Интенсификация процесса пеногашения на установках очистки газа от сероводорода и диоксида углерода

     На правах рукописи
     
     
     
     АЛЬГИРИЕВАРУМИЯРАФАИЛОВНА
     
     
     ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ПЕНОГАШЕНИЯ НА УСТАНОВКАХ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА И ДИОКСИДА УГЛЕРОДА (НА ПРИМЕРЕ АСТРАХАНСКОГО ГПЗ)
     
     
     Специальность 05.17.07 – Химическая технология топлива и 
     высокоэнергетических веществ
     
     
     АВТОРЕФЕРАТ
     
      диссертации на соискание ученой степени 
     кандидата технических наук
     
     
     
     
     
     
     
     
     Астрахань – 2017 г.
     Работа выполнена в ФГБОУ ВО «Астраханский государственныйтехническийуниверситет на кафедре «Химическая технология переработки нефти и газа»
     
     
     Научный руководитель:
     кандидат технических наук, доценткафедры Химическая технология нефти и газа
     
     Чудиевич Дария Алексеевна
     Официальные оппоненты:
     
     
     
     
     
     Ведущая организация:
     
     
     
     
       
     
     Защита состоится «»201 г. в	часов на заседании диссертационного советаД 307.001.04 при ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет» (АГТУ)  по адресу: 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 16, 2-ой учебный корпус АГТУ, ауд. 201.
     
     С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке АГТУ(414056,       г. Астрахань, ул. Татищева, 16, главный учебный корпус АГТУ) и на сайте http://astu.org/pages/show/
     
Автореферат разослан  «	»	201 г.

Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор химических наук, профессор......................................Е.В. Шинкарь
     ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
     Актуальностьтемы исследования.Процесс аминовой очистки, используемый при переработке газового конденсата с высоким содержанием кислых компонентов, нередко сопровождается таким явлением, как интенсивное пенообразование раствора абсорбента. Повышенное пенообразование абсорбента - это целый комплекс проблем, обусловленный накоплением с течением времени в аминовом растворе примесей различного происхождения. 
     Для решения данной проблемы предлагается ряд технических мероприятий, таких как фильтрование с использованием новейших разработок фильтрующих элементов, очистка отработанного раствора абсорбента методом вакуумной дистилляцией, другими различными способами, применение специальных веществ – пеногасителей.
     Цель работы.Исследование свойств различных пеногасящих реагентов для определения эффективности их в среде диэтаноламинана установках АГПЗ,а также изучение наноматериалов с улучшенными сорбционными свойствами с целью их использования для очистки адсорбентов.
     Основные задачи исследования:
     1. Экспериментальное исследование свойств различных пеногасящих реагентов и определения оптимальной концентрации их водных растворов.
     2. Определение основных причин повышенного пенообразования абсорбента на установках очистки газа от кислых компонентов и оценка эффективностиприменяемых фильтрующих элементов.
     3. Изучение поглотительных свойств углеродного наноматериала и исследование основных характеристик очищенного абсорбента. Анализ возможности его использования в качестве адсорбента для очистки рабочих растворов ДЭА.
     
     
     
