Установка многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления

Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности. Установка многостадийной очистки газовой смеси содержит компрессор и два мембранных газоразделительных модуля с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной. Вход компрессора сообщен с трубопроводом подачи исходной газовой смеси, а выход сообщен трубопроводом высокого давления газовой смеси с полостью высокого давления первого мембранного модуля с одной из ее сторон, другая сторона которой сообщена отводящим поток непроникшей газовой смеси трубопроводом с полостью высокого давления второго мембранного модуля с одной из его сторон. С другой стороны полость высокого давления второго мембранного модуля сообщена с трубопроводом подачи очищенной газовой смеси потребителю. Полость низкого давления первого мембранного модуля соединена с первым трубопроводом отвода проникшей газовой смеси на дальнейшую переработку или утилизацию. Полость низкого давления второго мембранного модуля соединена вторым трубопроводом отвода проникшей газовой смеси с трубопроводом подачи исходной газовой смеси. Установка снабжена двумя дополнительными вакуум-компрессорами, причем первый дополнительный вакуум-компрессор установлен в первом трубопроводе отвода проникшей газовой смеси, второй вакуум-компрессор установлен во втором трубопроводе отвода проникшей газовой смеси, при этом каждый из мембранных модулей оснащен каналами продувки полостей низкого давления соответствующего мембранного модуля, выполненными с возможностью подачи части непроникшей в полости высокого давления соответствующего мембранного модуля газовой смеси в полость его низкого давления.

Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Из описания к патенту ЕР 0110858 известна установка многостадийной очистки газовой смеси, содержащая компрессор и два мембранных газоразделительных модуля с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, вход компрессора сообщен с трубопроводом подачи исходной газовой смеси, а выход сообщен трубопроводом высокого давления газовой смеси с полостью высокого давления первого мембранного модуля с одной из ее сторон, другая сторона которой сообщена отводящим поток непроникшей газовой смеси трубопроводом с полостью высокого давления второго мембранного модуля с одной из его сторон, с другой стороны полость высокого давления второго мембранного модуля сообщена с трубопроводом подачи очищенной газовой смеси потребителю, при этом полость низкого давления первого мембранного модуля соединена с первым трубопроводом отвода проникшей газовой смеси на дальнейшую переработку или утилизацию, полость низкого давления второго мембранного модуля соединена вторым трубопроводом отвода проникшей газовой смеси с трубопроводом подачи исходной газовой смеси.

К недостатку известной установки следует отнести недостаточно высокую эффективность процесса газоразделения.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение эффективности процесса газоразделения.

Данный технический результат обеспечивается за счет того, что установка многостадийной очистки газовой смеси, содержащая компрессор и два мембранных газоразделительных модуля с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, вход компрессора сообщен с трубопроводом подачи исходной газовой смеси, а выход сообщен трубопроводом высокого давления газовой смеси с полостью высокого давления первого мембранного модуля с одной из ее сторон, другая сторона которой сообщена отводящим поток непроникшей газовой смеси трубопроводом с полостью высокого давления второго мембранного модуля с одной из его сторон, с другой стороны полость высокого давления второго мембранного модуля сообщена с трубопроводом подачи очищенной газовой смеси потребителю, при этом полость низкого давления первого мембранного модуля соединена с первым трубопроводом отвода проникшего газа на дальнейшую переработку или утилизацию, полость низкого давления второго мембранного модуля соединена вторым трубопроводом отвода проникшей газовой смеси с трубопроводом подачи исходной газовой смеси, снабжена двумя дополнительными вакуум-компрессорами, причем первый дополнительный вакуум-компрессор установлен в первом трубопроводе отвода проникшей газовой смеси, второй вакуум-компрессор установлен во втором трубопроводе отвода проникшей газовой смеси, при этом каждый из мембранных модулей оснащен каналами продувки полостей низкого давления соответствующего мембранного модуля, выполненными с возможностью подачи части непроникшей в полости высокого давления газовой смеси соответствующего мембранного модуля в полость его низкого давления.

В каждом продувочном канале может быть установлен дросселирующий элемент, например, дюза.

Первый и второй каналы продувки могут быть выполнены в самой конструкции соответствующего мембранного модуля.

Первый и второй каналы продувки могут быть образованы с помощью трубопроводов, причем трубопровод первого канала продувки одним концом подключен к отводящему поток непроникшей газовой смеси трубопроводу из первого мембранного модуля и другим концом к полости его низкого давления, а трубопровод второго канала продувки подключен одним концом к трубопроводу подачи очищенной газовой смеси потребителю и другим концом с полостью низкого давления второго мембранного модуля.

Установка может быть оснащена последовательно установленными в трубопроводе высокого давления газовой смеси холодильником, сепаратором и фильтром для очистки природного газа от конденсата и механических примесей.

