Установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа

Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована для получения топлива, используемого для приводов компрессорных станций и в теплоэлектроэнергетики, в частности, на газопоршневых и газотурбинных электростанциях. Установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа содержит компрессор и мембранный модуль 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 через сепаратор и фильтр с полостью высокого давления мембранного модуля с одной из ее сторон, другая сторона которой сообщена трубопроводом отвода подготовленного топливного газа потребителю. Полость низкого давления мембранного модуля сообщена с трубопроводом отвода проникшей газовой смеси. Установка снабжена каналом, выполненным с возможностью непрерывной подачи части непроникшей в полости высокого давления газовой смеси мембранного модуля в его полость низкого давления для ее продувки, и дополнительно - компрессором, сепаратором, фильтром и мембранным модулем. Вход дополнительного компрессора сообщен с трубопроводом отвода проникшей газовой смеси, а выход сообщен дополнительным трубопроводом высокого давления через дополнительные сепаратор и фильтр с полостью высокого давления дополнительного мембранного модуля с одной из ее сторон, с другой стороны полость высокого давления дополнительного мембранного модуля сообщена дополнительным трубопроводом отвода непроникшей газовой смеси с трубопроводом высокого давления газовой смеси на участке между фильтром и мембранным модулем. Полость низкого давления дополнительного мембранного модуля подключена к дополнительному трубопроводу отвода проникшей газовой смеси.

Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована для получения топлива, используемого для приводов компрессорных станций и в теплоэлектроэнергетики, в частности, на газопоршневых и газотурбинных электростанциях.

На сайте www.grasys.ru (с.6) представлена установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа, содержащая компрессор и мембранный модуль 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 через сепаратор и фильтр с полостью высокого давления мембранного модуля с одной из ее сторон, другая сторона которой сообщена трубопроводом отвода подготовленного топливного газа потребителю, при этом полость низкого давления мембранного модуля сообщена с трубопроводом отвода проникшей газовой смеси.

К недостаткам известной установки следует отнести недостаточно высокую эффективность газоразделения и производительность установки.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности газоразделения и производительности.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа, содержащая компрессор и мембранный модуль 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 через сепаратор и фильтр с полостью высокого давления мембранного модуля с одной из ее сторон, другая сторона которой сообщена трубопроводом отвода подготовленного топливного газа потребителю, при этом полость низкого давления мембранного модуля сообщена с трубопроводом отвода проникшей газовой смеси, снабжена каналом, выполненным с возможностью непрерывной подачи части непроникшей в полости высокого давления газовой смеси мембранного модуля в его полость низкого давления для ее продувки, и дополнительно - компрессором, сепаратором, фильтром и мембранным модулем с полостями высокого и низкого давления, разделенными мембраной, причем вход дополнительного компрессора сообщен с трубопроводом отвода проникшей газовой смеси, а выход сообщен дополнительным трубопроводом высокого давления через дополнительные сепаратор и фильтр с полостью высокого давления дополнительного мембранного модуля, с другой стороны полость высокого давления дополнительного мембранного модуля сообщена дополнительным трубопроводом отвода непроникшей газовой смеси с трубопроводом высокого давления газовой смеси на участке между фильтром и мембранным модулем, а полость низкого давления дополнительного мембранного модуля подключена к дополнительному трубопроводу отвода проникшей газовой смеси. В канале для продувки может быть установлен дросселирующий элемент, например, дюза. Канал для продувки может быть выполнен в самой конструкции мембранного модуля или образован с помощью трубопроводов.

Кроме того, установка может быть снабжена двумя холодильниками, первый из которых установлен в трубопроводе высокого давления между компрессором и сепаратором, а второй - в дополнительном трубопроводе высокого давления между дополнительным компрессором и дополнительным сепаратором. Установка также может быть снабжена блоком стабилизации конденсата, имеющего два входа и четыре выхода, причем первый вход блока стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом отвода конденсата из сепаратора, а второй вход сообщен с трубопроводом отвода конденсата из дополнительного сепаратора, при этом первый выход блока стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом подачи потока газа стабилизации, подключенным к трубопроводу отвода проникшей 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 фигуре представлена схема установки подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа.

Установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа содержит компрессор 1 и мембранный модуль 2 с полостями 3 и 4 высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной 5, вход компрессора 1 сообщен с трубопроводом 6 подачи исходной газовой смеси, а выход сообщен трубопроводом 7 высокого давления газовой смеси через сепаратор 8 и фильтр 9 с полостью 3 высокого давления мембранного модуля 2 с одной из ее сторон, другая сторона которой сообщена трубопроводом 10 отвода подготовленного топливного газа потребителю, при этом полость 4 низкого давления мембранного модуля 1 сообщена с трубопроводом 11 отвода проникшей газовой смеси, при этом установка снабжена каналом 12, выполненным с возможностью непрерывной подачи части непроникшей в полости 3 высокого давления газовой смеси мембранного модуля 1 в его полость 4 низкого давления для ее продувки, и дополнительно - компрессором 13, сепаратором 14, фильтром 15 и мембранным модулем 16 с полостями 17 и 18 высокого и низкого давления, разделенными мембраной 19, причем вход дополнительного компрессора 13 сообщен с трубопроводом 11 отвода проникшей газовой смеси, а выход сообщен дополнительным трубопроводом 20 высокого давления через дополнительные сепаратор 14 и фильтр 15 с полостью 17 высокого давления дополнительного мембранного модуля 16 с одной из ее сторон, с другой стороны полость 17 высокого давления дополнительного мембранного модуля 16 сообщена дополнительным трубопроводом 21 отвода непроникшей газовой смеси с трубопроводом 7 высокого давления газовой смеси на участке между фильтром 9 и мембранным модулем 2, а полость 18 низкого давления дополнительного мембранного модуля 16 подключена к дополнительному трубопроводу 22 отвода проникшей газовой смеси. В канале 12 для продувки может быть установлен дросселирующий элемент 23, например, дюза. Канал 12 для продувки может быть выполнен в самой конструкции мембранного модуля 2 или образован с помощью трубопроводов. Установка может быть снабжена двумя холодильниками 24 и 25, первый холодильник 24 установлен в трубопроводе 7 высокого давления между компрессором 1 и сепаратором 8, а второй холодильник 25 в дополнительном трубопроводе 20 высокого давления между дополнительным компрессором 13 и дополнительным сепаратором 14. Установка также может быть снабжена блоком 26 стабилизации конденсата, имеющего два входа 27 и 28 и четыре выхода 29, 30, 31 и 32, причем первый вход 27 блока 26 стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом 33 отвода конденсата из сепаратора 8, а второй вход 28 сообщен с трубопроводом 34 отвода конденсата из дополнительного сепаратора 14, при этом первый выход 29 блока 26 стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом 35 подачи потока газа стабилизации, подключенным к трубопроводу 11 отвода проникшей газовой смеси для повторной переработки, второй выход 30 сообщен с трубопроводом 36 сброса потока газовой смеси на утилизацию, третий выход 31 сообщен с трубопроводом 37 отвода стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, четвертый выход 32 сообщен с трубопроводом 38 отвода водного конденсата для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.

Установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа работает следующим образом.

Исходная газовая смесь (природный или попутный нефтяной газ) подается по трубопроводу 6 на вход компрессора 1. С выхода компрессора 1 компримированный газ по трубопроводу 7 высокого давления направляется через холодильник 24, сепаратор 8, фильтр 9 в полость 3 высокого давления мембранного модуля 2. В сепараторе 8 и фильтре 9 происходит предварительная очистка газовой смеси от конденсата воды и тяжелых углеводородов и механических примесей. Поток газовой смеси в мембранном модуле 2 разделяется на два потока - на поток непроникший через мембрану 5 и на поток проникший через мембрану 5. Поток газовой смеси непроникший через мембрану 5 с низким содержанием паров воды и тяжелых углеводородов направляется по трубопроводу 10 потребителю, при этом часть непроникшей газовой смеси непрерывно по каналу 12 отводится в полость 4 низкого давления для ее продувки, что повышает Эффективность газоразделения в мембранном модуле 2. Дросселирующий элемент 23, например, дюза, обеспечивает отбор строго определенной части непроникшей в полости 3 высокого давления газовой смеси. Из полости 4 низкого давления газовая смесь с повышенным содержанием паров воды и тяжелых углеводородов по трубопроводу 11 поступает на вход дополнительного компрессора 13, который с одной стороны компримирует газовую смесь с другой стороны понижает давление в полости 4 низкого давления мембранного модуля 2, обеспечивая тем самым необходимое соотношение давлений на мембране 5, которое близко к оптимальному значению для эффективного газоразделения. От дополнительного компрессора 13 газовая смесь по дополнительному трубопроводу 20 высокого давления через дополнительные холодильник 25, сепаратор 14 и фильтр 15 поступает в полость 17 высокого давления дополнительного мембранного модуля 16, в котором газовая смесь разделяется на два потока, поток газовой смеси непроникшей через мембрану 19 и поток газовой смеси проникшей через мембрану 19. Поток непроникшей газовой смеси по трубопроводу 21 с повышенным содержанием метана отводится в трубопровод 7 высокого давления на его участке между фильтром 9 и мембранным модулем 2, а проникший поток газовой смеси с большим содержанием паров воды и низким содержанием тяжелых углеводородов по трубопроводу 22 отводят на утилизацию.