     
     Научная новизна работы.
     1. Определены эффективные концентрации исследуемых пеногасящих реагентов маркиПента 470, Пента 480Б и Пента 4609 (10-30% водные растворы) для погашения пены при повышенном пенообразовании раствора абсорбента ДЭА на установках аминовой очистки.
     2. На основе математического анализа данных значений технологических параметров и расхода пеногасящих реагентов получена зависимость расхода пеногасящих реагентов от концентрации активного компонента в циркулирующем объеме абсорбента, позволяющая определить необходимое количество реагента для предотвращения пенообразования. 
     3. Научно обоснована и экспериментально определена эффективностьснижения показателей пенообразующей способности раствора ДЭА при использовании углеродного наноматериалаТехносорб 1 в качестве адсорбента для очистки растворов амина сопределенным содержанием различных примесей, вызывающих повышенное пенообразование.
     Защищаемые положения.
     1. Научно обоснованная закономерность удовлетворительных пеногасящих свойств реагентов от определенного состава эмульгатора.
     2. Оптимальные концентрации при использованиипеногасящих реагентов в качестве водных растворов.
     3. Применение углеродного материала для очистки водных растворов диэтаноламина в качестве фильтрующего элемента для уменьшения пенообразования.
     4. Модернизация узла фильтрации раствора амина с целью углубления степени его очистки.
     Практическая ценность и реализация работы.
     1. По полученным в ходе работы результатам реагент Пента – 470 внедрен и используетсяв качестве пеногасителяна установках компримирования газов стабилизации и выветривания конденсата, содержащего кислые компоненты на АГПЗ. Использование реагента Пента – 470 в виде 10% водного раствора позволилоснизить удельный расходпеногасителяс 3,5 г/тыс. м3 стабильного конденсата до 2,45 г/тыс. м3 стабильного конденсатавнормативах расходования реагентов установки.
     2. Проведенные опытно-промышленные испытания реагентов Пента 480Б и Пента 4609 признаны удовлетворительными. Рекомендовано их использование в видеводных растворов с концентрацией 30%.
     3. Предложены варианты модернизации узла подачи пеногасителя, учтенные в работах ИТЦ, которые при необходимости могут бытьвключены в проект реконструкции установки.
     4. Основные положения и результаты диссертационной работы  применены в ФГБОУ ВОАстраханский государственный технический университет для обучения в бакалавриате и магистратуре по направлению240100.62 и 240100.68 "Химическая технология"при составлениилекционного материала по дисциплине «Технология переработки природного газа» ипри подготовкевыпускных квалификационныхработ.
     Апробация результатов.Результатыпроведенных исследований докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета(2007 г., 2009-2010 гг., 2016 г.);на I, II, Vконференции молодых специалистов и работников ООО «Газпром добыча Астрахань» (г. Астрахань); на XI Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (Москва).
     Публикации.По основным положениям и результатамдиссертации опубликовано15 научных работ, их них4 статьи в рецензируемых научных журналах, 1 статья в журнале «Вестник АГТУ», 10 тезисов докладов на конференциях. 
     Объем и структура диссертации.Диссертация изложена на 123 страницах, включает 35таблиц, 26иллюстраций и состоит из введения, семи глав, выводов и списка использованных источников из 110 наименований.
     
     СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
     Во введенииобоснована актуальность темы исследования, сформулированы цели и задачи исследования. 
     В главе1изучено современное состояние запасов природного газа, часть которых составляет газ, содержащий кислые компоненты. Показано, что промышленную реализацию в случае очистки газа с высоким содержанием кислых компонентов нашли процессы с применением алканоламинов.
     Определено, что основной проблемой при осуществлении процесса очистки алканоламинами является повышенное пенообразование раствора абсорбента. Одними из эффективных способов борьбы с пенообразованием являются применениепеногасителей и очистка раствора амина фильтрацией.
     Аналитический обзоримеющихся работ и публикаций по тематике диссертационной работы определил перспективность выбранного направления исследования.
     В главе 2описано методологическое сопровождение проведения исследования, использованное при выполнении работ в экспериментальной и опытно-промышленнойчастях. 
     Для решения сформулированных диссертационных задач были выбраны следующие направления исследований:мониторинг и аналитическая обработка показателей основных технологических параметров работы установок очистки газа кислых компонентовАГПЗ ООО «Газпром добыча Астрахань»;определение влияния различных примесей, аккумулируемых абсорбентом по мере эксплуатации на изменение его пенообразующей способности;экспериментальное исследование пеногасящих свойств различных пеногасителей, определение их термостабильности;определение пенных характеристик модельных смесей диэтаноламина, прошедших через адсорбционный слой наноматериала;пути модернизации узла фильтрации рабочих растворов ДЭА.
     Мониторинг технологического процесса производился на основаниианалитической обработкиданных режимных листов установок очистки газа от кислых компонентов. Были рассмотрены такие параметры, какрасход технологических потоков;температурные и гидравлические характеристики потоков и оборудования;выходные показатели процесса;аналитический контроль качества процесса.
     Для изучения влияния различных примесей на изменение пенных характеристик раствора ДЭА при длительной эксплуатации с установок очистки газа от кислых компонентов отбирались пробы регенерированного раствора ДЭА с определением его показателей. Эксплуатационные показатели качества абсорбента диэтаноламинас учетом временных изменений определялись в соответствии с методиками, представленными в таблице 1.
Таблица 1 –Методы определения качества абсорбента
Анализируемыехарактеристики
Методыопределения
Пенные характеристики:
 высота пены, мм
 стабильность, с
«Абсорбенты для очистки природных газов от Н2S и СО2. Определение пенных характеристик»
Р51-00158623-11-95
Содержание механических примесей, мг/л
«Определение содержания механических примесей в амине» МИ-69 ЦЗЛ-ОТК АГПЗ
Содержание кремния, мг/л
ГОСТ 20841.2
Компонентный состав, % масс.
ПР 51-31323949-47-2000
Концентрация, % масс.
ПР 51-31323949-47-2000
Коэффициент поверхностного натяжения, мН/м
Методика Института проблем Нефтехимпереработки Академии Наук Республики Башкортостан
     
     С целью проведения экспериментальных исследованийпеногасящих свойств различных пеногасителей была собрана лабораторная установка(рисунок1).
     
