ru en

Анализатор точек росы по влаге и углеводородам "КОНГ-ПРИМА-4"

Анализатор точек росы по влаге и углеводородам "КОНГ-ПРИМА-4".
Результаты промышленной эксплуатации в северных условия
Авторы
  • А.М.Деревягин, С.В.Селезнёв, А.Р.Степанов, А.Г.Агальцов НПФ «Вымпел»
  • В.В.Никаноров, В.А.Ставицкий ООО «Уренгойгазпром»
  • В.А.Истомин ООО «ВНИИГАЗ»
Новая разработка НПФ «Вымпел» — Анализатор точки по влаге и углеводородам «Конг-Прима-4» (далее — Анализатор) — относится к классу зеркальных гигрометров и реализует конденсационный метод измерения точки росы газа. Анализатор предназначен для измерения температуры точки росы по влаге и углеводородам в природном газе, воздухе и в других инертных газах при рабочих давлениях до 25 МПа.
К возможностям Анализатора относятся:
  • автоматическая диагностика всех компонентов Анализатора и регенерация чувствительного элемента (места конденсации воды и/или углеводородов) перед каждым циклом измерения;
  • автоматическая адаптация Анализатора к измерению точек росы по воде в присутствии ранее конденсируемых примесей (углеводородов) без дополнительных настроек и применения дополнительных фильтрующих элементов;
  • возможность измерения точки росы по углеводородам наряду с точкой росы по влаге;
  • функция визуализации термодинамических процессов, протекающих на чувствительном элементе Анализатора в режиме on-line;
  • возможность варьирования параметрами измерительного цикла (скоростью охлаждения и нагрева, толщиной плёнки конденсата и др.) в широких пределах;
  • функция сбора и хранения данных об измеренных точках росы по воде и углеводородам, а также всех параметров измерительного цикла в течение 6 месяцев;
Анализатор выполнен в виде масштабируемой распределенной микропроцессорной системы и при необходимости может быть дополнен другими компонентами (дополнительные первичные датчики, модули аналогового и дискретного ввода-вывода, внешнее регистрирующее устройство, модем/ радиомодем и др.).
Анализатор состоит из следующих основных блоков:
  • преобразователя точки росы (ПТР), до 4 шт.;
  • центрального управляющего блока (ЦУБ).
ЦУБ в составе Анализатора выполняет следующие функции:
  • управление процессом измерения ПТР и обработка результатов измерения;
  • настройка параметров процесса (ов);
  • сбор и хранение данных;
  • формирование сообщений о самодиагностике анализатора;
  • обеспечение интеграции анализатора в АСУ ТП;
  • обеспечение электронной визуализации измерительных циклов на встроенном жидкокристаллическом дисплее.
ПТР при работе в составе Анализатора выполняет следующие функции:
  • измерение первичных сигналов и их нормализация;
  • автоматическое управление процессом измерения с учетом программных настроек, предустановленных из ЦУБ;
  • автоматическая диагностика компонентов ПТР и передача информации о самодиагностике в ЦУБ;
  • визуализация измеренных значений на встроенном индикаторе.
Масштабируемость системы позволяет определять ее конфигурацию в зависимости от нужд потребителя: автономная работа ПТР как измерителя влажности; работа нескольких ПТР с визуализацией процессов конденсации на мониторе ЦУБ для исследовательских целей; использование полной конфигурации системы как анализатора конденсирующихся примесей.
Далее рассмотрим некоторые основные результаты промышленной эксплуатации Анализатора на объектах ООО «Уренгойгазпром» (УКПГ-5, УКПГ-5В, УКПГ-2).
Целью испытаний Анализатора на объектах ООО «Уренгойгазпром» являлось подтверждение работоспособности и эксплуатационных характеристик в реальных условиях промысловой эксплуатации.
Условия проведения испытаний
Испытания проводились на УКПГ-5 (сеноманский газ), УКПГ-5В (валанжинский газ после низкотемпературной сепарации, содержащий метанол до ~ 0,3-0,35 г/м3 и углеводороды С5+ — ориентировочно 3-5 г/м3) и на УКПГ-2 (смесь сеноманского и «жирных» газов с УПКТ и ЦПС-2). В исследуемых природных газах присутствовали пары метанола, диэтиленгликоля и тяжелых углеводородов.
