Расчетные схемы НТС с рекуперацией теплоты в газовом теплообменнике, с рекуперацией теплоты газа и жидкости

Поскольку охлаждение газа в системах НТС достигается за счет дросселирования его, то мере снижения пластового давления, кол-во получаемой энергии уменьшается, что ухудшает процесс обработки газа, а это вызывает необходимость обеспечивать промыслы установками по производству холода (холодильные установки, турбодетандеры, вихревые трубы). При обработке газа теплота расходуется на конденсацию и охлаждение воды и тяж. у/в-ов. Для расчета установок системы, из которого определяется потребное кол-во теплоты при заданной температуре сепарации или находится температура сепарации по заданной холодопроизводительности.

Рассмотрим эту задачу на примере различных технологических схем:

1) Технологическая схема с рекуперацией теплоты в газовом т/о. Для технологической схемы с рекуперацией теплоты в т/о (рис. 2) уравнение теплового баланса имеет вид:

dQ_х=dQ¢_в+dQ_в¢¢+dQ_к¢+dQ_к¢¢+dQ_п+dQ_нг

dQ_НГ – потери тепла от недорекуперации газа в т/о;

dQ_нг=Q_г× ×dt=Q_г× ×(t₁–t₄)

где – средняя теплоемкость газа в интервале температур t₄–t₁.

t₄ – температура газа при выходе из т/о.

2). Технологическая схема с рекуперацией теплоты газа и жидкости. Для данной схемы уравнение теплового баланса имеет вид:

dQ_х=dQ¢_в+dQ_к¢+dQ_нг+dQ_нж+dQ¢_нк

где dQ_НЖ – потери теплоты от недорекуперации ж-сти в т/о;

dQ¢_нк – кол-во теплоты, полученное при испарении конденсата.

dQ_нж=Q_г×(W₁–W₂)×C_рв×(t₁–t₅)+Q_г×Dq_к×С_рк×(t₁–t₅)

где t₅ – температура ж-сти на выходе из т/о.

В промысловых условиях величины m и С_р переменные, которые зависят от давления и температуры, и состава газа. При расчете теплового баланса установки, приведенной на рис. 3 необходимо учитывать теплоту испарения конденсата при рекуперации теплоты конденсата в теплообменнике Т-2.

Для сравнивания расмотренных технологических схем приведены результаты расчетов необходимого изменения давления для получения температуры сепарации –10^оС. расчеты выполнены на 1 м³ газа из которого конденсируется 100 г у/в-го конденсата при начальной температуре 40^оС и Dt_п=5^оС.

Расчеты показывают, что для уменьшения потребного кол-ва теплоты наиболее рационально рекуперировать как теплоту газа, так и теплоту жидкости. В этом случае, чтобы получить температуру –10 ⁰С в НТС-ре изменение давления на штуцере должно быть 7,1 Мпа. Рис. 1. DР=23,4 МПа.