Охлаждение газа перед транспортом

После сжатия газа на компрессорной станции его температура велика, по этой причине его нельзя без предварительного охлаждения направлять в магистральной газопровод, т.к, это может вызвать тепловые деформации и как следствие разрывы и свищи в трубопроводе. Многочисленные исследования показали, что выравнивание температуры газа с температурой окружающей среды происходит через несколько десятков километров, т.е. практически до следующей компрессорной станции, поэтому в настоящее время на компрессорных станциях предусматривается обязательное охлаждение газа после его сжатия.

При прокладке трубопроводов в районах распространения мерзлых грунтов возникают ситуации, приводящие к снижению производительности и надежности трубопроводных систем. Известно, что при отрицательных температурах мерзлый грунт достаточно прочен. Однако, в результате теплового воздействия со стороны трубопровода имеющего положительную температуру, происходит протаивание грунта на значительную глубину, что сопровождается потерей несущей способности грунта. Это приводит к недопустимой просадке трубопровода или к подъёму его, если трубопровод имеет положительную плавучесть. Очевидно для предотвращения просадок трубопровода необходимо иметь температуру газа на уровне температуры мерзлого грунта на глубине прокладки трубопровода. Такой режим системы охлаждения газа может обеспечить изотермический режим работы газопровода. Считается, что системы охлаждения на газопроводах, прокладываемых в мерзлых грунтах должны обеспечивать температуру газа от минус 2 до минус 5°С.

В настоящее время наметились две возможные схемы охлаждения газа. По первой схеме газ охлаждается до минус 70°С, при этом существенно увеличивается пропускная способность газопровода или уменьшается металлоёмкость системы. По второй схеме изотермический или близкий к нему режим течения газа и повышение надёжности технологического оборудования газопровода обеспечивается охлаждением газа в диапазоне от плюс 50 до минус 30°С в зависимости от условий прокладки и эксплуатации. Такое охлаждение также приведёт к увеличению пропускной способности газопровода в связи с увеличением плотности газа вызванной снижением его температуры.

Так если требуемая температура охлаждения газа на 5 - 10°С превышает температуру наружного воздуха, то наиболее целесообразно применять аппараты воздушного охлаждения (АВО), которые широко используются на объектах магистральных газопроводов для различных целей. Более интенсивное охлаждение может быть достигнуто при использовании водяного охлаждения, регенеративного теплообмена с обратным потоком газа, а также при использовании искусственного холода.

Использование систем воздушного охлаждения по сравнению с традиционными имеет ряд преимуществ: упрощается обслуживание; сокращаются эксплуатационные затраты; исключается потребление в больших количествах технической воды.

Тепловой режим работы аппаратов регулируется по расходу или температуре охлаждающего воздуха, частичным перепуском охлаждающей среды, а также по изменению температуры поверхности охлаждения - отключением отдельных секций. Наиболее распространено регулирование охлаждающим воздухом, осуществляемое следующим образом:

• регулирование расхода воздуха посредством: а) жалюзийных устройств; б) изменения угла наклона лопастей вентилятора; в) изменения частоты вращения вала вентилятора; г) поочерёдного отключения вентиляторов.

* регулированием температуры воздуха посредством: а) частичного перепуска воздуха, прошедшего через трубчатые секции; б) подогревом воздуха перед секциями; в) увлажнением воздуха

Для охлаждения газа перед транспортом на северных месторождениях используются холодильные машины. Низкотемпературное охлаждение применяется для того, чтобы предотвратить растепление вечной мерзлоты, особенно в болотистых местах, предотвратить выпадение в газопроводе конденсата, который уменьшает проходное сечение трубопровода и может вызвать образование кристаллогидратных пробок. Одноступенчатые машины, работающие по простому циклу, позволяют охладить газ до минус 5°С-|В качестве компрессоров используются газомотокомпрессоры ЮГКН (низкотемпературные), в качестве холодильного агента

- аммиак или пропан.

Создавая в испарителе холодильный эффект и охлаждая газ, холодильный агент кипит и в парообразном состоянии поступает в отделитель жидкости. Неиспарившаяся часть холодильного агента оседает в нижней части аппарата, а пар всасывается в компрессор 1-ой ступени. Здесь он сжимается от давления кипения ро до промежуточного Р_№ при этом температура его повышается. Для межступенчатого охлаждения холодильного агента служит промежуточный сосуд. Охлажденный пар поступает из промсосуда в компрессор 2-ой ступени, где сжимается от промежуточного давления Р_м до давления конденсации Р_к, при этом температура его значительно возрастает и становится выше температуры окружающей среды. Затем пары холодильного агента поступают в конденсатор, где происходит их теплообмен с окружающей средой (вода, воздух), в результате чего они конденсируются и несколько переохлаждаются в переохладителе. После этого часть жидкого агента поступает на первое дросселирование от давления Р_к до промежуточного давления Р_м и идёт на пополнение промежуточного сосуда. Большая же его часть проходит змеевик, дополнительно переохлаждается и поступает на второе дросселирование, в результате чего его давление падает от давления конденсации Р_к до давления кипения Р₀, а температура снижается до температуры кипения t_0. С этими параметрами холодильный агент вновь поступает в испаритель.

При температуре кипения аммиака в испарителе t₀=-23°С охлаждение газа осуществляется до минус 15 °С.

На компрессорных станциях весьма велик температурный потенциал отходящих или выхлопных газов газотурбинных установок, поэтому привлекательным становится использование абсорбционных холодильных машин (АХМ). Эти машины серийно выпускаются промышленностью, возможна их установка на открытом воздухе.

При работе АХМ используются бинарные растворы: холодильный агент

и.сорбент (поглотитель). Абсорбенты должны хорошо поглощать холоди:

агент, но не вступать с ним в реакцию. При одинаковом давлении разница в температурах кипения абсорбента и холодильного агента должна быть высокой. Наиболее распространены водоаммиачные и бромисто-литиевые машины. Первые позволяют получать температуры на уровне минус 45-60ºС, вторые на уровне 0ºС.