Устройство для подготовки попутных нефтяных газов

Устройство для подготовки попутных нефтяных газов относится к устройствам для низкотемпературной обработки газов и может быть применено для подготовки нефтяного попутного газа перед его транспортировкой потребителям.

Техническим эффектом предлагаемого технического решения является одновременная очистка попутного нефтяного газа от влаги и тяжелых углеводородов без применения адсорберов с максимальным использованием внутренних тепловых ресурсов устройства за счет устройства для подготовки попутных нефтяных газов которое содержит газовый контур, и переключаемые вымораживатели при этом оно дополнительно содержит холодильный контур и контур циркуляции теплоносителя, а газовый контур содержит последовательно соединенные, охлаждаемый контур рекуператора, сепаратор первой ступени, параллельно подключенные вымораживатели, параллельно подключенные сепараторы второй ступени, нагреваемый контур подогревателя, нагреваемый контур рекуператора; холодильный контур выполнен замкнутым и содержит последовательно соединенные, ресивер для хладагента, компрессор, маслоотделитель, конденсатор воздушного охлаждения, охлаждаемый контур теплообменника-конденсатора, промежуточный ресивер и дроссель, при этом к выходу для хладагента из маслоотделителя дополнительно последовательно подсоединены, теплообменные контура вымораживателей, теплообменные контура сепараторов второй ступени и сборник хладагента, соединенный с ресивером для хладагента, а ресивер для хладагента дополнительно соединен с теплообменными контурами сепараторов второй ступени; контур циркуляции теплоносителя выполнен замкнутым и содержит последовательно соединенные, емкость для теплоносителя, насос, нагреваемый контур теплообменника-конденсатора и охлаждаемый контур подогревателя; газовый контур дополнительно содержит датчики, расположенные на входах вымораживателей и на выходах сепараторов второй ступени.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПОПУТНЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ

F25J3/08

B01D53/26

Устройство для подготовки попутных нефтяных газов относится к устройствам для низкотемпературной обработки газов и может быть применено для подготовки нефтяного попутного газа перед его транспортировкой потребителям.

Известна «УСТАНОВКА ОСУШКИ ГАЗА» по патенту RU 2412746 от 04.02.2009, опубликован 10.08.2010, МПК B01D 53/26, содержащая соединенный с входным трубопроводом влагоотделитель предварительной сепарации влаги, влагоотделитель дополнительной сепарации влаги, вихревую трубу, эжектор и теплообменный аппарат, при этом влагоотделитель предварительной сепарации влаги связан с входом вихревой трубы через активное сопло эжектора, выход вихревой трубы с горячим потоком газа через теплообменный аппарат соединен с пассивным соплом эжектора, а выход вихревой трубы с холодным потоком газа последовательно связан через влагоотделитель дополнительной сепарации влаги и теплообменный аппарат с выходным трубопроводом; снабжена вторым влагоотделителем дополнительной сепарации влаги, установленным параллельно с первым влагоотделителем дополнительной сепарации влаги между выходом вихревой трубы с холодным потоком газа и теплообменным аппаратом, приборами для измерения перепада давлений, которыми оснащены оба влагоотделителя дополнительной сепарации влаги, запорными устройствами, размещенными на входах влагоотделителей дополнительной сепарации, соединяющими их соответственно с выходом вихревой трубы с холодным потоком газа и выходом пассивного сопла эжектора, а также запорными устройствами, размещенными на выходах влагоотделителей дополнительной сепарации, соединяющими их соответственно с теплообменным аппаратом и выходом вихревой трубы с горячим потоком газа.

Принципиальным отличием является использование вихревой трубы для получения тепла/холода, необходимого в процессе. Эффективная работа вихревой трубы возможна при достаточно высоких давлениях газовой фазы, что сопряжено со значительными энергозатратами на ее компримирование. В свою очередь повышение давления газовой смеси способствует образованию газогидратов, что приводит к технологическим трудностям процесса оттаивания.