     
     
     Рисунок 1–Экспериментальная установка определения пеногасящих свойств пеногасителей
     В главе 3представлены данные аналитической обработкиосновных технологических параметроввыбранных объектов исследований.
     По результатам проведенного комплексного исследования работы установок получены данные по изменению пенных характеристик раствора ДЭА в процессе эксплуатации. В таблице 2 приведены результаты исследований физико-химических характеристик рабочего раствора амина в зависимости от времени его эксплуатации.
Таблица 2 – Динамика изменения показателей качества регенерированного раствора ДЭА во времени
Показатель
Срок эксплуатации абсорбента, месяцы

15
24
36
48
62
84
96
Концентрация ДЭА, % масс.:
35,5
39,4
41,8
45,0
44,7
42,2
40,6
Плотность, г/м3
1,074
1,075
1,076
1,080
1,089
1,08
1,074
Пенообразующая способность:







высота, мм
35
45
45
44
51
52
63
стабильность, с
скорость пенообразования, мм/с
30
0,28
58
0,51
54
0,45
56,0
0,51
53
0,63
55,3
0,53
117,0
0,69
Коэффициент поверхностного натяжения (?), мН/м
15,0
14,3
14,5
14,45
14,0
14,15
13,45
Содержание кремния, % масс.
0,03
0,04
0,18
0,05
0,46
0,04
0,24
Содержание ПДД в амине, % масс.
10,3
19,7
19,4
21,7
24,3
22,8
36,4
     
     По данным, приведенным в таблице 2, видно, что с течением времени пенные характеристики абсорбента меняются: высота пены стабильно растет, увеличиваясь практически в 2 раза квосьми годамэксплуатации ДЭА, почти в четыре раза увеличивается стабильность пены. Изменяются и другие физико-химические показатели абсорбента: происходит постепенное накопление содержания кремния, продуктов деструкции.Определено, что скорость пенообразования зависит от времени эксплуатации раствора абсорбента (рисунок 2):чем больше эксплуатируется раствор ДЭА, тем выше скорость образования пены, например, при циркуляции абсорбента в течение восьми лет скорость пенообразования выросла в 2,5 раза.
       
     Рисунок 2 – Динамика скорости пенообразования в процессе эксплуатации абсорбента
     В главе 4экспериментально определены эксплуатационные характеристики различных пеногасящих реагентов импортного и отечественного производства. 
     Исследования пеногасящих способностей проводились на лабораторной установке согласно методикам, описанным во второй главе. Во время проведения анализа была обеспечена точность и сходимость аликвоты отобранного реагента. При достижении пены определенной высоты (120 мм) сверху подавалась капля пеногасителя.Анализировались такие параметры как высота и время уменьшения пены, изменение высоты пены со временем (пролонгирующее действие). В случае достижения пены вновь своей высоты добавлялась следующая порция реагента.Максимальный объем пеногасителя, шедшего на каждое измерение, составил 0,5 мл. 
     В качестве абсорбента использовался модельный раствор, состоящий из 200 мл 42% водного раствора ДЭА и 10 мл раствора вспенивающего вещества (1% раствор Сульфонола П) для достижения высоты пены до необходимой высоты (120 мм).
Таблица 3 – Пенные характеристики приготовленной модельной смеси

Высота пены, мм
Пенообразование
Время гашения пены, с
Стабильность пены
Модельная смесь
120
повышенное
180
повышенная
     Для исследования качеств новых образцов (марки Тесил: 201А, 7530, Р15, 0060; марки Пента: 470, 480, 480А, 480Б) приготавливались водные растворы 10%, 20%, 30%, 50% концентраций.Для получения дополнительных сведений реагенты исследовались в товарной форме. Результаты исследований пеногасящих свойств реагентов представлены в таблице 4. 
Таблица 4 - Результаты испытаний пеногасящих свойств реагентов
Марка
Пеногасящие характеристики


высота пены до подачи реагента, мм
высота пены после подачи реагента, мм
время гашения пены, с
уменьшение пены, %
прологирующее действие, мин
1
2
3
4
5
6
SAG®-7133
120
35
24
70
20






Тесил-201 100%
120
20
63
83
20
Тесил-201 50%
120
24
75
80
20
Тесил-201 30%
120
24
120
80
8
Тесил-201 20%
120
29
120
76
5
Тесил-201 10%
120
30
300
25
5






