Переработка природного газа: способы и технология. Технические газы

Технологический миф Одно из утверждений евроцентризма состоит в том, что именно западная цивилизация создала культуру (философию, право, науку и технологию), которая доминирует в мире и предопределяет жизнь человечества. В это искренне верит человек, сформированный

Здесь вы можете найти информацию об особенностях эксплуатации, проверки и заправки баллонов с данными газами, а так же описание технических производственных процессов с участием этих газов, в том числе меры предосторожности при использовании.

МАФ газ: свойства и применение в сфере сваривания металлов

Метилацетилен-алленовая фракция (англ. Methylacetylene-propadiene gas, MPS) – это название сжиженного газа, представляющего собой соединение двух компонентов — пропина и аллена (одну четвертую часть занимает необходимый для стабилизации углеводород, как правило, пропан или изобутан). В настоящее время МАФ газ используется в качестве эффективной альтернативы ацетилену при газопламенной обработке металла. В том числе он применяется при газовой резке и сварке различных металлических изделий. […]

Глубокая очистка газов – почему особо чистые газы стоят дороже

Технический газ – это продукт, который может потребоваться для решения широкого спектра задач в самых различных сферах деятельности человека, в том числе науке, производстве, медицине и строительстве. Приобретая его, покупатель нередко встречается с отдельной категорией такой продукции — особо чистыми газами. Их ключевой особенностью является максимально высокий процент чистого вещества, в то время как содержание […]

Сварка титана и его сплавов: основные способы и технологические особенности

Титановые сплавы обладают уникальными физическими и химическими свойствами, совмещая в себе высокую прочность, стойкость к коррозийным процессам, физиологическую инертность и легкий вес. При этом сварка титана является важнейшим технологическим процессом, используемым в самых различных сферах человеческой жизни. С каждым годом технологическая сторона этого вопроса совершенствуется, благодаря чему удается повысить качество создаваемых неразрывных соединений между элементами, […]

Очистка питьевой воды техническими газами: особенности технологии

Чистая и пригодная для питья H2O – это основа жизни на нашей планете, так как без нее не могут обойтись практически все живые организмы. Именно по этой причине очистка питьевой воды является одной из ключевых задач человечества на протяжении уже тысяч лет. Со временем появляются все более совершенные способы, позволяющие освободить жидкость от различных загрязнителей, […]

Газы в виноделии: особенности и цели применения

Вино – это невероятно популярный алкогольный напиток, который обладает многовековой историей. В наше время технология его создания всячески совершенствуется и улучшается, при этом особого внимания заслуживает и то, как именно применяются различные газы в виноделии. Благодаря их использованию удается не только обеспечить безопасность напитка, но сохранить его оптимальные вкусовые качества. Конечно, при упоминании этой […]

Термитная сварка: особенности процесса и его преимущества

В наше время разработано множество технологических методов, позволяющих проводить соединение металлических деталей друг с другом. Не последнее место занимает термитная сварка – технология, которая обладает большим количеством преимуществ, совмещая в себе отменную эффективность и невысокую себестоимость. Благодаря этому, такая методика получила достаточно широкое распространение в сфере тяжелой промышленности и строительства. Стоит отметить, что в […]

Как изменялись цены на гелий

Стоимость газов может меняться под воздействием тех или иных факторов. К слову, цены на гелий в 2018 выросли уже более чем на 100% процентов, что стало поводом для беспокойства среди компаний-поставщиков и потребителей. Особенно остро этот вопрос воспринимается на фоне слухов о том, что общие мировые запасы природного газа стремительно истощаются, а по некоторым оценкам […]

Медицинские газы и смеси: особенности применения

Термин «газ» впервые употребился в XVII столетии. В обиход его ввел Ван-Гельмонт - известный ученый-голландец. С этих пор газами принято называть особые вещества, которые, находясь в стандартных условиях, способны заполнять все существующее пространство без кардинального изменения своих признаков. В этом определении и заключается основное отличие газообразных веществ от твердых и жидких.