Установка может быть снабжена блоком стабилизации конденсата, имеющим один вход и четыре выхода, при этом вход блока стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом отвода конденсата из сепаратора, первый выход блока стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом подачи потока газа стабилизации, подключенным к трубопроводу подачи исходной газовой смеси для повторной переработки, второй выход сообщен с трубопроводом сброса потока газовой смеси на утилизацию, третий выход сообщен с трубопроводом отвода стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, четвертый выход сообщен с трубопроводом отвода водного конденсата для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.

На фиг. представлена схема установки.

Установка многостадийной очистки газовой смеси содержит компрессор 1 и два мембранных газоразделительных модуля 2 и 3 с полостями 4 и 5 высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной 6. Вход компрессора 1 сообщен с трубопроводом 7 подачи исходной газовой смеси, а выход сообщен трубопроводом 8 высокого давления газовой смеси с полостью 4 высокого давления первого мембранного модуля 2 с одной из ее сторон, другая сторона которой сообщена отводящим поток непроникшего газа трубопроводом 9 с полостью 4 высокого давления второго мембранного модуля 3 с одной из его сторон. С другой стороны полость 4 высокого давления второго мембранного модуля 3 сообщена с трубопроводом 10 подачи очищенной газовой смеси потребителю. Полость 5 низкого давления первого мембранного модуля 2 соединена с первым трубопроводом 11 отвода проникшего газа на дальнейшую переработку или утилизацию, а полость 5 низкого давления второго мембранного модуля 3 соединена вторым трубопроводом 12 отвода проникшего газа с трубопроводом 7 подачи исходной газовой смеси. Установка снабжена двумя дополнительными вакуум-компрессорами 13 и 14, причем первый дополнительный вакуум-компрессор 13 установлен в первом трубопроводе 11 отвода проникшего газа, а второй вакуум-компрессор 14 установлен во втором трубопроводе 12 отвода проникшего газа. Каждый из мембранных модулей 2 и 3 оснащен соответственно каналами 15 и 16 продувки полостей 5 низкого давления соответствующего мембранного модуля, выполненными с возможностью подачи части непроникшей в полости высокого давления 4 соответствующего мембранного модуля газовой смеси в его полость низкого давления 5.

В каждом продувочном канале 15 и 16 установлен дросселирующий элемент 17, например, дюза, для обеспечения отбора определенной части непроникшей газовой смеси из полости 4 высокого давления соответствующего мембранного модуля.

Первый и второй каналы 15 и 16 продувки могут быть выполнены в самой конструкции соответствующего мембранного модуля. Первый и второй каналы 15 и 16 продувки могут быть образованы с помощью трубопроводов, причем трубопровод первого канала 15 продувки одним концом подключен к отводящему поток непроникшей газовой смеси трубопроводу 9 из первого мембранного модуля 2 и другим концом к его полости 5 низкого давления, а трубопровод второго канала 16 продувки подключен одним концом к трубопроводу 10 подачи очищенной газовой смеси потребителю и другим концом к полости 5 низкого давления второго мембранного модуля 3.

Установка может быть оснащена последовательно установленными в трубопроводе 8 высокого давления газовой смеси холодильником 18, сепаратором 19 и фильтром 20 для очистки природного газа от конденсата и механических примесей.

Дополнительно, установка может быть снабжена блоком 21 стабилизации конденсата, имеющим один вход 22 и четыре выхода 23, 24, 25 и 26. Вход 22 блока 21 стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом 27 отвода конденсата из сепаратора 19. Первый выход 23 блока 21 стабилизации конденсата сообщен трубопроводом 28 подачи потока газа стабилизации с трубопроводом 7 подачи исходной газовой смеси для повторной переработки. Второй выход 24 сообщен с трубопроводом 29 сброса потока газовой смеси на утилизацию. Третий выход 25 сообщен с трубопроводом 30 отвода стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, а четвертый выход 26 сообщен с трубопроводом 31 отвода водного конденсата для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.

Установка работает следующим образом.