На УКПГ-5 проектные аппараты осушки газа ГП 365 были модернизированы путём установки сетчатых барабанов под фильтрующими патронами и изменением массообменной секции за счёт исключения тарелок с элементами ГПР-202, раздвоением потока газа. Контактные ступени выполнены из насыпной насадки («Интапокс» — толщина 400 мм, Рашига — толщина 400 мм). На УКПГ-2 установлены аппараты осушки газа ГП 252 с колпачковыми тарелками в качестве массообменной секции;
Показания Анализатора на УКПГ-5, установленного на 2-й нитке узла замера газа (УЗГ) сравнивались с результатами контроля точки росы индикатором кондиционности газов «Харьков-1М» и показаниями преобразователя «КОНГ-Прима-2» (далее — Преобразователь). Преобразователь был установлен последовательно с Анализатором на одном газовом потоке. Показания Анализатора исследовались на предмет его реакции на изменение режимов работы установки гликолевой осушки природного газа.
На рис.1 приведены показания Анализатора, Преобразователя, а также результаты контроля точки росы индикатором кондиционности газов «Харьков-1М» на УКПГ-5 за период испытаний с 10.09.01 г. по 17.09.01 г. Из графиков видно:
  • Анализатор и Преобразователь отслеживают изменения температуры точки росы по влаге;
  • Анализатор измеряет точку росы по углеводородам;
  • сходимость измерений точки росы по влаге за анализируемый период находилась в пределах 2 °С в установившемся режиме;
  • среднее расхождение показаний между Анализатором и индикатором кондиционности газов «Харьков-1М» составило 1,5 °С, максимальное — 3,8 °С.
  • отдельные кратковременные расхождения в показаниях между Анализатором и Преобразователем за время испытаний носят случайный характер и не искажают общей картины динамики точки росы, что подтверждается результатами измерений точки росы индикатором кондиционности газов «Харьков-1М». Среднее расхождение в показаниях между Анализатором и Преобразователем за весь период испытаний составило 1,4 °С.
Далее рассмотрим результаты измерений температуры точки росы по влаге Преобразователем и Анализатором «КОНТ-Прима-4» в период с 11 по 13 сентября при установившихся режимах работы.
На рис.2-5 показано изменение точки росы на узле замера газа (УЗГ) при изменении подачи ДЭГа, температуры газа на узле замера, температуры контакта ДЭГ-газ, температуры в испарителе (концентрации регенерированного ДЭГа) соответственно. Приведенные графики подтверждают хорошую реакцию Анализатора на изменение технологических режимов работы УКПГ.
Влияние расхода ПЭГа (рис.2). При уменьшении подачи ДЭГа с 1,7 до 0,8 м3/ч на одну нитку температура точки росы в течение 10 ч выросла с минус 15-17 до минус 1,3 °С. При кратковременном отключении подачи ДЭГа температура точки росы в течение часа выросла с минус 18 до минус 1,6 °С. После возобновления подачи ДЭГа на уровне 1,7 м3/ч и в том, и в другом случаях температура точки росы в течение нескольких часов возвращалась к первоначальным значениям.
Влияние температуры газа на узле замера (рис.З). При увеличении температуры газа на 12 °С (с +12 до +24 °С), посредством отключения АВО темпе ратура точки росы повысилась с минус 17,3 до минус 14,5 °С. По-видимому, этот эффект может быть связан с «сорбцией» ДЭГа, находящегося в АВО газа и на стенках трубопровода в виде пленки: при повышении температуры газа нарушается термодинамическое равновесие «газ-раствор ДЭГ а» и газ насыщается дополнительной влагой. При понижении температуры газа происходит обратный процесс.
Результаты измерения температуры точки росы
Рис.1. Результаты измерений температуры точки росы на УКГТГ-5.