Наиболее близким по технической сути, является «БЛОК ОСУШКИ ГАЗА» по а.с. SU 1143448 от 26.08.1983, опубликован 07.03.1985, МПК B01D 53/26, F25J 3/08, включающий последовательно установленные входную газовую магистраль, камеру охлаждения, циклично переключаемые вымораживатели и адсорберы, при этом с

целью снижения энергозатрат путем уменьшения влагосодержания в осушаемом газе в период осушки холодом, вход вымораживателя в режиме оттаивания подключен к входной газовой магистрали, а выход - к входу камеры охлаждения, выход которой через вымораживатель в режиме осушки подключен к адсорберу в адсорбционном режиме, при этом вымораживатель. в режиме осушки подключен к камере охлаждения.

Задачей предлагаемого технического решения является одновременная очистка попутного нефтяного газа от влаги и тяжелых углеводородов без применения адсорберов с максимальным использованием внутренних тепловых ресурсов устройства.

Поставленная задача решена за счет устройства для подготовки попутных нефтяных газов которое содержит газовый контур, и переключаемые вымораживатели при этом оно дополнительно содержит холодильный контур и контур циркуляции теплоносителя, а газовый контур содержит последовательно соединенные, охлаждаемый контур рекуператора, сепаратор первой ступени, параллельно подключенные вымораживатели, параллельно подключенные сепараторы второй ступени, нагреваемый контур подогревателя, нагреваемый контур рекуператора; холодильный контур выполнен замкнутым и содержит последовательно соединенные, ресивер для хладагента, компрессор, маслоотделитель, конденсатор воздушного охлаждения, охлаждаемый контур теплообменника-конденсатора, промежуточный ресивер и дроссель, при этом к выходу для хладагента из маслоотделителя дополнительно последовательно подсоединены, теплообменные контура вымораживателей, теплообменные контура сепараторов второй ступени и сборник хладагента, соединенный с ресивером для хладагента, а ресивер для хладагента дополнительно соединен с теплообменными контурами сепараторов второй ступени; контур циркуляции теплоносителя выполнен замкнутым и содержит последовательно соединенные, емкость для теплоносителя, насос, нагреваемый контур теплообменника-конденсатора и охлаждаемый контур подогревателя; газовый контур дополнительно содержит датчики, расположенные на входах вымораживателей и на выходах сепараторов второй ступени.

Устройство для подготовки попутных нефтяных газов изображено на фиг.1, где газовый контур 1, рекуператор 2, сепаратор 3 первой ступени, вымораживатель 4, вымораживатель 5, сепаратор 6 второй ступени, сепаратор 7 второй ступени, отвод 8 влаги, подогреватель 9, холодильный контур 10, ресивер 11 для хладагента, компрессор 12, маслоотделитель 13, конденсатор 14 воздушного охлаждения, теплообменник-конденсатор 15, промежуточный ресивер 16, сборник 17 хладагента, контур 18 циркуляции теплоносителя, емкость 19 для теплоносителя, насос 20, датчики 21, отвод 22 жидких углеводородов, дроссель 23.

Устройство для подготовки попутных нефтяных газов содержит газовый контур 1, холодильный контур 10 и контур 18 циркуляции теплоносителя.

Газовый контур 1 содержит последовательно соединенные трубопроводом, охлаждаемый контур рекуператора 2, сепаратор 3 первой ступени, вымораживатели 4 и 5, сепараторы 6 и 7 второй ступени, нагреваемый контур подогревателя 9, нагреваемый контур рекуператора 2, при этом сепаратор 6 подключен к вымораживателю 4, а сепаратор 7 подключен к вымораживателю 5. Вымораживатели 4 и 5 подключены входами теплообменных контуров к сепаратору 3 первой ступени параллельно с возможностью переключения подачи газа от сепаратора 3 либо на вымораживатель 4, либо на вымораживатель 5 для обеспечения их попеременной работы. Переключение между вымораживателями 4 и 5 осуществляется, например, по сигналу от датчиков 21 расположенных на входах вымораживателей 4, 5 и на выходах сепараторов 6, 7 второй ступени.

Холодильный контур 10 содержит последовательно соединенные трубопроводом в замкнутый контур, ресивер 11 для хладагента, компрессор 12, маслоотделитель 13, конденсатор 14 воздушного охлаждения, охлаждаемый контур теплообменника-конденсатора 15, промежуточный ресивер 16, дроссель 23. К выходу для хладагента из маслоотделителя 13 дополнительно последовательно подсоединены, теплообменные контура вымораживателей 4 и 5, теплообменные контура сепараторов 6 и 7 второй ступени и сборник 17 хладагента, соединенный с ресивером 11 для хладагента. Картер компрессора 12 соединен с маслоотводом маслоотделителя 13. Ресивер 11 для хладагента дополнительно соединен с теплообменными контурами сепараторов 6 и 7 второй ступени.

