Устройство для обработки газовой смеси
Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована для обработки газовой смеси и, в частности, очистки или сепарации природных или попутных нефтяных газов от нежелательных примесей например, сероводорода и меркаптанов или, наоборот, отделения от газовой смеси наиболее желательного - ценного продукта, например, гелия для его широкого использования в промышленности. Технический результат полезной модели - повышение эффективности работы устройства за счет возможности обеспечения его непрерывной работы и простоты обслуживания, связанной с удалением гидрата газа. Сущность полезной модели: устройство включает узел образования гидрата газа в виде теплообменника с водой и системой барботирования газовой смеси в слое воды, обеспечивающих возможность образования гидрата газа, по меньшей мере одного вида, в воде, с плотностью упомянутого гидрата, меньшей 1 г/см3. Имеется также узел отделения гидрата газа от воды, который выполнен в виде накопительной емкости, по меньшей мере одной, имеющей возможность периодического сообщения с узлом образования гидрата газа выше уровня поверхности воды через промежуточный канал. Он обеспечивает возможность перемещения гидрата газа в накопительную емкость. При этом внутренние поверхности узла образования гидрата газа и накопительной емкости имеют антиадгезионное покрытие в отношении к гидрату газа. 7 зав. пунктов ф-лы, 1 ил.
Настоящая полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована для обработки газовой смеси и, в частности, очистки или сепарации природных или попутных нефтяных газов от нежелательных примесей, например, сероводорода и меркаптанов или, наоборот, отделения от газовой смеси наиболее желательного - ценного продукта, например, гелия для его широкого использования в промышленности.
Известно устройство для обработки газовой смеси - очистки попутного нефтяного газа от сероводорода, включающее впрыскиватель реагентов-поглотителей в очищаемую среду (Исмагилова З.Ф. и др. Разработка и применение поглотителей сероводорода и меркаптанов при освоении и обустройстве нефтегазовых месторождений, ж. Нефтепромысловое дело, 
9, 2007, с.77-78).
Недостатком этого устройства является низкое качество очистки газа от сероводорода при большом содержании его в газе, а также большие эксплуатационные расходы.
Известно устройство для обработки газовой смеси - очистки природного газа от сероводорода, включающее последовательно соединенные мембранные аппараты и компрессор, ввод для неочищенного газа и отвод для очищенного газа от сероводорода (Технология переработки природного газа и конденсата, Справочник, Москва, ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002, ч.1, с.496-497).
Недостатками устройства являются быстрое загрязнение мембран и необходимость периодической их регенерации, а также высокие капитальные затраты.
Известно устройство для обработки газовой смеси с переводом части газов в гидратное состояние и получением смеси, обогащенной гелием (SU 342655, 11.07.1972). Известное устройство включает узел образования гидрата газа в виде теплообменника с водой и системой барботирования газовой смеси в слое воды.
Недостатком известного устройства является трудность его освобождения от гидрата газа и необходимость периодической остановки для непроизводительных работ, связанных с очисткой самого устройства от продуктов теплообменных реакций.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы устройства за счет возможности обеспечения его непрерывной работы и простоты обслуживания, связанной с удалением гидрата газа.
Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для обработки газовой смеси включает узел образования гидрата газа в виде теплообменника с водой и системой барботирования газовой смеси в слое воды, обеспечивающих возможность образования гидрата газа, по меньшей мере одного вида, в воде с плотностью упомянутого гидрата, меньшей 1 г/см3, и узел отделения гидрата газа от воды, который выполнен в виде накопительной емкости, по меньшей мере одной, имеющей возможность периодического сообщения с узлом образования гидрата газа выше уровня поверхности воды через промежуточный канал, обеспечивающий возможность перемещения гидрата газа в накопительную емкость, при этом внутренние поверхности узла образования гидрата газа и накопительной емкости имеют антиадгезионное покрытие в отношении к гидрату газа.
Кроме того:
промежуточный канал выполнен с возможностью перемещения гидрата газа в накопительную емкость под действием гравитации;
промежуточный канал имеет наклон в сторону накопительной емкости 3-20 градусов;
в качестве антиадгезионного покрытия использован фторопласт на основе политетрафторэтилена, или резина, или целлюлоза, или синтетические смолы;
узел образования гидрата газа дополнительно имеет канал для подачи воздуха или газа в зоне скопления гидрата газа, близкой к поверхности воды, для принудительного перемещения гидрата газа в накопительную емкость;
накопительная емкость в нижней части имеет люк для ее освобождения от гидрата газа.
накопительная емкость в верхней части имеет герметичный люк и канал для подачи воздуха или газа для принудительной разгрузки накопительной емкости от гидрата газа;
газовая смесь в системе барботирования содержит газ, по меньшей мере один, из группы: метан, этан, пропан.
Диапазон наклона промежуточного канала в 3-20 градусов выбран практически из условий проявления гравитации, ощутимой гидратной фазой и обеспечения необходимой компактности устройства.
