Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
Была испытана конструкция анода, когда весь канал анода был защищен вольфрамовой вставкой. В этом случае плазмотрон устойчиво работал в обоих режимах: на азоте с подачей кислого газа в плазменную струю азота и на чистом кислом газе. При визуальном осмотре анода после часа работы никаких изменений в теле анода не наблюдалось. Однако, если в первом режиме сера была желтая, то во втором режиме она имела коричневую окраску (вероятнее всего, образовывались сульфиды серы).
Процессы эррозии и коррозии электродов в дуговых плазмотронах при нагреве химически активных сред практически не исследовались.
В связи с этим нами были проведены испытания электродов, изготовленных из термо- и коррозионностойких материалов на кислом сероводородсодержащем газе. Испытания элект-
485
родов проводились на установке, представленной в разделе 4.7.1 (см. рис. 4.109).
В ходе экспериментов определялась степень "эрозии электродов методом взвешивания до и после испытаний, а также сила тока, напряжение, мощность плазмотрона и время работы дуги.
Результаты исследований приведены в табл. 4.99. Как показано в таблице, по результатам проведенных экспериментов для опытной установки диссоциации кислого газа электродуговым методом можно рекомендовать электроды, изготовленные из тантала и композиции вольфрама с медью - "Эльконайт". Все данные об этих двух электродах будут использованы при проектировании опытной установки на одном из малых месторождений РФ, а также для изготовления электродов плазмотрона при создании опытной установки.
Для того, чтобы убедиться в преимуществах процесса диссоциации кислого газа в электродуговом плазмотроне без азота, были проведены термодинамические расчеты смеси кислого газа с азотом и без него.
Для проведения расчетов брались различные составы кислого газа (различное соотношение компонентов C02/H2S от 1 до 9) и определялся энерговклад и конверсия H2S.
На рис. 4.116 представлена расчетная зависимость удельного энерговклада смеси от соотношения компонентов в кислом газе. Как показывает график, на проведение процесса диссоциации кислого газа в электродуговом плазмотроне без применения плазмообразующего газа затрачивается меньше электроэнергии, чем при тех же условиях в смеси с азотом. Так, например, для смеси кислого газа с соотношением компонентов C02/H2S = 2,5 при конверсии сероводорода 75 % (в пересчете на серу) энерговклад смеси с азотом равен 1,5 кВт-ч/м3, в то
Таблица 4.99
Результаты экспериментальных исследований новых электродов для работы плазмотрона на кислом газе
Параметры А Б В Г
Сила тока, А Напряжение, В Давление газа в плазмотроне, ата Мощность плазмотрона, кВт Время работы дуги, мин Степень эрозии, г/кулон Примечание. А - танталовый ; титановый анод (четырехразовый ли 12Х18Н9Т (двухразовый запус газа в эксперименте 0,85 л/с. 253 150 0,1 38 25 4,310 10 шод (поел запуск); В <); Г - ко 200 94 0,2 18,8 20 1,510"8 е трехразо - анод нэ «позиция ' 165 120 0,1 19,8 15 2,5108 вого запус нержавек эльконайт 200 150 0,1 30 20 2,5-10" ка); Б ->щей ста-'; расход
486
j__i_i_1_i_i_l
O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 COz/H2S
Рис. 4.116. Зависимость удельного энерговклада (7) от соотношения компонентов CO2/H2S в кислом газе при конверсиях сероводорода 75 % и 90 %:
' ~ aH2s - 90 %; 2 - CtH2S - 75 % (с азотом); 3 - аНг5 - 75 % (без азота); 4 - экспериментальные точки
время, как без азота такую же конверсию можно получить при энерговкладе 1,0 кВт-ч/м3 смеси. Другими словами, на проведение процесса диссоциации кислого газа в электродуговом плазмотроне без азота затрачивается электроэнергии на 30 % меньше, чем при тех же условиях с азотом. Применение такого плазмотрона в промышленных условиях без плазмообразу-ющего газа позволит снизить эксплуатационные затраты на азот примерно на 15 %.
В настоящее время разработан технологический регламент на проектирование опытно-промышленной установки переработки кислого газа электродуговым методом для Павловского месторождения Саратовской области. В регламенте рассмотрена установка с производительностью кислого газа 350 м3/ч, состав газа, % об.: H2S - 25,01; CO2 - 68,03; CH4 - 0,86; H2O - 6,1.
Исходя из производительности установки и удельного энерговклада - 1,0 кВт-ч/м3, мощность установки соответствует 350 кВт.
При конверсии сероводорода 75 %, годовое производство серы равно 730 т.
Эксплуатационные затраты в данном процессе состоят, в основном, из расходов на электроэнергию, и расход электроэнергии на тонну серы составит 3,7 тыс. кВт-ч. Годовой расход электроэнергии при мощности установки 350 кВт -2,8 млн. кВт.
Капитальные затраты при этом, ориентировочно, составляют 350-400 млн. руб. в ценах 1991 г.
Основные преимущества процесса переработки кислого
487
низкопотенциального газа электродуговым методом в сравнении с традиционными методами очистки газа следующие:
упрощение технологической схемы и в связи с этим уменьшение капитальных затрат в 1,5-2 раза;
отсутствие каких-либо химических реагентов и катализаторов;
компактность используемого оборудования, достигаемая применением высоких температур, в связи с чем большая объемная скорость процесса;