Контур 18 циркуляции теплоносителя содержит последовательно соединенные трубопроводом в замкнутый контур, емкость 19 для теплоносителя, насос 20, нагреваемый контур теплообменника-конденсатора 15 и нагреваемый контур подогревателя 9.

Нефтяной попутный газ от сепаратора нефти поступает в охлаждаемый контур рекуператора 2, где охлаждается потоком газа, проходящем в нагреваемом контуре рекуператора 2 до +510°C, в результате чего из нефтяного попутного газа частично выпадает влага (конденсат). Нефтяной попутный газ с конденсатом поступает в сепаратор 3 первой ступени, где газ отделяется от конденсата. Из сепаратора 3 нефтяной попутный газ поступает в один из вымораживателей 4 или 5, работающий в режиме вымораживания, где охлаждается до температуры -40°C фреоном, кипящим в трубах теплообменното контура данного вьмораживателя. При охлаждении из газа выпадают вода, которая замерзает на трубах вымораживателя 4 или 5 и конденсат углеводородов (СУГ). Нефтяной попутный газ вместе с конденсатом углеводородов направляется в сепаратор 6 или 7, где потоки разделяются и конденсат углеводорода удаляется через отвод 22. Газ из сепаратора 6 или 7 подается в нагреваемый контур подогревателя 9, где подогревается теплоносителем до температуры -30°C и направляется в нагреваемый контур рекуператора 2, где нагревается до +1020°C, охлаждая входной нефтяной попутный газ, и направляется потребителю. Второй вымораживатель в это время работает в режиме оттаивания, и намороженная в нем влага плавится и стекает в сепаратор 6 или 7, откуда удаляется по отводу 8. Переключение вымораживателей 4 или 5 из режима вымораживания в режим оттаивания и наоборот осуществляется по команде датчиков 21 перепада давления, температуры на входах вымораживателей 4, 5 и на выходах сепараторов 6, 7 второй ступени или же по определенным промежуткам времени. Применение параллельно подключенных вымораживателей, с возможностью их попеременной работы, позволяет чередовать режимы работы вымораживателей, а значит проводить осушку нефтяного попутного газа не прерывая работы устройства для оттаивания замершей в вымораживателях влаги (конденсата), что в значительной степени оптимизирует процесс работы устройства.

Применение параллельно установленных и попеременно включающихся в работу вымораживателей и параллельно подключенных к ним сепараторов второй ступени позволяет применять в качестве хладагента фреон, за счет чего в вымораживателях достигается температура до -40С. Достижение такой температуры позволяет одновременно сконденсировать воду и тяжелые углеводороды и удалить их из попутного нефтяного газа без применения адсорберов.

В холодильном контуре 10 газообразный фреон из ресивера 11 для хладагента направляется в компрессор 12, где сжимается. Сжатый фреон поступает в маслоотделитель 13, где от фреона отделяется масло, которое возвращается в картер компрессора 12. Далее часть сжатого фреона направляется в теплообменный контур вымораживателя 4 или 5, который находится в режиме оттаивания, конденсируется в нем, отдавая тепло и, проходя теплообменный контур сепаратора 6 или 7, в жидком виде через сборник 17 хладагента поступает в ресивер 11.

Другая часть фреона идет на вымораживание установки и поступает в конденсатор воздушного охлаждения 14, затем - в охлаждаемый контур теплообменника-конденсатора 15, где отдает тепло промежуточному теплоносителю, после чего жидкий фреон поступает в промежуточный ресивер 16. Выходя из ресивера 16, фреон проходит через дроссель 23, где дросселируется, при этом охлажается и часть фреона вскипает.

Далее парожидкостная смесь поступает в ресивер 11, откуда жидкий фреон с температурой -45-40 поступает в теплообменный контур сепаратора 6 или 7, затем - в теплообменный контур вымораживателя 4 или 5, где часть фреона вскипает, отдавая холод нефтяному попутному газу. Парожидкостная смесь поступает в ресивер 11. Цикл повторяется. Проходя через теплообменный контур сепаратора 6 или 7, фреон обеспечивает поддержание в нем температуры сепарируемого газа -40С для предотвращения перехода сжиженных тяжелых углеводородов в парообразное состояние.