Тесил-201А 50%
120
35
67
71
15
Тесил-201А 30%
120
42
67
65
12
Тесил-201А 20%
120
45
64
63
6
Тесил-201А 10%
120
55
105
54
5






Тесил 201 (7530) 100%
120
35
30
71
20
Тесил 201 (Р15) 100%
120
40
30
67
20
Тесил 201 (0060) 100%
120
70
30
42
20






«Силоктрим» КПГ-200АВ
120
2
10
98
30






ДЭМ-ВС-97 Д 10%
120
0
60
100
4
ДЭМ-ВС-97 Д 30%
120
0
60
100
5
ДЭМ-ВС-97 Д 100%
120
0
5
100
10






Пента-465
120
18
25
94
10
Пента - 470
120
2
5
98
30
     
     Наибольшее уменьшение пены (до 94-100 % от первоначальной высоты) происходит при подаче реагентовСилоктрим КПГ-200 АВ, ДЭМ-ВС-97 Д, Пента 470 и Пента-465. Однако у реагента ДЭМ-ВС-97 Д очень маленькое прологирующее действие, и через короткое время пена вновь начинает свой рост (4-10 мин.). Силоктрим КПГ-200 АВ, Пента 470 эффективно гасили пенуи показали достаточное прологирующее действие (в течение 30 мин пена стабильно держалась на достигнутом при гашении высоте).
     Исследования антивспенивающей способности определялись путем определения изменения пенных характеристик модельной смеси диэтаноламинапосле предварительноговведениямаксимального объема (0,5 мл) реагента в модельный раствор.Фиксировалось время достижения пены определенной высоты (120 мм) либо ее высота по истечении 30 мин (в случае образования меньшей высоты).Результаты определения антивспенивающей способности приведены в таблице 5. 
Таблица 5 - Испытания антивспенивающей способности реагентов
Реагент
Время испытания, мин
Высота пены
Примечание
SAG®-7133
2
120
-
Тесил-201 100%
30
-
Видны хлопья реагента
Тесил 201 (7530) 100%
30
-
При добавлении изменение цвета раствора
Тесил 201 (Р15) 100%
30
-
Визуально видны частицы реагента, распределились по стенках сосуда
Тесил 201 (0060) 100%
1,5
120
При добавлении изменение цвета раствора
«Силоктрим» КПГ-200АВ
30
-
Без изменений
ДЭМ-ВС-97 Д 100%
10
120
Без изменений
Пента-465
30
10
Без изменений
Пента-470
30
-
Без изменений
     Определение антивспенивающей способности показали, что реагенты в товарной форме практически все выдерживают испытание (таблица 5), кроме SAG®-7133, Тесил 201 (0060), ДЭМ-ВС-97 Д, предварительное введение которых в раствор ДЭА малоэффективно (пена достигает определенного заданного значения за 1,5-10 мин). 
     Термическая стабильность определялась в визуальном наблюдении физического состояния реагента или его раствора при постепенном нагреве до температуры 120 °Сна песчаной бане.Испытания показали, что термически стабильны реагенты марок Силоктрим КПГ и Пента (таблица 6).
Таблица 6- Результаты испытаний термостабильности
Реагент
Норма
Полученные данные, °С
Примечание
SAG®-7133
-
70-77
С резким выплескиванием  реагента и выделением большого количества газа с аммиачным запахом.
Тесил-201 50%

80
Расслоение с образованием творогообразных частиц
Тесил-201А 50%

80
Расслоение с образованием творогообразных частиц
Тесил 201 (7530) 100%

35
Расслоение с образованием трех различных фаз: в виде белых хлопьев, маслянистой пузырчатой фазы, прозрачного нижнего слоя
Тесил 201 (Р15) 100%

90
Признаки кипения (пробулькивание пузырьков), особых изменений замечено не было
Тесил 201 (0060) 100%

35
Расслоение с образованием трех различных фаз: в виде белых хлопьев, маслянистой пузырчатой фазы, прозрачного нижнего слоя
Силиктрим КПГ
не ниже 140
выше 140
При нагреве до 120°С не было замечено признаков кипения
DB-310 50%
90
47
Расслоение с образованием творогообразных частиц с высокой адгезионной способностью к стенкам сосуда
ДЭМ-ВС-97Д
-
50
При нагреве свыше 50 °С происходило выпаривание значительного количества жидкой составляющей
Пента-465