Современные ученые определяют газ как вещество, которое характеризуется полным отсутствием связей между молекулами, а также высокой деформируемостью и текучестью. Основным достоинством газоподобных веществ является то, что они способны достаточно быстро уменьшить свой объем до минимальных размеров, что способствует удобству в транспортировке и применении.

Все газы подразделяются на технические и чистые (природные). Техническими принято называть химические вещества газообразного характера, которые человек добывает искусственным путем с целью эксплуатации для собственных нужд. Соответственно, чистыми газами считаются вещества, которые образовались естественным путем и находятся в воздухе, земле и воде. Безусловно, количество природных газов значительно превышает запасы технических, созданных химическим способом.

Основные промышленные газы

Водород - это газ, основными свойствами которого являются относительная легкость, высокая теплопроводность, отсутствие токсичности, запаха и цвета. Как чистый, так и технический водород активно используется учеными в процессе проведения различных опытов; значительное распространение он также получил в таких отраслях промышленности, как химическая и металлургическая; популярен он и в сфере электроники и медицины.

Кислород , также как и водород, не имеет цвета, вкуса и запаха. Этот газ является источником жизни на Земле, поскольку принимает активное участие в процессах горения, дыхания и гниения. Он практически не растворяется в воде и спиртовом растворе. При максимальном охлаждении вещество изначально приобретает насыщенный голубой цвет и становится подвижным, а затем полностью замерзает. Кислород популярен в пищевой, химической и металлургической промышленности, а также в медицине и сельском хозяйстве. Незаменим он будет и при производстве горючих веществ для заправки ракет.

Углекислота - это вещество газообразного характера, не имеющее цвета и запаха, превращающееся в жидкость при высоком давлении и способное в больших количествах вызвать удушение. Наибольшую популярность углекислота приобрела в пищевой промышленности, также активно употребляется в металлургической, строительной, экологической и горнодобывающей отраслях народного хозяйства.

Азот - бесцветное, негорючее и нетоксичное вещество, которое легче воздуха. Чистый азот получают с помощью максимального охлаждения воздуха, а технический - в результате перегонки жидкого воздуха. Этот газ применяется практически во всех отраслях промышленности (горная, нефтедобывающая, машиностроительная, пищевая), поскольку совершенно безопасен в эксплуатации.

Гелий - одноатомный газ, не вступающий в реакции с остальными химическими элементами. Это наиболее легкий и наиболее инертный газ. Свое применение гелий нашел в изготовлении наружной рекламы, приборостроении, газовой хроматографии и ядерной энергетике.

Ацетилен - достаточно опасный в использовании газ, имеющий особый, только ему свойственный запах. Эксплуатируется гелий в газовой сварке, в процессе изготовления различных лекарственных средств, а также при выпуске ПВХ (поливинилхлорида). Применяется этот газ с максимальным соблюдением правил техники безопасности, поскольку при неосторожном обращении способен спровоцировать пожар.

Криптон - достаточно плотное газообразное вещество с низкой теплопроводностью, получаемое в процессе разделения воздуха. Этот газ активно применяется в медицине и ядерной промышленности. Пользуется популярностью криптон и в роли заполнителя стеклопакетов при производстве металлопластиковых окон.

Ксенон - благородный газ, который возникает при разделении воздуха на углекислый газ и кислород. Необходим этот газ при изготовлении лазеров, горючего для ракет, а также средств для обезболивания и наркоза.

Установка очистки технологического газа предназначена для улавливания и удаления из транспортируемого газа механические примеси и капельки жидкости с целью предотвращения попадания их в проточную часть центробежного нагнетателя. Установка очистки состоит из шести параллельных блоков, каждый из которых включает вертикальный скруббер (пылеуловитель) и горизонтальный фильтр-сепаратор, установленные последовательно.

Скруббер предназначен для очистки технологического газа с целью удаления крупных механических примесей, капельной жидкости.

Фильтр-сепаратор предназначен для тонкой очистки технологического газа от мелкодисперсных механических примесей и капельной жидкости. Общая производительность установки по технологическому газу составляет 129.6 млн. м 3 /сут.

5.1. Описание технологической схемы установки очистки

технологического газа.

