Установка для осушки природного газа
Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована для осушки природного газа перед его транспортировкой потребителю. Установка для осушки природного газа, содержащая два мембранных модуля с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, каналы продувки полостей низкого давления, компрессор, холодильник, сепаратор и трубопровод сброса. Полость высокого давления первого мембранного модуля с одной стороны сообщена с подводящим трубопроводом, а с другой стороны - с выходным трубопроводом, полость низкого давления первого мембранного модуля сообщена с одной стороны с первым каналом продувки, а с другой стороны - с первым трубопроводом отвода проникшего газового потока, подключенным к входу компрессора. Выход компрессора сообщен напорным трубопроводом, в котором последовательно установлены холодильник и сепаратор, с полостью высокого давления второго мембранного модуля, подключенной с другой стороны к трубопроводу отвода непроникшего газового потока. Полость низкого давления второго мембранного модуля сообщена вторым трубопроводом отвода проникшего газового потока с первым трубопроводом отвода проникшего газового потока и со вторым каналом продувки, обеспечивающим непрерывную подачу части непроникшего во втором мембранном модуле газового потока. Первое запорно-регулирующее устройство установлено во втором трубопроводе отвода проникшего газового потока, а второе запорно-регулирующее устройство установлено в трубопроводе сброса, соединенного со вторым трубопроводом отвода проникшего газового потока на участке между первым запорно-регулирующим устройством и вторым мембранным модулем. Первый канал продувки выполнен с возможностью обеспечения непрерывной подачи части непроникшего в первом мембранном модуле газового потока в полость его низкого давления, а трубопровод отвода непроникшего газового потока во втором мембранном модуле подключен к выходному трубопроводу.
Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована для осушки углеводородных газовых смесей, например, природного газа перед его транспортировкой потребителю.
Из описания к патенту RU 2119376 (см. фиг.2) известна установка для осушки природного газа, содержащая два мембранных модуля с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, каналы продувки полостей низкого давления, компрессор, холодильник, сепаратор и трубопровод сброса, при этом полость высокого давления первого мембранного модуля с одной стороны сообщена с подводящим трубопроводом, а с другой стороны - с выходным трубопроводом, полость низкого давления первого мембранного модуля сообщена с одной стороны с первым каналом продувки, а с другой стороны - с первым трубопроводом отвода проникшего газового потока, подключенным к входу компрессора, выход которого сообщен напорным трубопроводом, в котором последовательно установлены холодильник и сепаратор, с полостью высокого давления второго мембранного модуля, подключенной с другой стороны к трубопроводу отвода непроникшего газового потока, при этом полость низкого давления второго мембранного модуля сообщена вторым трубопроводом отвода проникшего газового потока с первым трубопроводом отвода проникшего газового потока и со вторым каналом продувки, обеспечивающим непрерывную подачу части непроникшего газового потока во втором мембранном модуле.
К недостатку известной установки следует отнести недостаточно высокую эффективность осушки газовой смеси.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение эффективности осушки и возможность вести осушку газовой смеси не только от воды, но и от тяжелых углеводородов, при этом осушаемая газовая смесь может иметь более высокое содержание исходной воды и тяжелых углеводородов.
Данный технический результат обеспечивается за счет того, что установка для осушки природного газа, содержащая два мембранных модуля с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, каналы продувки полостей низкого давления, компрессор, холодильник, сепаратор и трубопровод сброса, при этом полость высокого давления первого мембранного модуля с одной стороны сообщена с подводящим трубопроводом, а с другой стороны - с выходным трубопроводом, полость низкого давления первого мембранного модуля сообщена с одной стороны с первым каналом продувки, а с другой стороны - с первым трубопроводом отвода проникшего газового потока, подключенным к входу компрессора, выход которого сообщен напорным трубопроводом, в котором последовательно установлены холодильник и сепаратор, с полостью высокого давления второго мембранного модуля, подключенной с другой стороны к трубопроводу отвода непроникшего газового потока, при этом полость низкого давления второго мембранного модуля сообщена вторым трубопроводом отвода проникшего газового потока с первым трубопроводом отвода проникшего газового потока и со вторым каналом продувки, обеспечивающим непрерывную подачу части непроникшего газового потока во втором мембранном модуле, снабжена двумя запорно-регулирующими устройствами, первое запорно-регулирующее устройство установлено во втором трубопроводе отвода проникшего газового потока, второе запорно-регулирующее устройство установлено в трубопроводе сброса, соединенного со вторым трубопроводом отвода проникшего газового потока на участке между первым запорно-регулирующим устройством и вторым мембранным модулем, при этом первый канал продувки выполнен с возможностью обеспечения непрерывной подачи части непроникшего в первом мембранном модуле газового потока в полость его низкого давления, а трубопровод отвода непроникшего во втором мембранном модуле газового потока подключен к выходному трубопроводу.
