Проектирование газопровода Оренбург - Новопсков

Когда в начале 80х годов на оренбургском месторождении  наметилось падение добычи, к Оренбурггазпрому был поставлен новый иточник сырья Карачаганакское газоконденсатное месторождение в Казахстане. Объем его запасов — 1,35 трлн кубометров газа и 1,5 млрд баррелей жидких углеводородов. Карачаганак был введен в эксплуатацию Оренбурггазпромом в 1984 году. Тогда же первые объемы казахстанского газа и нестабильного конденсата пошли на оренбургские заводы. Это сырье отличалось от оренбургского повышенным содержанием кислых компонентов (4,5% сероводорода и до 5% углекислого газа), что потребовало модернизации мощностей газохимического комплекса в Оренбурге.

В настоящее  время газоперерабатывающий завод осуществляет выпуск продукции следующих наименований:

- газ горючий  природный, поставляемый и транспортируемый  по магистральным газопроводам;

- конденсат  газовый стабильный в смеси  с нефтью ООО «Газпром добыча Оренбург»;

- газы углеводородные  сжиженные топливные для коммунально-бытового  потребления, газы углеводородные  сжиженные топливные;

- фракция широкая  легких углеводородов;

- сера техническая  газовая жидкая, комовая, гранулированная;

- одорант природный;

- газы углеводородные  сжиженные для автомобильного  транспорта;

- газ сырьевой  с газоперерабатывающего завода  на гелиевый завод;

- газ топливный  на Каргалинскую ТЭЦ.

Для дальнейших расчетов состав газа возьмем приближенный к составу Оренбургского газоконденсатного месторождения (см. таблицу 1.2).

 

Таблица 1.2 – Состав газа

Состав газа (по объему), %								Удельная теплота  сгорания (при 20°С, кДж/м )
Метан СН4	Этан С2Н6	Пропан С3Н8	Бутан С4Н10	Пентан С5Н12 + высшие	Двуокись углерода СО2	Азот N2+ редкие	Сероводо- род H2S
сеноман
99	0,028	0,007	0,003	-	0,063	0,855	Следы	33080
залежь ТП1-6
96,4	2,89	0,05	0,03	0,01	0,22	0,43	Следы	32900

 

Расчет характеристик  транспортируемого газа.

Плотность газа при стандартных условиях (20°С и 0,101325 МПа) определяется по формуле аддитивности

  где а_i, ρ_i – соответственно доля и плотность при стандартных условиях i-го компонента;

Молярная масса

где M_i – молярная масса i-го компонента;

Газовая постоянная

,

где   универсальная  газовая постоянная  Дж/(кмоль·К).

Псевдокритические температура и давление

Относительная плотность газа по воздуху 

 

 

4. Характеристика местности

 

 

Трасса газопровода  «Оренбург – Новопсков» проходит по территории Оренбургской области, Западно-Казахстанской области республики Казахстан, Саратовской, Волгоградской и Ростовской областей РФ.

Рельеф территории прохождения трассы газопровода равнинный. Причем высота над уровнем моря снижается с северо-востока на юго-запад области. В регионе выделяют несколько районов по особенностям рельефа, в том числе — Общий сырт, Эмбенское плато, Прикаспийская низменность. Почвы темнокаштановые, каштановые, светлокаштановые глинистые и солонцы. Преобладает злаково-разнотравная, злаково-полынная, полынно-житняковая растительность. На севере — типчаково-ковыльные степи, на севере, вдоль реки Урал и дорог созданы лесозащитные полосы — тополь, ива, дуб, береза, вяз и др, на юго-западе и севере также выращивают сосны.

Область расположена в  пределах 2-х почвенных зон — чернозёмной и каштановой. Почвы чернозёмного типа занимают около 22 % площади, каштанового — 44 %, интразональные (с преобладанием солонцов) — 14 %. По условиям тепло- и влагообеспеченности и особенностям состава почв территория Волгоградской области делится на четыре агроклиматические зоны: степная, сухостепная, пустынная и полупустынная.