100-120
Кипение без особых изменений
Пента-470

120
Кипение без особых изменений
     
     По результатам исследований характеристиками, позволяющими эксплуатацию при рабочих параметрах установок очистки газа АГПЗ, обладают реагенты Силиктрим КПГ, Тесил 201 (Р15) 100%, Пента – 470. Реагент Силоктрим КПГ используется в настоящий момент на АГПЗ согласно патенту (№2198722 от 20.02.03) в комплексномприменениисантивспенивателемСилоктрим КПГ – 200 АВ. Реагент Тесил 201 (Р15) не образует однородную эмульсию с водой, как заявлено производителем, показал хорошие пеногасящие эффекты, но при этом обладает адгезионными свойствами, прилипает к стенкам сосуда, что может отрицательно сказаться на работе оборудования. 
     Реагент Пента-470 по результатам всех этапов исследования показал достаточную эффективность. Природу эмульгатора данного реагента представляет смесь оксиэтилированных высших жирных кислот и спиртов с различной массовой долей нелетучих компонентов (таблица 7). Для выявления закономерности обладания пеногасителямимарки Пента, имеющими в своем составе эмульгатор смеси высших жирных кислот и спиртов, удовлетворительными пеногасящими способностями в среде растворов диэтаноламина, были испытаны реагенты Пента-480, 480А, 480Б, 4609. Для испытаний были приготовлены их водные растворы концентрацией 10, 20, 30%, определены их антивспенивающие способности и термостабильные свойства. В таблицах 7-10 представлены основные результаты исследований.
Таблица 7 – Основные характеристики реагентов марки Пента
Показатели
Реагент Пента

470
480*
480А*
480Б*
4609*
Содержание активного вещества, %
20
20
20
20
20
Массовая доля нелетучих компонентов, %
27-33
20-28
20-28
25-35
30-36
Природа эмульгатора
Смесь оксиэтилированных высших жирных кислот и спиртов
Смесь сорбитановвысших жирных кислот и продуктов их полиоксиэтилирования
Смесь оксиэтилированных высших жирных спиртов
Смесь оксиэтилированных высших жирных спиртов+модификаторы (неионогенные ПАВ до 5%)
Смесь оксиэтилированных высших жирных спиртов и полиэфиров
Тип эмульгатора

неионогенный
Структура
разветвленная
разветвленная
линейная
Таблица 8 - Результаты испытаний пеногасящих свойств  реагентов
Марка
Пеногасящие характеристики



высота пены до подачи реагента, мм
высота пены после подачи реагента, мм
время гашения пены, с
уменьшение пены, %
кон-ция, мг/л
прологирующее действие, мин
Пента-480, % масс






10
120
10
20
92
1375
15
20
120
10
5
92
1905
15
30
120
10
5
92
452
20
Пента-480А






10
120
120
900
0
250
-
Пента-480Б






10
120
120
1800
-
250
5
20
120
18
100
83
333
30
30
120
10
56
90
150
30
Пента-4609






10%
120
25
300
79
250
16
20%
120
37
210
69

20
30%
120
34
240
72

30
Таблица 9 - Испытания антивспенивающей способности реагентов
Реагент
Время испытания, мин
Высота пены, мм
Пента-480А


10
15
120
Пента-480Б


10
30
120
20
30
25
30
30
14
Пента-4609


10%
30
110
20%
30
17
30%
30
10
Таблица 10- Результаты испытаний термостабильности
Реагент 
Полученные данные, °С
Примечание
Пента-480А
50
расслоение на две фазы
Пента-480Б
120
без изменений
Пента-4609
120
без изменений
     
     Реагент Пента-480А при растворении не образовывал с водой однородную эмульсию, наблюдалась высокая адгезия на стенках сосуда.Исследования растворов заданных концентраций не представлялось возможным. При испытаниях приготовленного водного 10% раствора Пента-480А снижение пены стало наблюдаться только при подаче максимального объема раствора пеногасителя. При этом результатыбылинеудовлетворительными, высота пены снизилась на 45%, и практически сразу возобновился рост пены до первоначального значения.
     Испытания реагентов Пента 480Б и Пента-4609 показали, что они хорошо эмульгируют в воде, эффективны при 30%  концентрациях, обладают антивспенивающими способностями, при нагревании устойчивы.
     В главе 5приведены результаты опытно-промышленных испытаний.
     Основные результаты ОПИ: реагент Пента-470 прошел испытания, используется в настоящий момент на установках промывки и компримирования газов стабилизации и выветривания конденсата, содержащего кислые компоненты.Применение реагента Пента-470 позволило сократить удельный расход пеногасителяс3,5 до 2,45 г/тыс.м3 стабильного конденсата. Предложена модернизация узла подачи пеногасителя с использованием дозировочного насоса и перемешивающих устройств для предупреждения расслаивания.
     Реагент Пента-480Б был испытан на установках очистки газа от кислых компонентов с положительным результатом.
     Определена общая тенденция взаимосвязи расхода пеногасящих реагентов от технологических параметров.Анализировалисьгруппы данных за последние пять лет: производительность  установки, температура куба абсорбера, расход пеногасящих реагентов, количество абсорбента в системе, концентрация регенерированного абсорбента. Для определениявзаимосвязи аргументов и функцийбыла использована модель, описываемая полиномом второй степени. Модель построена по результатам разбиения исходных данных по регулярной системе (qrid) и отображена с помощью программы  SurferV 7.0. 