По трубопроводу 7 подачи исходной газовой смеси, например, сырьевого природного или попутного газа, газовая смесь с давлением, например, 0,12-0,15 МПа поступает на вход компрессора 1. С выхода компрессора 1 газовая смесь с давлением, например, 2,5 МПа по трубопроводу 8 высокого давления поступает в полость 4 высокого давления первого мембранного модуля 2. Непроникшая через мембрану 6 первого мембранного модуля 2 газовая смесь по трубопроводу 9 направляется в полость 4 высокого давления второго мембранного модуля 3. Из второго мембранного модуля 3 непроникшая газовая смесь с пониженным содержанием примесей, например, тяжелых углеводородов, воды и двуокиси углерода, поступает в трубопровод 10 для подачи к потребителю. Из полости 5 низкого давления первого мембранного модуля 2 проникшая через мембрану 6 газовая смесь с повышенным содержанием примесей, например, тяжелых углеводородов, воды и двуокиси углерода, направляют на утилизацию. Из полости 5 низкого давления второго мембранного модуля 3 проникшая газовая смесь направляется по трубопроводу 12 отвода проникшей газовой смеси в трубопровод 7 подачи исходной газовой смеси, где она смешивается с исходной газовой смесью. В каждом из мембранных модулей 2 и 3 по каналам продувки 15 и 16 с дросселирующими элементами 17 непрерывно отводят определенную часть непроникшей в их полостях 4 высокого давления газовой смеси в полости низкого давления соответствующего мембранного модуля для их продувки, при этом в полости 5 низкого давления каждого мембранного модуля 2 и 3 с помощью вакуум-компрессоров 13 и 14 понижают давление. Продувка полостей 5 и понижение в них давления приводит к повышению эффективности газоразделения. Производительность вакуум-компрессоров 13 и 14 выбирается из условия обеспечения наибольшего значения соотношения давлений на газоразделительной мембране 6 мембранных модулей 2 и 3. Количество газа, идущего на продувку, выбирается из условия обеспечения наибольшей эффективности газоразделения в мембранных модулях 2 и 3. В ряде случаев, перед непосредственной подачей газовой смеси высокого давления в полость 4 высокого давления первого мембранного модуля 2 в трубопроводе высокого давления 8 последовательно устанавливают холодильник 18, сепаратор 19 и фильтр 20, что позволяет удалить из газовой смеси конденсат и механические примеси. Поток конденсата из сепаратора 19 по трубопровода 27 отвода конденсата может быть направлен на вход 22 блока 21 стабилизации конденсата. С первого выхода 23 блока 21 стабилизации конденсата по трубопроводу 28 осуществляется подача потока стабилизированного газа в трубопровод 7 подачи исходной газовой смеси, где происходит их смешение. Со второго выхода 24 блока 21 стабилизации конденсата по трубопроводу 29 осуществляется сброс потока газовой смеси на утилизацию. С третьего выхода 25 по трубопроводу 30 производится отвод стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработкулибо для закачивания в нефть, а с четвертого выхода 26 по трубопроводу 31 отводится водной конденсат, который может быть использован для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.

Таким образом, за счет продувки полостей низкого давления мембранных модулей и одновременного с этим поддержания в них пониженного давления обеспечивается эффективное разделение газовой смеси, а, следовательно, повышается эффективность установки в целом.

1. Установка многостадийной очистки газовой смеси, содержащая компрессор и два мембранных газоразделительных модуля с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, вход компрессора сообщен с трубопроводом подачи исходной газовой смеси, а выход сообщен трубопроводом высокого давления газовой смеси с полостью высокого давления первого мембранного модуля с одной из его сторон, другая сторона которого сообщена отводящим поток непроникшей газовой смеси трубопроводом с полостью высокого давления второго мембранного модуля с одной из его сторон, с другой стороны полость высокого давления второго мембранного модуля сообщена с трубопроводом подачи очищенной газовой смеси потребителю, при этом полость низкого давления первого мембранного модуля соединена с первым трубопроводом отвода проникшей газовой смеси на дальнейшую переработку или утилизацию, полость низкого давления второго мембранного модуля соединена вторым трубопроводом отвода проникшей газовой смеси с трубопроводом подачи исходной газовой смеси, отличающаяся тем, что она снабжена двумя дополнительными вакуум-компрессорами, причем первый дополнительный вакуум-компрессор установлен в первом трубопроводе отвода проникшей газовой смеси, второй вакуум-компрессор установлен во втором трубопроводе отвода проникшей газовой смеси, при этом каждый из мембранных модулей оснащен каналами продувки полостей низкого давления соответствующего мембранного модуля, выполненными с возможностью подачи части непроникшей в полости высокого давления соответствующего мембранного модуля газовой смеси в полость его низкого давления.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в каждом продувочном канале установлен дросселирующий элемент, например дюза.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй каналы продувки могут быть выполнены в самой конструкции соответствующего мембранного модуля.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй каналы продувки могут быть образованы трубопроводами, причем трубопровод первого канала продувки одним концом подключен к отводящему поток непроникшего газа трубопроводу из первого мембранного модуля и другим концом к полости его низкого давления, а трубопровод второго канала продувки подключен одним концом к трубопроводу подачи очищенной газовой смеси потребителю и другим концом с полостью низкого давления второго мембранного модуля.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она оснащена последовательно установленными в трубопроводе высокого давления газовой смеси холодильником, сепаратором и фильтром для очистки природного газа от конденсата и механических примесей.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что она снабжена блоком стабилизации конденсата, имеющим один вход и четыре выхода, при этом вход блока стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом отвода конденсата из сепаратора, первый выход блока стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом подачи потока газа стабилизации, подключенным к трубопроводу подачи исходной газовой смеси для повторной переработки, второй выход сообщен с трубопроводом сброса потока газовой смеси на утилизацию, третий выход сообщен с трубопроводом отвода стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, четвертый выход сообщен с трубопроводом отвода водного конденсата для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.