Установка может содержать в каналах продувки по дросселирующему элементу, выполненному, например, в виде дюзы.
Установка может быть снабжена дополнительным сепаратором и двумя фильтрами, при этом дополнительный сепаратор и первый фильтр последовательно расположены в подводящем трубопроводе, а второй фильтр установлен в трубопроводе между сепаратором и вторым мембранным модулем.
Установка может быть снабжена дополнительными мембранными модулями, при этом к каждому из мембранных модулей параллельно подключен, по крайней мере, один дополнительный мембранный модуль с образованием мембранного газоразделительного блока.
В каждом мембранном модуле установки мембрана может быть выполнена в виде полупроницаемых полых волокон.
Установка может быть снабжена блоком стабилизации конденсата, имеющего два входа и четыре выхода, при этом каждый из входов блока стабилизации конденсата подключен к трубопроводу отвода конденсата из соответствующего сепаратора, первый выход блока стабилизации конденсата подключен к трубопроводу подачи потока газа стабилизации, подсоединенному ко второму трубопроводу отвода проникшего газового потока, второй выход подключен к трубопроводу отвода потока газовой смеси на утилизацию, третий выход подключен к трубопроводу 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 цель поддержания пластового давления либо на утилизацию.
На фиг. представлена схема установки для осушки природного газа.
Установка для осушки природного газа содержит два мембранных модуля 1 и 2 с полостями 3 и 4 высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой Мембраной 5, каналы 6 и 7 продувки полостей 4 низкого давлениия, компрессор 8, холодильник 9, сепаратор 10 и трубопровод 11 сброса. Полость 3 высокого давления первого мембранного модуля 1 с одной стороны сообщена с подводящим трубопроводом 12, а с другой стороны - с выходным трубопроводом 13. Полость 4 низкого давления первого мембранного модуля 1 сообщена с одной стороны с первым каналом 6 продувки, а с другой стороны с первым трубопроводом 14 отвода проникшего газового потока, подключенного к входу компрессора 8, выход которого сообщен напорным трубопроводом 15, в котором последовательно установлены холодильник 9 и сепаратор 10, с полостью 3 высокого давления второго мембранного модуля 2, подключенной с другой стороны к трубопроводу 16 отвода непроникшего газового потока. Полость 4 низкого давления второго мембранного модуля 2 сообщена вторым трубопроводом 17 отвода проникшего газового потока с первым трубопроводом 14 отвода проникшего газового потока и со вторым каналом 7 продувки, обеспечивающим непрерывную подачу части непроникшего во втором мембранном модуле 2 газового потока. Данная установка также снабжена двумя запорно-регулирующими устройствами 18 и 19, при этом первое запорно-регулирующее устройство 18 установлено во втором трубопроводе 17 отвода проникшего газового потока, второе запорно-регулирующее устройство 19 установлено в трубопроводе 11 сброса, соединенного со вторым трубопроводом 17 отвода проникшего газового потока на участке между первым запорно-регулирующим устройством 18 и вторым мембранным модулем 2. Первый канал 6 продувки выполнен с возможностью обеспечения непрерывной подачи части непроникшего в первом мембранном модуле 1 газового потока в полость 4 его низкого давления, а трубопровод 16 отвода непроникшего во втором мембранном модуле 2 газового потока подключен к выходному трубопроводу 13.
Установка может содержать в каналах 6 и 7 продувки по дросселирующему элементу 20, выполненному, например, в виде дюзы.