Рисунок 3 – Зависимость расхода пеногасящих реагентов от технологических параметров работы установок.
     На основании полученной модели обслуживающий персонал имеет возможность определить количество активного компонента пеногасителя в циркулирующем объеме раствора абсорбента известной концентрации, что позволяет заранее вычислитьдостаточное для предотвращения образования пены количество вводимого пеногасителя.
     В шестой главеэкспериментально определены сорбционные свойства углеродного наносорбента «Техносорб 1», на основании которых впервые показана возможность использования данного материала для очистки раствора абсорбента ДЭА с различным содержанием примесей. Основными параметрами исследования как до, так и после очистки, были высота пены (мм), стабильность пены (с), коэффициент поверхностного натяжения (на границе раздела фаз «амин – дизельное топливо»), характеризующий наличие ПАВ в растворе.В таблице 11приведены основные результаты исследования.Данные, приведенные в таблице 11, свидетельствуют о положительной динамике изменения качества модельных растворов при их очистке углероднымнаносорбентомТехносорб 1.
     Результаты очистки моделей с большим количеством примесей (на примере с ПАВ) показали, что высота и стабильность пены заметно уменьшились, коэффициент поверхностного натяжения изменился в 2 и более раз. Улучшение пенных характеристик очищенных углеродным наносорбентом модельных смесей амина, а также увеличение поверхностного натяжения свидетельствует об уменьшении примесей, которые были сорбированы испытуемым материалом Техносорб 1.
Таблица 11–Динамика изменения пенных характеристик модельных смесей
№ модели
Состав модели
Высота пены, мм
Стабильность пены, с
Коэффициент поверхностного натяжения, мН/м


до испытания
после испытания
до испытания
после испытания
до испытания
после испытания
1
Амин (42%)
10
-
6
-
20,79
-
2
Амин (42%)+ хлориды (200 мг/л)
74
34
62
30
8,74
16,27
3
Амин (42%)+ углеводороды (200 мг/л)
47
31
44
32
9,5
16,27
4
Амин (42%)+ ПАВ (200 мг/л)
200
31
130
34
7,5
16,08
5
Амин (42%)+ ПДД (20% масс)
55
49
120
52
12
13,55
6
Амин (42%)+ примеси (200 мг/л)
57
24
75
44
7,05
16,08
     Проведены сравнительные анализы с используемым на текущий момент на АГПЗ в узле фильтрации сорбентом - активированным углем. Качество аминовых растворов, прошедших очистку на  исследуемом сорбенте,до 20 % выше, чем качество амина, прошедшего очистку на активированном угле АГ-3 (рисунок 4). 
     Высота пены уменьшается до 85 %, характеризуясь как низкое пенообразование; стабильность пены снижается; показатель поверхностного натяжения увеличивался до двух раз, что косвенно свидетельствует об уменьшении ПАВ в два раза в растворе. Полученные результаты свидетельствуют о том, что размер пор и развитая удельная поверхность наносорбентаТехносорб 1 обеспечивают эффективную очистку абсорбента от примесей.
     
     
     
      1– проба с содержанием 200 мг/л ПАВ;2– пробас содержанием 20 мг/л ПДД;3 – проба с содержанием смеси примесей
     Рисунок 4 – Сравнительные результаты очистки растворов ДЭА с различными примесями
     Экспериментально определена сорбционная емкость, составившая 13,5 м3/м3, итрехкратная регенеративная способность материала Техносорб 1.
     По результатам анализа определено, что исследуемый материал Техносорб 1 обладает улучшенными сорбирующими свойствами по отношению к примесям, накапливаемым в растворах амина по мере его эксплуатации, что заметно сказывается на пенных характеристиках. В отличие от сорбента активированного угля имеет способность регенерироваться без потери своих качеств. Возможность регенерации сокращает образование отходов, отправляемых на сжигание. 
     В главе 7 показаны результаты анализаработы узла фильтрации рабочего раствора абсорбента на установках.Отмечено, что постоянной положительной динамики изменения пенообразующей способности ДЭА по мере очистки его последовательно в фильтрах предварительной, угольной и тонкой очистки не наблюдается, часто после последней ступени фильтрации амин характеризуется более завышенными параметрами (рисунок 5).
     