Газ из магистрального газопровода по всасывающему шлейфу через 7 кран (рисунок 1.1) поступает в распределительный коллектор Dу 1000 мм установки очистки газа. Из коллектора газ направляется в шесть одинаковых блоков по трубопроводу Dу 700 мм. Пройдя мульти­циклонный скруббер С-1, газ очищается от механических примесей и капельной жидкости, которые собираются в нижней части аппарата.

Контроль за уровнем механических примесей и жидкостью в скруббере осуществляется по указанию уровня. При высоком уровне жидкости сигнал поступает на главный щит управления (ГЩУ) от сигнализатора уровня. Удаление механических примесей и конденсата из каждого скруббера проводится вручную. Механические примеси выводятся по трубопроводу Dу 150 мм из нижней части скруббера через два крана в коллектор Dу 200 мм. Между кранами установлена дроссельная шайба, которая снижает скорость потока механических примесей, уменьшая тем самым эрозионный износ оборудования и трубопровода. Слив конденсата из каждого скруббера производится по дренажному трубопроводу Dу 100 мм, который оборудован двумя последовательно расположенными кранами Dу 100 мм. Очищенный газ выходит из верхней части скруббера С-1 и по трубопроводу Dу 700 мм поступает в фильтр-сепаратор Ф-1 блока. В фильтре-сепараторе происходит двухступенчатая очистка технологического газа от мелких механических примесей и капельной жидкости, которые раздельно удаляются в две изолированные секции конденсатосборника. Слив конденсата из первой секции в коллектор осуществляется в ручную открытием двух кранов Dу 100 мм. Между двумя кранами установлена дроссельная шайба для снижения скорости потока, через которую конденсат направляется в подземную емкость Е-1. Слив конденсата из второй секции конденсатосборника производится вручную открытием двух кранов Dу 100 мм на трубопроводе дренажа. Конденсат сливается в дренажный коллектор Dу 200 мм и далее в подземную емкость Е-2. Очищенный газ из каждого блока поступает в коллектор Dу 1000 мм и далее подается во всасывающий коллектор нагнетателей ГПА.

5.2. Конструкция, краткая техническая характеристика

и принцип действия скруббера

Скруббер представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат (рисунок 1) мультициклонного типа. Условно аппарат делят на три секции:

секция очистки газа;

секция выхода газа;

секция сбора механических примесей.

Через патрубок Dу 700 мм газ поступает в секцию очистки. В секции установлено 43 циклона (рисунок 1.1), которые жестко закреплены между нижней и верхней перегородками.

Секция для сбора конденсата имеет внутренний конус и штуцер дренажа Dу 250 мм. Штуцер дренажа имеет два патрубка для слива жидкости и механических примесей в различные дренажные системы.

Контроль за уровнем жидкости осуществляется по средством указателя и сигнализатора высокого уровня.

Для ремонта и осмотра аппарат снабжен люком Dу 500 мм с быстрооткрывающимся затвором. Скрубберы, предназначенные для установки на северных компрессорных станциях, полностью теплоизолированы. Для остальных компрессорных станций теплоизолируется только нижняя часть скруббера.

Дренажные трубопроводы снабжены системой электрообогрева, которая автоматически поддерживает положительную температуру трубопровода +5 С в зимнее время.

Рисунок 1 – Скруббер

Краткая техническая характеристика скруббера

расчетное давление 7,35 МПа

рабочее давление аппарата 4,4 – 5,5 МПа

перепад давления в аппарате 0,02 МПа

расчетная температура стенки -45; +120 C

рабочая температура стенки -15; +40 С

производительность аппарата 23.810 6 м 3 /сут

эффективность очистки газа от механических примесей:

dm = 15 мкм до 100 %

dm = 10 мкм до 95 %

dm = 8 мкм до 85 %

Очистка газа в скруббере происходит следующим образом. Технологический газ поступает в секцию очистки. Газ входит в каждый циклон через входные прорези, приобретая вращательно-поступательное движение. Под действием центробежной силы механические примеси и капельная жидкость отбрасываются к периферии циклонной трубки и по ее стенке стекают в нижнюю часть скруббера (секцию сбора конденсата).

