Совершенствование методов расчета фазового равновесия в системе "природный газ - гликоли - вода - метанол" для повышения эффективности гликолевой осушки природного газа

• Автор: Елистратов, Максим Вячеславович
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

Введение

1 Термодинамика системы природный газ гликоли вода метанол

1.1 Современное состояние практической термодинамики системы

природный газ гликоли вода метанол

1.2 Выбор термодинамических методов для описания и анализа фазового

равновесия в системе природный газ гликоли вода метанол

1.3 Система метанвода

1.4 Система метан метанол

1.5 Системы метангликоль

1.6 Системы гликоль вода
1.6.1 Система ЭГвода
1.6.2 Система ДЭГ вода
1.6.3 Система ТЭГвода
1.6.4 Анализ осушающей способности ЭГ, ДЭГ и ТЭГ
1.7 Системы вода метанол и гликоль гликоль
1.8 Системы гликоль метанол
1.8.1 Экспериментальное исследование фазового равновесия в системах
ЭГ метанол и ТЭГ метанол
1.8.2 Анализ данных по системам гликоль метанол
1.9 Точка росы природного газа по водной фазе
1.9.1 Анализ процессов конденсации водных фаз в природном газе
1.9.2 Порядок расчта ТТР газа из данных по влагосодержанию газа
1.9.3 Порядок расчта влагосодержания газа из данных по ТТР газа
1. Точка росы газа над водными растворами гликолей
2 Практические аспекты применения гликолей в системах абсорбционной
осушки газа
2.1 Анализ влияния технологических примесей на осушающую способность
гликолей
Метод определения осушающей способности абсорбентов
Особенности фазового равновесия между газом и абсорбентом
Повышение эффективности гликолевой осушки природного газа
Осушка природного газа при пониженной температуре
Технология подготовки газа к транспорту для Харвутинской площади Ямбургского ГКМ. Расчтноаналитическое исследование
Расчтноаналитическое исследование регенерации гликолей
Определение эффективности научнотехнических решений
Основные выводы и результаты работы
Список использованной литературы


Многие из этих данных получены при экспериментальном исследовании тройных систем «природный газ - гликоль - вода», при этом для определения влагосодержания газа над водными растворами гликолей использовались в том числе конденсационный метод измерения точек росы, гигрометры с влагочувствительными датчиками, методы измерения содержания воды в газовой фазе с использованием хроматографии и вымораживания. Результаты экспериментов по изучению подобных тройных систем зависят от выбранной методики, в которой присутствуют моменты, вносящие трудно оцениваемые систематические погрешности. В настоящее время для расчёта фазового равновесия в системе «газ - гликоль - вода» в широком диапазоне давления и температуры в основном используют уравнения состояния. Практически все методы, включая уравнения состояния, применяемые для расчёта фазового равновесия в многокомпонентной системе, построены на принципе расчёта многокомпонентного равновесия на основе бинарного взаимодействия - взаимодействия молекул одной пары веществ из всего набора, образующего систему. При этом дополнительное влияние на равновесное состояние системы, обусловленное одновременным взаимодействием молекул трёх и более веществ, принимается совсем незначительным по сравнению с влиянием бинарного взаимодействия и не учитывается и входит в общую погрешность модели. Этот принцип утвердил себя как довольно надёжный в соответствии с точностью большинства экспериментальных данных по бинарным системам. Разработчиками термодинамических методов для описания равновесия системы «природный газ - гликоли - вода - метанол» в основном часто проводится отбор данных с усреднением данных из нескольких источников без достаточной проверки на термодинамическую согласованность. При этом критерием качества моделей разработчики считают хорошее описание моделью экспериментальных данных. При этом не учитывается, что многие термодинамические уравнения хорошо могут описать в том числе и некорректные данные, что обусловлено гибкостью многопараметрических математических уравнений, а не подтверждает хорошее качество обрабатываемого материала и физическую сущностью модели. На первый взгляд может показаться, что различие в приведенных для сравнения в табл. С. Однако следует отметить, что использование различных данных приводит к разным выводам о массообменной эффективности абсорбера, и поэтому может повлечь принципиально неверные выводы о работе оборудования и технические решения. Покажем, как данные по осушающей способности гликолей в виде равновесия в трёхкомпонентной системе «газ - гликоль - вода» традиционно используются для параметризации термодинамической модели. Сначала проводится настройка бинарных параметров «метан - вода» и «метан - гликоль» (настройка последнего практически некритична для дальнейшей обработки данных по равновесной ТТР газа над раствором). Затем данные по равновесной ТТР газа над водным раствором гликоля используются для настройки бинарного параметра «гликоль - вода» с расчётом ТТР газа как ТТР по воде при удалении гликоля из состава паровой фазы. Параметризованный таким образом метод далее используют для определения массообменной эффективности абсорбера в виде числа теоретических тарелок по результатам испытаний: сначала по параметрам режима работы абсорбера строят расчётную кривую ТТР осушенного газа в зависимости числа теоретических тарелок массообменной части; затем с её помощью по измеренной ТТР газа после абсорбера определяют массообменную эффективность. На рис. ТТР газа над водным раствором гликоля. Как видно, при настройке бинарного параметра «метан - вода» по одним и тем же данным, а бинарного параметра «гликоль - вода» по различным данным, можно сделать совсем разные выводы о свойствах аппарата при анализе идентичных данных. При этом, чем выше реальная эффективность абсорбера или удельная подача гликоля, тем ближе газ на выходе абсорбера находится к состоянию равновесия с регенерированным гликолем, и тем больше усиливается зависимость ошибки определения массообменной эффективности аппарата от погрешности исходных данных по равновесной ТТР, использованных для параметризации термодинамического метода.