a significant amount of basic equipment. At the same time, the existing installations are not always highly efficient and require improvement, since over time the amount of target components in the raw materials extracted from the well decreases, and the content of water, paraffins and other harmful impurities increases. This forces to increase the intensity of separation and mass exchange processes. The proposed technique for optimizing technological and structural calculations of separation equipment (separators of the first and second stages) of the gas preparation plant, which allows determining the rational structural dimensions and optimal operational parameters to ensure a high degree of separation of the components of the gas mixture. For the numerical study and optimization of chemical-technological processes of gas preparation plants intended for the production of hydrocarbon products, the methods of static and dynamic optimization simulations of chemical-technological processes were chosen using tools of CAE-systems of thermodynamic modeling, which made it possible to quickly and accurately use known mathematical models calculate heat and material balances of both individual technological equipment and installations as a whole. This made it possible to obtain the maximum efficiency of the equipment and the efficiency of the installations as a whole. The simulated operation of the atmospheric hydrocarbon processing plant and the hydrocarbon gas preparation plant for which the optimal operating modes of the separators of the first and second stages of the hydrocarbon gas preparation plant are determined.