Fackelsysteme sind in der GCC-Region in Öl- und Gasförder-, Verarbeitungs- und Raffinerieanlagen weit verbreitet. Sie bieten eine sichere und zuverlässige Methode zur Verbrennung von Gasen bei Notfreisetzungen. Während Fackeln für diese Notfälle immer benötigt werden, wurde in den letzten zehn Jahren verstärkt darauf hingearbeitet, die Abfackelrate unter normalen, nicht notfallbedingten Bedingungen durch den Einbau von Fackelgasrückgewinnungssystemen (FGR) zu reduzieren.
Die Hauptziele sind die Steigerung der Effizienz der Anlage und die Reduzierung der Luftemissionen. In diesem Beitrag wird der Einsatz von Ejektoren für FGR-Systeme erörtert. Während die Ejektortechnologie bereits seit vielen Jahren in anderen Bereichen eingesetzt wird, ist das Konzept der Nutzung für FGR relativ neu. Für FGR-Systeme wurde eine Vielzahl von Kompressortechnologien eingesetzt, darunter Flüssigkeitsring-, Schrauben-, Hubkolben- und Gleitschieberverdichter. Jeder Typ hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Zu den gemeinsamen Nachteilen all dieser Kompressortechnologien gehören jedoch hohe Betriebskosten, spezielle Wartungsanforderungen und teure Ersatzteile. Ejektorsysteme werden jetzt für viele FGR-Anwendungen in Betracht gezogen, da sie in einigen Anwendungen deutliche Vorteile bieten, insbesondere in kleineren Gas-Öl-Trennanlagen in der GCC-Region. Um Fackelgase auf einen höheren Druck zu verdichten, verwenden Ejektoren ein Hochdruckmedium, in der Regel Wasser, Dampf oder Brenngas. In einigen Anlagen ist dieses Hochdruckmedium bereits durch die vorhandene Brenngasversorgung oder Wasserpumpen verfügbar. In diesem Beitrag werden die Vorteile der Ejektortechnologie für FGR im Detail untersucht, einschließlich Fallstudien zu bestehenden Anlagen.
HINTERGRUND
In den letzten Jahren haben einige Raffineriebesitzer und -betreiber das Gas in ihren Fackelnetzen zurückgewonnen, anstatt es abzufackeln. FGR bietet echte und greifbare Vorteile:
- Zurückgewonnenes Fackelgas kann in Prozessheizungsbrennern und Kesselbrennern wiederverwendet werden
- Verringerung der von der Anlage gekauften Erdgasmenge
- Verlängerte Lebensdauer des Fackelsystems
- Geringere Treibhausgasemissionen der Anlage
FGR bietet auch einige immaterielle Vorteile. Durch die Verringerung des Abfackelns insgesamt wird die Sichtbarkeit der Fackel verringert, was die öffentliche Wahrnehmung der Anlage verbessert. Dies führt in der Regel dazu, dass die Raffinerie weniger Beschwerden von umliegenden Gemeinden wegen des Abfackelns erhält.
EJEKTOREN
In den letzten Jahren wurde der Einsatz von Ejektoren zur Rückgewinnung von Fackelgas verstärkt vorangetrieben. Ejektoren werden oft auch als Eduktoren, Strahlkompressoren oder Strahlpumpen bezeichnet. In bestimmten Situationen können Ejektoren deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Verdichtungstechnologien bieten. Sie haben keine beweglichen Teile in der Kompressionszone und können mit einer Vielzahl von Prozessbedingungen umgehen. Außerdem können sie erhebliche Kosteneinsparungen bieten.
Abbildung 3 zeigt das grundlegende Funktionsprinzip von Ejektoren. Die Funktionsweise beruht auf dem Bernoulli-Prinzip, das besagt, dass der Druck einer strömenden Flüssigkeit abnimmt, wenn ihre Geschwindigkeit zunimmt. Umgekehrt muss der Druck steigen, wenn die Geschwindigkeit einer strömenden Flüssigkeit abnimmt. In einem Ejektor nimmt die Geschwindigkeit der Antriebsflüssigkeit (oder Hochdruckflüssigkeit) zu, wenn sie durch die Düse strömt, wodurch im Ejektor ein Niederdruckbereich entsteht. In diesem Bereich wird der Niederdruck-Fackelgasstrom mitgerissen. Wenn die kombinierten Hochdruck- und Niederdruckströme durch den Diffusorteil des Ejektors strömen, nimmt die Geschwindigkeit ab und der Druck wird wiederhergestellt, was zu einem Zwischendruck führt, der irgendwo zwischen dem Niederdruck und dem Hochdruck liegt. Der Hochdruckstrom muss einen ausreichend hohen Druck aufweisen, um sicherzustellen, dass der resultierende Zwischendruck den erforderlichen Systemauslassdruck für das zurückgewonnene Fackelgas erreicht. Wird Hochdruckwasser oder -dampf verwendet, ist ein Abscheider hinter dem Ejektor erforderlich, um Gas und Wasser zu trennen. Wird Hochdruckgas verwendet, ist kein nachgeschalteter Abscheider erforderlich.
SCHLUSSFOLGERUNG
Fackelsysteme sind nach wie vor eine notwendige Komponente für den sicheren Betrieb vieler Öl- und Gasförder-, Verarbeitungs- und Raffinerieanlagen. Angesichts strengerer Emissionsvorschriften wird jedoch im nächsten Jahrzehnt die Zahl der installierten FGR-Systeme zunehmen, um das kontinuierliche Abfackeln zu reduzieren. Die Dimensionierung, die richtige Auswahl und die Konstruktion von FGR-Systemen erfordern eine sorgfältige und organisierte Vorgehensweise unter Einbeziehung eines erfahrenen Konstrukteurs. In vielen Fällen können Ejektoren die ideale Verdichtungstechnologie für diese Systeme sein.
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