Рисунок 1.1 – Циклон

Чистый газ меняет направление в циклоне и через выпускную трубку выходит в сборную камеру, далее через штуцер выхода и соединительный трубопровод поступает на вторую ступень очистки в фильтр-сепаратор.

5.3 Конструкция, краткая техническая характеристика

и принцип действия фильтра-сепаратора.

Фильтр-сепаратор представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат, снабженный конденсатосборником. Конструктивно фильтр-сепаратор условно разделяется на следующие секции (рисунок 2):

фильтрующая секция;

расширительная секция;

туманоотделитель;

конденсатосборник.

Входная часть фильтрующей секции предназначена для защиты фильтрующих элементов от эрозионного воздействия загрязненного потока газа и его равномерного распределения. Она снабжена защитным отбойником, расположенным под фильтрующим элементом. В верхней

Рисунок 2 – Фильтр - сепаратор

части фильтрующей секции находится штуцер входа газа Dу 700 мм и штуцер для выпуска газа Dу 40 мм. В нижней части находится патрубок Dу 150 мм для слива механических примесей и конденсата в конденсатосборник. Торцевая часть фильтрующей секции оборудована быстрооткрывающимся затвором.

Фильтрующая секция аппарата состоит из 60-ти съемных фильтрующих элементов (рисунок 3), в качестве фильтрующего материала используют стекловолокно. Фильтрующие элементы устанавливаются горизонтально в отверстия трубной решетки.

Расширительная секция представляет собой пустотелую часть аппарата. В торцевой ее части расположен штуцер выхода газа Dу 700 мм. В нижней части секции установлены два патрубка Dу 150 мм для слива жидкости в конденсатосборник, один из которых оборудован уровнемерным стеклом. Туманоотделитель (рисунок 4) состоит из трех пакетов лопаток, обтянутых мелкой проволочной сеткой. Каждый из пакетов представляет собой набор лопаточных элементов, образующих лабиринтные тупики.

Рисунок 3 – Фильтрующий элемент

Для сбора жидкости и механических примесей фильтры-сепараторы оборудованы конденсатосборником, который разделен глухой перегородкой на две секции. Слив жидкости из секции фильтрации и расширительной секции происходит в соответствующие камеры конденсатосборника. Конденсатосборник фильтра-сепаратора оборудован системой электрообогрева и системой теплоизоляции. Система теплоизоляции автоматически поддерживает положительную температуру в зимний период.

Рисунок 4 – Туманоотделитель

Краткая техническая характеристика

расчетное давление 7,3 МПа

рабочее давление 4,4 – 4,5 МПа

перепад давления на аппарате при расчетной

производительности и чистых фильтрах 0,01 МПа

допустимый перепад давления при

максимальном загрязнения 0,03 МПа

расчетная температура стенки -45; +120 С

рабочая температура газа -15; +40 С

среда: газ природный, механические примеси, углеводороды, конденсат, вода

характер среды: взрывоопасная, слабокоррозионная

расчетная производительность 21.6 млн. м 3 /сут

эффективность очистки газа от механических примесей и капельной жидкости

частицы жидкости:

dm = 8 мкм 100 %

dm = 6 мкм 99 %

dm = 4 мкм 98 %.

частицы механических примесей:

dm=6 мкм 100%

dm=0,5 мкм 95%.

Очистка газа в фильтре-сепараторе происходит следующим образом. Газ после скруббера по трубопроводу Dу 700 мм поступает через штуцер входа в фильтрующую секцию, где происходит его тонкая очистка. Механические примеси, и капельная жидкость задерживаются на фильтрующемся слое, а очищенный газ поступает в расширительную секцию и туманоотделитель, где под действием силы тяжести и изменения направления потока происходит дополнительная очистка газа от капельной влаги. Конденсат и механические примеси из фильтрующей секции и туманоотделителя сливаются в соответствующие секции конденсата сборника. Для поддержания нормального режима фильтр-сепаратор оборудован следующими приборами:

дифманометр с системой сигнализации при высоком перепаде;

манометр;

указатель уровня жидкости в секциях конденсатосборника;

системой сигнализации высокого уровня жидкости в секциях конденсатосборника влагоотделителя.