а) Результаты измерений температуры точки росы по влаге с 11 по 13 сентября 2001 г. при установившихся режимах работы б) Результаты измерений температуры точки росы за весь период испытаний при различных режимах в соответствии с Программой испытаний
Результаты измерения температуры точки росы
Рис.2. Результаты измерения температуры точки росы при изменении подачи ДЭГа
Результаты измерения температуры точки росы
Рис.З. Результаты измерения температуры точки росы при изменении температуры газа на узле замера газа
Результаты измерения температуры точки росы
Рис.4. Результаты измерений температуры точки росы при изменении температуры контакта ДЭГ-газ
Результаты измерения температуры точки росы
Рис.5. Результаты измерений точки росы при изменении температуры РДЭГа в испарителе (концентрации)
Влияние температуры контакта ДЭГ-газ в абсорбере (рис.4). Повышение температуры контакта в абсорбере с 10 до 26 °С приводит к увеличению температуры точки росы с минус 20 до минус 5 °С. Таким образом, наглядно показано, что повышение температуры контакта при прочих равных условиях работы абсорбера приводит к соответствующему повышению температуры точки росы (в соответствии с имеющимися качественными представлениями «градус на градус», полученными ранее расчетными методами).
Влияние температуры ПЭГа в испарителе (рис.5). Поддержание температуры в испарителе на уровне 164-165 °С (оптимальный режим) позволяет достичь максимальной глубины осушки газа. Снижение температуры до 135-140 °С приводит к существенному ухудшению степени осушки.
Таким образом, анализатор КОНГ-4 адекватно реагирует на изменение режимов работы установки осушки, величины подачи ДЭГа, температуры контакта ДЭГ-газ. Влияние температуры контакта в абсорберах на температуру точки росы фиксировалось анализатором КОНГ-4 и было подтверждено результатами измерений точки росы преобразователем КОНГ-2 и индикатором кондиционности газов «Харьков-1М». Более того, Анализатор и Преобразователь способны отслеживать и переходные режимы работы установок осушки газа.
Анализатор устанавливался также на УКПГ-2 на смеси сеноманского и валанжинского газов. Полученные результаты совпадали с результатами контроля ТТР «Харьков 1М» и показаниями Преобразователя. Ввиду непродолжительности испытаний Анализатора на валанжинском газе и смеси сеноманского и валанжинского газов, полученные результаты являются только предварительными (требуются дополнительные исследования).
На рис.6 приведён график работы Анализатора на УКПГ-5В. При работе Анализатора на УКПГ-5В на валанжинском газе установлено следующее:
  • при температуре НТС минус 30-32 °С Анализатор измерял точку росы по углеводородам минус 23 °С, при этом точка росы по влаге находилась ниже минус 30 °С (т.е. вне диапазона измерений Анализатора);
  • при повышении температуры НТС до минус 23 °С Анализатор измерял точку росы по углеводородам минус 15 °С, по воде — минус 24 °С, что практически соответствует реальным технологическим процессам НТС.
Результаты измерения температуры точки росы
Рис.6. Результаты измерения точки росы по влаге и углеводородам на УКПГ-5В
В результате проведенных исследований по результатам опытной эксплуатации Анализатора КОНГ-4 можно сделать следующие выводы:
  1. Анализатор показал безотказную работу в автоматическом режиме на УКПГ-5, УКПГ-5В, УКПГ-2 ООО «Уренгойгазпром». ПТР Анализатора за всё время эксплуатации не требовал проведения профилактических работ. Калибровочная характеристика Анализатора до и после испытаний соответствовала заявленной метрологической погрешности (±1 °С).
  2. Проведенные испытания показали адекватную реакцию Анализатора на изменения технологических процессов осушки природного газа сеноманской залежи. В ходе испытаний изменялись практически всё технологические параметры УКПГ, влияющие на качество подготовки газа: расход газа через абсорбер, удельный расход ДЭГа, температура газа на узле замера, температура контакта в абсорбере, степень регенерации ДЭГа. По результатам испытаний установлено, что Анализатор принципиально может быть использован в качестве измерителя точки росы в системе автоматического регулирования установкой абсорбционной осушки природного газа.
  3. Необходимо продолжить исследования по работе Анализатора и Преобразователя на газах, содержащих технологические примеси (пары метанола, углеводородов, компрессорного масла и т.д.).