Установка может быть снабжена дополнительным сепаратором 21 и двумя фильтрами 22 и 23, при этом дополнительный сепаратор 21 и первый фильтр 22 последовательно расположены в подводящем трубопроводе 12, а второй фильтр 23 установлен в напорном трубопроводе 15 между сепаратором 10 и вторым мембранным модулем 2.
Установка может быть снабжена дополнительными мембранными модулями (на фиг. не показано), при этом к каждому из мембранных модулей 1 и 2 параллельно подключен по крайней мере один дополнительный мембранный модуль с образованием мембранного газоразделительного блока.
В каждом мембранном модуле 1 и 2 мембрана может быть выполнена в виде полупроницаемых полых волокон.
Установка может быть снабжена блоком 24 стабилизации конденсата, имеющего два входа 25 и 26 и четыре выхода 27, 28, 29 и 30, при этом каждый из входов 25 и 26 блока 24 стабилизации конденсата подключен к трубопроводам 31 и 32 отвода конденсата из соответствующего сепаратора 21 и 10, первый выход 27 блока 24 стабилизации конденсата подключен к трубопроводу 33 подачи потока газа стабилизации, подсоединенному ко второму трубопроводу 17 отвода проникшего газового потока, второй выход 28 подключен к трубопроводу 34 отвода потока газовой смеси на утилизацию, третий выход 29 подключен к трубопроводу 35 отвода стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, четвертый выход 30 сообщен с трубопроводом отвода 36 водного конденсата для закачки его в пласт с цель поддержания пластового давления либо на утилизацию.
Установка работает следующим образом.
Сырьевой природный газ по подводящему трубопроводу 12 подается в полость 3 высокого давления первого мембранного модуля 1. Для предварительного осушения и очистки от механических примесей природного газа могут быть использованы установленные в подводящем трубопроводе 12 сепаратор 21 и фильтр 22. В первом мембранном модуле 1 на мембране 5 происходит разделение, природного газа, на два потока, а именно, на газовый поток, проникший через мембрану 5, и на непроникший газовый поток, при этом непроникший газовый поток практически не содержит влаги. Из полости 3 высокого давления первого мембранного модуля 1 непроникший через мембрану 5 газовый поток поступает в выходной трубопровод 13, по которому он направляется к потребителю. Из полости 4 низкого давления первого мембранного модуля 1 газовый поток с большим содержанием влаги подается по первому трубопроводу 14 отвода проникшего газового потока на вход компрессора 8, при этом полость 4 продувается путем непрерывной подачи по каналу 6 части непроникшего в первом мембранном модуле 1 газового потока. С выхода компрессора 8 газовый поток по напорному трубопроводу 15 направляется в холодильник 9 и далее в сепаратор 10, где происходит отделение влаги от газового потока. Далее газовый поток через фильтр 23 поступает в полость 3 высокого давления второго мембранного модуля 2. Из полости 3 высокого давления второго мембранного модуля 2 непроникший через мембрану 5 газовый поток направляется по трубопроводу 16 отвода в выходной трубопровод 13. Из полости 4 низкого давления второго мембранного модуля 2 газовый поток с большим содержанием влаги подается по второму трубопроводу 17 через открытое запорно-регулирующее устройство 18 в первый трубопровод 14 отвода проникшего газового потока, при этом запорно-регулирующее устройство 19, установленное в трубопроводе 11 сброса, закрыто. В случае снижения качества осушаемого природного газа из-за переизбытка влаги в газом потоке, проникшем во втором мембранном модуле 2, периодически осуществляют его сброс по трубопроводу 11, при этом на короткое время закрывают запорно-регулирующее устройство 18 и открывают запорно-регулирующее устройство 19. В результате этого происходит снижение содержания влаги в проникшем в мембранном модуле 2 газовом потоке. Продувка полости 4 низкого давления второго мембранного модуля 2 осуществляется путем подачи по каналу 7 части непроникшего во втором мембранном модуле 2 газового потока. Дросселирующие элементы 20, например, дюзы, установленные в каналах 6 и 7, обеспечивают необходимый расход газового потока, идущего на продувку.
