ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЭТАНА В СМЕСИ С МЕТАНОМ

УДК 665.632.074 Ефимович Дмитрий Олегович инженер по ремонту ООО «Газпром добыча Ямбург» Россия, г. Новый-Уренгой e-mail: efimovich_1991@mail.ru ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЭТАНА В СМЕСИ С МЕТАНОМ Аннотация: Рассмотрен метод разделения углеводородов (этана и метана), путем совмещения трубки Ранка-Хилша и сопла Лаваля. Обоснована необходимость разделения углеводородов непосредственно в промысловых условиях. Проведены газодинамические расчеты снижения температуры по длине сопла. Ключевые слова: Эффект Джоуля-Томсона, степень извлечения фракций, низкотемпературный сепаратор, трубка Ранка-Хилша, сопло Лаваля. Efimovich Dmitriy Olegovich engineer Gazprom dobycha Yamburg Russia, Novy-Urengoy IMPROVED EFFICIENCY RECOVERY OF ETHANE MIXED WITH METHANE Abstract: a method for separating hydrocarbons (ethane and methane) by combining a Rank-Hilsch tube and a Laval nozzle is Considered. The necessity of separation of hydrocarbons directly in the field conditions is proved. Gas-dynamic calculations of temperature decrease along the length of the nozzle are performed. Keywords: Joule-Thomson Effect, fraction recovery rate, low-temperature separator, Rank-Hilsch tube, Laval nozzle. В настоящее время при извлечении этана предпочтение отдается технологическим схемам с детандерным холодильным циклом. Часто технологические схемы с детандером для предварительного охлаждения газа включают пропановые холодильные циклы. Поэтому, по мнению авторов, «жирный газ» валанжинских и ачимовских отложений содержащих большое количество тяжелых компонентов необходимо подготавливать в промысловых условиях, путем совмещения трубки Ранка-Хилша и сопла Лаваля [1]. Суть Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 11/2020 http://tribune-scientists.ru 1 технологии выделения ценных компонентов, главным образом этана, основывается на численном различии молекулярной массы метана и этана. Молекулы этана в два раза тяжелее молекул метана. Разаботанное техническое решение направлено на извлечение целевого компонента (этана) из смеси с метаном без превращения какого-либо компонента в жидкое состояние (рис 1.). Способ извлечения целевого компонента (этана) основан на создании центробежной силы в аппарате при помощи улитки 1, закрученный поток газа поступает в конфузорно-диффузорное сопло Лаваля 2 [2]. В котором при адиабатном расширении в дозвуковой части и прохождении критического участка падают его температура и давление, и увеличивается скорость. За счет достижения низкой температуры, в сепарационной секции 3 происходит ослабевание межмолекулярных связей и более тяжелые компоненты молекулы этана отбрасываются к периферии, и отбираются посредством кольцевой щели образованной диффузором 4 и сепарационной секцией 3. Далее молекулы этана поступают в межтрубное пространство, куда подается абсорбент через насос 8, форсунки 6 и тарелку 5, для равномерного распределения абсорбента по пространству и выход насыщенного абсорбента в этановую линию. Как показывает технологическая схема, охлаждение газа происходит в сопле Лаваля, и в то же время одновременно за счет высокоскоростного закручивания происходит температурное разделение на «холодный» и «горячий» потоки. При этом «холодный поток», выработанный в сопле Лаваля, становится более охлажденным за счет передачи своего тепла «горячему потоку». К тому же: за счет закручивания путь движения газа в сопле Лаваля удлиняется, и очевидно, процесс охлаждения газа становится более стабильным. Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 11/2020 http://tribune-scientists.ru 2  Рисунок 1. Установка для извлечения этана в смеси с метаном 1-улитка, 2- сопло Лаваля, 3- сепарационная секция, 4- диффузор, 5- тарелка, 6- форсунки, 7- корпус, 8- насос Проведены газодинамические расчеты снижения температуры по длине сопла. Газодинамический расчет был произведен для природного газа применительно к газоконденсатному месторождению. Течение газа в сопле адиабатное, расширение газа происходит без совершения внешней работы и без теплообмена с внешней средой. Проведенные расчеты показали, что при высокоскоростном закручивании потока газа, возможно, достичь его охлаждения до температуры до -52 ℃, что свидетельствует о возможности извлечения до 36% этановой фракции, без превращения какого-либо компонента в жидкое состояние. Список литературы: 1. Берлин М.А. Неудобный попутчик // Сфера. Нефть и газ 2013. №1. С. 90-92. 2. Берлин М.А., Аношина К.В. Не попутчик неудобный, а равноправный «пассажир» // Сфера. Нефть и газ 2013. № 4. С. 106-110. 3 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 11/2020 http://tribune-scientists.ru