При оснащении установки блоком 26 стабилизации конденсата на его входы 27 и 28 по трубопроводам 33 и 34 от сепаратора 8 и дополнительного сепаратора 14 поступает конденсат. В блоке 27 стабилизации конденсата разделяется на четыре потока. С первого выхода 29 блока 26 стабилизации конденсата выходит поток газа стабилизации, который по трубопроводу 35 поступает в трубопровод 11 отвода проникшей газовой смеси. Со второго выхода 30 блока 26 стабилизации конденсата по трубопроводу 36 осуществляется сброс потока газовой смеси на утилизацию. С третьего выхода 31 по трубопроводу 37 производится отвод стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, а с четвертого выхода 32 по трубопроводу 38 отводится водный конденсат, который может быть использован для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.

Таким образом, снабжение установки каналом 12, выполненным с возможностью непрерывной подачи части непроникшей в полости 3 высокого давления газовой смеси мембранного модуля 1 в его полость 4 низкого давления для ее продувки, и дополнительно - компрессором 13, сепаратором 14, фильтром 15 и мембранным модулем 16 с полостями 17 и 18 высокого и низкого давления, разделенными мембраной 19, причем вход дополнительного компрессора 13 сообщен с трубопроводом 11 отвода проникшей газовой смеси, а выход сообщен дополнительным трубопроводом 20 высокого давления через дополнительные сепаратор 14 и фильтр 15 с полостью 17 высокого давления дополнительного мембранного модуля 16 с одной из ее сторон, с другой стороны полость 17 высокого давления дополнительного мембранного модуля 16 сообщена дополнительным трубопроводом 21 отвода непроникшей газовой смеси с трубопроводом 7 высокого давления газовой смеси на участке между фильтром 9 и мембранным модулем 2, а полость 18 низкого давления дополнительного мембранного модуля 16 подключена к дополнительному трубопроводу 22 отвода проникшей газовой смеси, позволяет повысить эффективность газоразделения, снизить потери подготовляемого газа, что ведет, к повышению производительности установки.

1. Установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа, содержащая компрессор и мембранный модуль 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 через сепаратор и фильтр с полостью высокого давления мембранного модуля с одной из ее сторон, другая сторона которой сообщена трубопроводом отвода подготовленного топливного газа потребителю, при этом полость низкого давления мембранного модуля сообщена с трубопроводом отвода проникшей газовой смеси, отличающаяся тем, что она снабжена каналом, выполненным с возможностью непрерывной подачи части непроникшей в полости высокого давления газовой смеси мембранного модуля в его полость низкого давления для ее продувки, и дополнительно - компрессором, сепаратором, фильтром и мембранным модулем, причем вход дополнительного компрессора сообщен с трубопроводом отвода проникшей газовой смеси, а выход сообщен дополнительным трубопроводом высокого давления через дополнительные сепаратор и фильтр с полостью высокого давления дополнительного мембранного модуля с одной из ее сторон, с другой стороны полость высокого давления дополнительного мембранного модуля сообщена дополнительным трубопроводом отвода непроникшей газовой смеси с трубопроводом высокого давления газовой смеси на участке между фильтром и мембранным модулем, а полость низкого давления дополнительного мембранного модуля подключена к дополнительному трубопроводу отвода проникшей газовой смеси.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в канале для продувки может быть установлен дросселирующий элемент, например, дюза.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что канал для продувки выполнен в самой конструкции мембранного модуля или образован с помощью трубопроводов.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена двумя холодильниками, первый из которых установлен в трубопроводе высокого давления между компрессором и сепаратором, а второй - в дополнительном трубопроводе высокого давления между дополнительным компрессором и дополнительным сепаратором.

5. Установка по п.2, отличающаяся тем, что она снабжена блоком стабилизации конденсата, имеющего два входа и четыре выхода, причем первый вход блока стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом отвода конденсата из сепаратора, а второй вход сообщен с трубопроводом отвода конденсата из дополнительного сепаратора, при этом первый выход блока стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом подачи потока газа стабилизации, подключенным к трубопроводу отвода проникшей 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.