Антиадгезионное покрытие используют в устройстве потому, что гидратная фаза имеет свойство прилипать к поверхностям, с которыми взаимодействует. При этом это свойство для разных газов проявляется по разному.
Устройство в общем виде показано на фиг.1.
Устройство включает узел образования гидрата газа в виде теплообменника с водой и системой барботирования газовой смеси в слое воды - 1 (детали условно не показаны), обеспечивающих возможность образования гидрата газа в зоне 2. Имеется узел отделения гидрата газа от воды, который выполнен в виде накопительной емкости, по меньшей мере одной. На фигуре 1 условно показаны две накопительные емкости 3, 4. Они имеют возможность периодического сообщения с узлом образования гидрата газа 1 выше уровня поверхности воды через промежуточный канал, по меньшей мере один. На фиг.1 условно показаны два промежуточных канала 5, 6. Эти каналы обеспечивают возможность перемещения гидрата газа из зоны 2 в накопительные емкости 3, 4. Внутренние поверхности узла образования гидрата газа и накопительной емкости имеют антиадгезионное покрытие в отношении к гидрату газа (условно не показано). Кроме того, на фиг.1 показана трубка 7 для подачи газа в воду для его барботирования, перемычки 8, 9 между узлом образования гидрата газа и промежуточными каналами 5, 6, люки 10, 11 для выемки гидрата газа, а также вода 12 в узле образования гидрата газа 1.
Устройство работает следующим образом.
Через трубку 7 подают газовую смесь. В узле 1 создают термобарические условия для образования газового гидрата. При этом, используют газовую смесь, обеспечивающую возможность образования гидрата газа, по меньшей мере одного вида, в воде, с плотностью упомянутого гидрата, меньшей 1 г/см 3. Для этого может быть использована газовая смесь в системе барботирования, содержащая газ, по меньшей мере один, из группы: метан, этан, пропан. В результате газовый гидрат, по меньшей мере одного вида, в конечной фазе его формирования будет плавать на поверхности воды (плотность гидрата метана составляет 0,913 г/см3, гидрата этана - 0,967 г/см3, гидрата пропана - 0,899 г/см3).
Промежуточные каналы 5 и 6 имеют возможность поочередного открытия и перемещения образующегося газового гидрата, по меньшей мере одного вида в накопительные емкости 3, 4, в которых созданы такие же термобарические условия в отношении газового гидрата. После наполнения одной из емкостей, перемычку 8 или 9 закрывают, термобарические условия изменяют до условий стабильности газового гидрата. После этого люки 10 или 11 открывают и газовый гидрат извлекают. Во время открытия одной перемычки 8 или 9 - другая закрыта.
Накопительных емкостей типа 3, 4 может быть больше в зависимости от объема обрабатываемого газа.
Устройство, при таком его выполнении, обеспечивает непрерывность процесса обработки газовой смеси с отделением гидрата газа без остановки работы устройства. Перевод газа одного или нескольких видов в гидратную фазу способствует очистке или сепарации обрабатываемой газовой смеси от нежелательных примесей или обогащению газа на выходе, не образующего гидрата, желательным продуктом.
1. Устройство для обработки газовой смеси, включающее узел образования гидрата газа в виде теплообменника с водой и системой барботирования газовой смеси в слое воды, обеспечивающих возможность образования гидрата газа, по меньшей мере одного вида, в воде, с плотностью упомянутого гидрата, меньшей 1 г/см3, и узел отделения гидрата газа от воды, который выполнен в виде накопительной емкости, по меньшей мере одной, имеющей возможность периодического сообщения с узлом образования гидрата газа выше уровня поверхности воды через промежуточный канал, обеспечивающий возможность перемещения гидрата газа в накопительную емкость, при этом внутренние поверхности узла образования гидрата газа и накопительной емкости имеют антиадгезионное покрытие в отношении к гидрату газа.
2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что промежуточный канал выполнен с возможностью перемещения гидрата газа в накопительную емкость под действием гравитации.
3. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что промежуточный канал имеет наклон в сторону накопительной емкости 3-20°.
4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в качестве антиадгезионного покрытия использован фторопласт на основе политетрафторэтилена, или резина, или целлюлоза, или синтетические смолы.
5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что узел образования гидрата газа дополнительно имеет канал для подачи воздуха или газа в зоне скопления гидрата газа, близкой к поверхности воды, для принудительного перемещения гидрата газа в накопительную емкость.
6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что накопительная емкость в нижней части имеет люк для ее освобождения от гидрата газа.
7. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что накопительная емкость в верхней части имеет герметичный люк и канал для подачи воздуха или газа для принудительной разгрузки накопительной емкости от гидрата газа.
8. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что газовая смесь в системе барботирования содержит газ, по меньшей мере один, из группы: метан, этан, пропан.