     Рисунок 5 – Динамика изменений пенных характеристик ДЭА при фильтровании
     Высота пены амина на выходе с узла фильтрации увеличивалась на 5-51% от значения высоты пены амина, поступающего на фильтрацию, что указывает на содержание инициаторов пенообразования после очистки.
     Малоэффективная фильтрация абсорбента и перемешивание растворов различных уровней очистки приводит к постоянному накоплению примесей в амине.
     Предложенвариант модернизации схемы узла фильтрации амина. Модернизация заключается в перенаправлении потоков, идущих на фильтрацию, и замене сорбента. Взамен сорбента АГ-3 рекомендованоиспользование углеродногонаноматериалаТехносорб 1. Использование в качестве сорбента наноматериала Техносорб-1, ввиду его лучших сорбционных свойств, приведет к улучшению показателей очистки раствора диэтаноламина. На фильтрацию предлагается направлять поток регенерированного амина после десорберав количестве, соответствующем производительности насоса Н7, подающего раствор амина на существующей схеме АГПЗ на фильтрацию; и после фильтрации подавать его на вход в абсорбер, минуя емкость хранения амина. На установке имеется возможность подачи регенерированного амина после фильтрации на всаснасоса Н3 по отдельному трубопроводу. Такое техническое решение позволит использовать более чистый амин при очистке газа в абсорбере без существенных конструктивных изменений в имеющейся схеме узла фильтрации.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
Е-5 – емкость хранения амина; Ф-1 – фильтр целлюлозной очистки; Ф-2 – фильтр угольной очистки; Ф-3 – фильтр тонкой очистки, Н-3, 7 - насосы
- линии потоков амина на АГПЗ;
- линии потоков амина при предлагаемом варианте
     Рисунок 7.3 –Схема фильтрации регенерированного амина
     
     Проведен расчет экономической эффективности, достигаемой в случаях использования: реагента Пента-470 на установках промывки и компримирования газов стабилизации и выветривания конденсата, содержащего кислые компоненты, использования реагента Пента-480Б (30% водный раствор) взамен пеногасителей марки КПГ 200, углеродного наноматериалаТехносорб 1 в качестве сорбента при очистке раствора ДЭА с учетом модернизации схемы узла фильтрации.
     ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
     1. В ходе проведенных исследований получены основные закономерности влияния примесей, аккумулируемым раствором абсорбента в период эксплуатации, на его пенообразующую способность. Определено,что вспенивание абсорбента инициируют такие примеси, как жидкие углеводороды, продукты термической деструкции амина, механические примеси, продукты интенсификации скважин и их распада. Установлено, что скорость пенообразования раствора ДЭА растет по мере увеличения срока эксплуатации абсорбента.
     2. В ходе проведенных исследований доказано, что реагенты марки Пента – Пента-470, Пента-480Б, Пента-4609,имеющие в составе эмульгатора смеси жирных спиртов, с добавлением различных модификаторов, обладают пеногасящими свойствами при воздействии на пенящую аминовую среду. Определены эффективные концентрации их водных растворов - 10% водный раствор Пента-470, 30% водные растворыПента 480Б, Пента 4609. 
     3. Положительные результаты опытно-промышленных испытаний позволили применить реагент Пента-470 на установках промывки и компримирования газов стабилизации и выветривания конденсата, содержащего кислые компоненты, что дало возможность снизить норму расхода пеногасителя на 30 %. 
     4. Результаты исследований адсорбента Техносорб 1в качествесорбента для очисткирастворадиэтаноламина, содержащего различные примеси,показали положительную динамику улучшенияпенных характеристик амина.Способность к регенерации материала даст дополнительно экономию ресурсов при обслуживании установки.Модернизация узла фильтрации рабочего раствора амина, включающая замену угольного фильтра на наносорбентТехносорб 1 и перенаправление потоков очищаемого и отфильтрованного амина, позволит без существенных конструктивных изменений улучшить фильтрацию.
     5. Экономический эффект от внедрения новых реагентов на выбранных объектах составит 155млн. руб.
     