Расположенная в зоне сухих  степей и полупустынь, Волгоградская область относится к малолесным регионам.

 

 

5. Очистка технологического газа

 

 

Газ, транспортируемый по магистральным газопроводам, обычно содержит различные примеси - песок, сварочный грат, окалину, грязь, конденсат, метанол, турбинное масло и т. д. Эти примеси попадают в газопровод, как с промыслов так и после строительства технологических объектов на газопроводе. Твёрдые частицы, находящиеся в газе ускоряют износ газопроводов, рабочих колёс и корпусов центробежных нагнетателей, регуляторов давлений и другого оборудования, находящегося в контакте с транспортируемым газом.

Жидкие частицы содержащиеся в газе выпадают в трубопроводе в  виде осадка, который скапливается в низких участках и сужает его  сечение. Это явление способствует образованию в них гидравлических и кристаллогидратных пробок.   

Для очистки газа от примесей на магистральных газопроводах применяются  пылеуловители двух типов: сухие  и жидкостные. Первые из них –  циклонные, работающие на основе сил  инерции, вторые – масляные, работающие по принципу контактирования газа с частицами масла.

На КС газопровода «Оренбург – Новопсков», установлены 4 пылеуловителей циклонного типа и параллельно подключены перед ГПА.

Циклонные пылеуловители (ПУ) работают по принципу использования  сил инерции, которые возникают во вращающемся газовом потоке. Тяжелые жидкие и твердые частицы в таком потоке отбрасываются к стенкам силами циклового устройства и затем оседают в пылегрязесборнике аппарата. Очищенный газ, который формируется из центральных слоев завихренного потока, поступает из циклона в газопровод.

Параллельно включенные в  работу циклонные пылеуловители  устанавливаются на КС перед газоперекачивающим агрегатом.

Циклонный  пылеуловитель  представляет  аппарат  цилиндрической  формы диаметром 2000 мм, высотой 9080 мм, оборудованный для технологических  переключений запорной армартурой и  имеющей для контроля за работой  средства автоматики и КИП.

Аппарат содержит три секции:

- секция ввода  газа,

- секция очистки  газа,

- секция сбора  пыли и жидкости (осадная секция).

Секция ввода  газа – состоит из  входной  трубы  диаметром  500мм, распределяющий газовый поток по пяти циклонам.

Секция очистки  – состоит из пяти циклонов типа ЦН – 15,  Ø = 600 мм.

Циклоны с помощью  сварки крепятся к доннику в сборе, который разделяет аппараты на очистную и осадную секции.

Циклонный элемент  состоит из корпуса трубы Ø = 600 мм, винтового завихрителя, трубы  выхода очищенного газа Ø = 500 мм и дренажного конуса, по которому жидкие и твёрдые частицы попадают в осадную секцию.

Нижняя часть  аппарата является сборником пыли и  влаги, выделившихся из газа после его  обработки в циклонах.

Для предотвращения замерзания накапливаемой жидкости в зимнее время, секция обогревается при помощи подогревателя змеевидного типа. В нижней части аппарата расположен дренажный штуцер Dу = 50 мм.   

Для осмотра  внутренней  части  на  пылеуловителе  предусмотрен   люк–лаз. Люк имеется  также на донышке, которое разделяет аппарат на очистную и пылевлагосборную секции.

Пылеуловитель работает следующим образом: неочищенный  газ через входную трубу поступает  в секцию ввода, затем по винтовому  завихрителю в циклонное устройство, где из вращающегося потока, вследствие действия центробежных сил от газа отделяются капельки жидкости и твёрдые частицы.

Отделённые  от газа примеси, по конусам циклонов попадают в нижнюю часть пылеуловителя  – осадную секцию.