6. Система охлаждения технологического газа.

При сварке сталей в среде защитных газов применяют инертные и активные газы и их смеси. Основным защитным газом для полуавтоматической и автоматической сварки плавящимся электродом является углекислый газ.

Углекислый газ поставляется по ГОСТ 8050-85. Он бывает сварочный, пищевой и технический.

Сварочный углекислый газ 1-го сорта содержит не менее 99,5 % двуокиси углерода и около 0,178 г/м 3 водяных паров при нормальных условиях (давление 760 мм рт. ст. и температура 20 °С).

Сварочный углекислый газ 2-го сорта содержит около 99 % двуокиси углерода и не более 0,515 г/м 3 водяных паров.

Пищевой углекислый газ содержит 98,5 % двуокиси углерода и около 0,1 % воды в баллоне по массе.

Технический углекислый газ содержит не менее 98 % двуокиси углерода, до 0,05 % окиси углерода и не более 0,1 % воды в баллоне по массе.

Получают углекислый газ из кокса, известняка и антрацита путем обжига в специальных печах, из газов брожения в гидролизной промышленности и из дымовых газов котельных установок.

При охлаждении под давлением углекислый газ превращается в бесцветную жидкость, а при охлаждении без давления - в твердое тело.

Жидкую углекислоту заливают в стандартные баллоны объемом 40 литров на 60-80 % объема (до 25 кг). Давление углекислоты в баллоне может составить 6-7,5 МПа (60-75 кг/см 2). При испарении 25 кг жидкой углекислоты образуется 12,6 м 3 газообразной, т. е. из одного килограмма жидкой углекислоты образуется около 0,505 м 3 газа.

Для хранения и транспортировки больших объемов технологических газов, в том числе и углекислоты, применяют специальные изотермические цистерны и сосуды.

Углекислый газ для сварки можно получать не только из жидкой углекислоты, но и из сухого льда. Основным преимуществом использования сухого льда для сварки является высокая чистота углекислого газа и удобство транспортировки. Брикеты сухого льда к потребителю доставляются в контейнерах. Газификация его производится в герметичных сосудах - газификаторах, обогреваемых электронагревателями или теплой водой.

Аргон для сварки поставляется по ГОСТ 10157-79. Это инертный газ. По чистоте он делится на три сорта. Аргон высшего сорта (99,99 % аргона) предназначен для сварки особо активных металлов и сплавов типа титана, циркония, ниобия.

Аргон 1-го сорта (99,98 % аргона) используется для сварки алюминия, магния, их сплавов и других активных металлов.

Аргон 2-го сорта (99,95 % аргона) применяют для сварки высоколегированных сталей и сплавов.

Для промышленных целей аргон получают в качестве побочного продукта при производстве кислорода и азота из воздуха.

Кислород - бесцветный газ, без вкуса и запаха. При температуре минус 118,8°С и давлении 5,1 МПа (51,35 кг/см 2) кислород сжижается, а при температуре минус 182,96 °С и атмосферном давлении он может превращаться в жидкость.

Масса одного литра жидкого кислорода при атмосферном давлении составляет 1,14 кг. Нормальная плотность кислорода в нормальных условиях равняется 1,33 кг/ма.

Для газоплазменной обработки металлов применяют технический кислород по ГОСТ 5583-78 трех сортов: 1-й сорт с чистотой не ниже 99,7 %, 2-й сорт с чистотой не ниже 99,5 % и 3-й сорт с чистотой 99,2 %.

Кислород получают химическим методом, методом электролиза воды и разделением атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения.

Химические способы основаны на свойстве ряда химических соединений в определенных условиях выделять кислород. Эти способы малопроизводительные, требуют применения дефицитных химикатов, дают слишком дорогой кислород.

В качестве горючих газов при сварке и термической резке используется ацетилен, пропан-бутан, природный газ, пары бензина или керосина.

Источником тепла служит пламя от сгорания смеси горючих газов с кислородом.

Наибольшую температуру пламени при сгорании в кислороде (около 3100 С) создает ацетилен (см. рис. 2, а).