Основноесодержание диссертации изложено в следующих работах:
     Статьи в журналах по перечню ВАК:
     1. Айтуарова, Р.Р. Качество рабочих растворов абсорбента установок аминовой очистки газа на Астраханском ГПЗ / Р.Р.Айтуарова,Л.С.Шпелева, А.Ф.Нурахмедова, Г.В.Тараканов, В.П.Коваленко,Д.А. Чудиевич // Газовая промышленность. – 2010. – №1.– С. 69–72.
     2. Айтуарова, Р.Р.Загрязнение рабочих растворов амина на установках очистки газа от кислых компонентов/ Д.А.Чудиевич, Г.В.Тараканов, В.П.Коваленко, Л.С.Шпелева, Р.Р. Айтуарова // Газовая промышленность. – 2010. – №4. – С. 46–48.
     3. Альгириева, Р.Р.Исследование свойств новых отечественных реагентов и определение их использования в условиях ГПЗ ООО «Газпром добыча Астрахань» / Р.Р. Альгириева, Д.А.Чудиевич, В.П. Коваленко, Л.С. Шпелева // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2012. - №8. – С.51-53.
     4. Альгириева, Р.Р. Повышение эффективности эксплуатации установок очистки газов с высоким содержанием кислых компонентов / Р.Р. Айтуарова, Д.А.Чудиевич, Л.С.Шпелева,Г.В.Тараканов, А.А.Чудаков // Газовая промышленность. – 2013. – №2. – С. 88–90.
Публикации в сборниках конференций и тезисы докладов:
     1. Айтуарова, Р.Р. Исследование возможности замены импортных пеногасящих реагентов на отечественные на установках промывки и компримирования газов среднего давления / Р.Р. Айтуарова, А.Ф. Нурахмедова, Д.А. Чудиевич, Г.А. Павлишина, Е.Е. Гиренко // 51 Профессорско-преподавательская научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Астраханский государственный технический университет – Астрахань, 2007.
     2. Айтуарова, Р.Р. Исследование возможности применения новых пеногасителей в условиях изменения свойств абсорбента на установках очистки газа от кислых компонентов / Р.Р. Айтуарова, Д.А. Чудиевич, С.А. Идиатулин//Инновационные решения молодых в освоении Астраханского газоконденсатного месторождения: Сборник докладов II конференции молодых специалистов и работников ООО «Газпром добыча Астрахань».–Астрахань: типография «Факел» ООО «Газпром добыча Астрахань», 2008.
     3. Айтуарова, Р.Р. Исследование отечественного пеногасителя типа Пента» с целью замены импортных реагентов на Астраханском ГПЗ / Р.Р. Айтуарова, Д.А. Чудиевич, А.Ф. Нурахмедова, С.А. Идиатулин// Материалы 53-ой Профессорско-преподавательской научно-технической конференции. Тезисы докладов. Астраханский государственный технический университет. – Астрахань, 2009.
     4. Айтуарова, Р.Р. Новые пеногасящие реагенты и возможность их использование в условиях АГПЗ / Р.Р. Айтуарова, Д.А. Чудиевич / Вклад молодых в освоение Астраханского газоконденсатного месторождения–2009: Сборник тезисов докладов 1-ой научно-технической конференции молодых работников Астраханского газоперерабатывающего завода ООО «Газпром добыча Астрахань». – Астрахань, ИПЦ «Факел», 2009.
     5. Альгириева, Р.Р.Комплексное решение проблемы качества рабочих растворов амина на установках очистки высокосернистых газов/ Р.Р.Альгириева,Л.С.Шпелева,Д.А.Чудиевич// Материалы научно-практических конференций молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром» – призеров 2010 года: Инновационный потенциал молодых ученых и специалистов. Том 2. – М.: 
ООО «Газпромэкспо», 2010.–С.71–78.
     6. Альгириева, Р.Р.Комплексное решение проблемы качества рабочих растворов амина на установках очистки высокосернистых газов /Р.Р.Альгириева,Л.С.Шпелева, Д.А.Чудиевич //II Научно-практическая молодежная конференция «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность». Тезисы докладов. М: Газпром ВНИИГАЗ, 2010. –51 с.
     7. Альгириева, Р.Р.Научный анализ результатов испытаний пеногасителей марки «Пента» в промышленных условиях / Р.Р.Айтуарова, Д.А.Чудиевич // Международная отраслевая научно-техническая конференция, посвященная 80-летию основания АГТУ. Тезисы докладов. Астрахань, 2010
     8. Альгириева, Р.Р. Возможности применения новых отечественных реагентов для борьбы с повышенным пенообразованием рабочих растворов абсорбента на ГПЗ Газпром добыча Астрахань / Р.Р. Альгириева // V Открытая научно-техническая конференция молодых специалистов и работников Инновации молодежи – потенциал развития н.......................