Из нижней части  осадной секции жидкость с помощью  системы САУЖ автоматически через штуцер, удаляется в ёмкость сбора конденсата, а грязь с днища аппарата через штуцер, удаляется ручной или автоматической продувкой через дренажный коллектор в отстойную ёмкость.

Технические характеристики циклонных пылеуловителей приведены  в таблице 1.3.

 

Таблица 1.3 – Технические характеристики циклонного пылеуловителя

Назначение: Пылеуловители предназначены для очистки природного газа от механических примесей и жидкости
Параметры				Корпуса	Подогревателя
Производительность  по газу  Q м³/с.				231(20·1015) Нсм²/сут.
Давление, МПа (кгс/см2)	Рабочее, Р			До 7.5 (75)	0.5 (5)
	Расчетное, Рр			7.5 (75)	2.5 (25)
	Пробное при  гидроиспытании		В вертикальном положении, Рпр. в	9.4 (94)	-
			В горизонтальном  положении, Рпр.г	9.5 (95)	3.1 (31)
Температура, ºС		Рабочая среда, t,ºС		От –20 до +100	120
		Расчетная стенки, tр, ºС		100	150
		Минимально  допускаемая стенки аппарата, находящегося под давлением, tmin, ºС		-60	-
		Средняя самой  холодной пятидневки района установки  аппарата, tср, ºС		-60

 

Продолжение таблицы 1.3

Параметры	Корпуса	Подогревателя
Среда	*		60% ДЭГ (вода)
Характеристика  среды	Взрывоопасная, пожароопасная, вредная		Невзрывоопасная, вредная.
Рабочий объем, V (по жидкости), м3	5.2		-
Номинальный объем, V1,м3	35		-
Поверхность нагрева, F, м2	-		3
Расход теплоносителя, кг/ч	1440
Номинальный объём, м3	25
Допускаемая сейсмичность	7

 

В связи с  невозможностью достичь высокой  степени очистки газа в циклонных  пылеуловителях появляется необходимость  выполнить вторую ступень очистки , в качестве которой используют фильтр-сепараторы, устанавливаемые последовательно после циклонных пылеуловителей.

Фильтр-сепаратор (см. рисунок 1.2) состоит из корпуса 4, разделенного перегородкой 5 на две секции и снабженного торцевой крышкой 1 с быстроразъемным затвором и патрубками 3 и 7 для входа и выхода газа. В первой по ходу газа секции располагаются 54 фильтрующих элемента 11, предназначенные для улавливания твердых частиц размером от 1 мкм и более. Для гашения скорости потока и защиты фильтрующих элементов от прямого удара струи газа установлен отбойный щиток 2. Во второй секции размещен пакет туманоуловителя 6, в котором газ окончательно очищается от жидких частиц в капельном и туманообразном состоянии. Под корпусом расположен дренажный коллектор 9. разделенный на две части перегородкой 10 и снабженный дренажными патрубками 8 из каждой части коллектора.

Рисунок 1.2 - Конструктивная схема фильтра-сепаратора:

1 — крышка; 2 — отбойный щиток; 3 — входной патрубок; 4 — корпус; 5 — перегородка; б — пакет туманоуловителя; 7 — выходной патрубок; 8 — дренажный патрубок; 9 — дренажный коллектор; 10 — перегородка коллектора; 11 — фильтрующий элемент

 

Работа фильтров-сепараторов  основана па принципе фильтрации газа через слой специальным образом  обработанного стекловолокна толщиной 15 мм. Этот материал натягивается на перфорированную трубу (коэффициент перфорации около 23%). По мере загрязнения фильтрующих элементов их заменяют на отключенном аппарате через открытую крышку с быстроразъемным затвором. Контроль за работой фильтра осуществляется по перепаду давления в секциях, номинальное гидравлическое сопротивление фильтра 0,044 МПа, максимальный допустимый перепад давления (по мере загрязнения фильтрующих элементов) - до 0,078 МПа.