При наличии в установке блока 24 стабилизации конденсата на его входы 25 и 26 по трубопроводам 31 и 32 поступает конденсат из сепараторов 21 и 10. С выхода 27 по трубопроводу 33 во второй трубопровод 17 отвода проникшего газового потока поступает поток газа стабилизации. С выхода 28 по трубопроводу 34 осуществляют отвод потока газовой смеси на утилизацию. По трубопроводу 35, подключенному к третьему выходу 29, осуществляют отвод стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, а по трубопроводу 36, подключенному к четвертому выходу 30, производят отвод водного конденсата из блока 24 стабилизации конденсата для закачки его в пласт с цель поддержания пластового давления либо на утилизацию.
Продувка полости 4 низкого давления мембранного модуля 1 продуктовым осушенным газовым потоком, непроникшим в модуле 1, и обеспечение возможности периодического сброса некондиционного газового потока из низко напорного второго трубопровода 17 отвода проникшего газового потока позволили направить осушенный во втором мембранном модуле 2 газовый поток также в выходной трубопровод для потребителя, что привело к повышению эффективности осушки газа в установке. Кроме того, это дало возможность вести осушку смеси газов не только от воды, но и от тяжелых углеводородов, при этом осушаемая смесь газов может иметь более высокое содержание исходной воды и тяжелых углеводородов.
1. Установка для осушки природного газа, содержащая два мембранных модуля с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, каналы продувки полостей низкого давления, компрессор, холодильник, сепаратор и трубопровод сброса, при этом полость высокого давления первого мембранного модуля с одной стороны сообщена с подводящим трубопроводом, а с другой стороны - с выходным трубопроводом, полость низкого давления первого мембранного модуля сообщена с одной стороны с первым каналом продувки, а с другой стороны - с первым трубопроводом отвода проникшего газового потока, подключенным к входу компрессора, выход которого сообщен напорным трубопроводом, в котором последовательно установлены холодильник и сепаратор, с полостью высокого давления второго мембранного модуля, подключенной с другой стороны к трубопроводу отвода непроникшего газового потока, при этом полость низкого давления второго мембранного модуля сообщена вторым трубопроводом отвода проникшего газового потока с первым трубопроводом отвода проникшего газового потока и со вторым каналом продувки, обеспечивающим непрерывную подачу части непроникшего газового потока во втором мембранном модуле, отличающаяся тем, что снабжена двумя запорно-регулирующими устройствами, первое запорно-регулирующее устройство установлено во втором трубопроводе отвода проникшего газового потока, второе запорно-регулирующее устройство установлено в трубопроводе сброса, соединенном со вторым трубопроводом отвода проникшего газового потока на участке между первым запорно-регулирующим устройством и вторым мембранным модулем, при этом первый канал продувки выполнен с возможностью обеспечения непрерывной подачи части непроникшего в первом мембранном модуле газового потока в полость его низкого давления, а трубопровод отвода непроникшего во втором мембранном модуле газового потока подключен к выходному трубопроводу.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в каналах продувки установлено по дросселирующему элементу, выполненному, например, в виде дюзы.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным сепаратором и двумя фильтрами, при этом дополнительный сепаратор и первый фильтр последовательно установлены в подводящем трубопроводе, а второй фильтр установлен в трубопроводе между сепаратором и вторым мембранным модулем.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что снабжена дополнительными мембранными модулями, при этом к каждому из мембранных модулей параллельно подключен, по крайней мере, один дополнительный мембранный модуль с образованием мембранного газоразделительного блока.
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в каждом мембранном модуле мембрана выполнена в виде полупроницаемых полых волокон.
6. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена блоком стабилизации конденсата, имеющего два входа и четыре выхода, при этом каждый из входов блока стабилизации конденсата подключен к трубопроводу отвода конденсата из соответствующего сепаратора, первый выход блока стабилизации конденсата подключен к трубопроводу подачи потока газа стабилизации, подсоединенному ко второму трубопроводу отвода проникшего газового потока, второй выход подключен к трубопроводу отвода потока газовой смеси на утилизацию, третий выход подключен к трубопроводу 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.