В контуре 18 циркуляции теплоносителя теплоноситель по трубопроводу из емкости 19 для теплоносителя через насос 20 поступает в нагреваемый контур теплообменника-конденсатора 15, где подогревается, забирая тепло конденсирующегося фреона. Из теплообменника-конденсатора 15 теплоноситель поступает в охлаждаемый контур подогревателя 9, где охлаждается осушенным газом, и снова поступает в емкость 19. Цикл повторяется.

Применение рекуператора, подогревателя, теплообменника-конденсатора позволяет осуществлять эффективный теплообмен между попутным нефтяным газом, теплоносителем и хладагентом внутри устройства, что делает возможным максимальное использование внутренних тепловых ресурсов устройства, а значит, уменьшает его энергопотребление.

Техническим эффектом предлагаемого технического решения является одновременная очистка попутного нефтяного газа от влаги и тяжелых углеводородов без применения адсорберов с максимальным использованием внутренних тепловых ресурсов устройства за счет устройства для подготовки попутных нефтяных газов которое содержит газовый контур, и переключаемые вымораживатели при этом оно дополнительно содержит холодильный контур и контур циркуляции теплоносителя, а газовый контур содержит последовательно соединенные, охлаждаемый контур рекуператора, сепаратор первой ступени, параллельно подключенные вымораживатели, параллельно подключенные сепараторы второй ступени, нагреваемый контур подогревателя, нагреваемый контур рекуператора; холодильный контур выполнен замкнутым и содержит последовательно соединенные, ресивер для хладагента, компрессор, маслоотделитель, конденсатор воздушного охлаждения, охлаждаемый контур теплообменника-конденсатора, промежуточный ресивер и дроссель, при этом к выходу для хладагента из маслоотделителя дополнительно последовательно подсоединены, теплообменные контура вымораживателей, теплообменные контура сепараторов второй ступени и сборник хладагента, соединенный с ресивером для хладагента, а ресивер для хладагента дополнительно соединен с теплообменными контурами сепараторов второй ступени; контур циркуляции теплоносителя выполнен замкнутым и содержит последовательно соединенные, емкость для теплоносителя, насос, нагреваемый контур теплообменника-конденсатора и охлаждаемый контур подогревателя; газовый контур дополнительно содержит датчики, расположенные на входах вымораживателей и на выходах сепараторов второй ступени.

1. Устройство для подготовки попутных нефтяных газов, содержащее газовый контур и переключаемые вымораживатели, отличающееся тем, что дополнительно содержит холодильный контур и контур циркуляции теплоносителя, а газовый контур содержит последовательно соединенные охлаждаемый контур рекуператора, сепаратор первой ступени, параллельно подключенные вымораживатели, параллельно подключенные сепараторы второй ступени, нагреваемый контур подогревателя, нагреваемый контур рекуператора.

2. Устройство для подготовки попутных нефтяных газов по п.1, отличающееся тем, что холодильный контур выполнен замкнутым и содержит последовательно соединенные ресивер для хладагента, компрессор, маслоотделитель, конденсатор воздушного охлаждения, охлаждаемый контур теплообменника-конденсатора, промежуточный ресивер и дроссель, при этом к выходу для хладагента из маслоотделителя дополнительно последовательно подсоединены, теплообменные контуры вымораживателей, теплообменные контуры сепараторов второй ступени и сборник хладагента, соединенный с ресивером для хладагента, а ресивер для хладагента дополнительно соединен с теплообменными контурами сепараторов второй ступени.

3. Устройство для подготовки попутных нефтяных газов по п.1, отличающееся тем, что контур циркуляции теплоносителя выполнен замкнутым и содержит последовательно соединенные емкость для теплоносителя, насос, нагреваемый контур теплообменника-конденсатора и охлаждаемый контур подогревателя.

4. Устройство для подготовки попутных нефтяных газов по п.1, отличающееся тем, что газовый контур дополнительно содержит датчики, расположенные на входах вымораживателей и на выходах сепараторов второй ступени.