Установка для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу и получения жидких углеводородов из этого газа
Использование: подготовка газа для перемещения по газопроводу и выделение из него конденсата тяжелых фракций. Задача: повышение степени выделения конденсата тяжелых фракций углеводородов из попутного нефтяного или природного газа, предназначенного к транспорту по газопроводу. Установка содержит приемную газовую линию 1, по которой в установку поступает исходный попутный нефтяной или природный газ, устройство 2 для повышения или понижения давления газа (компрессор или вакуумный насос), выкидную газовую линию 3, по которой из установки в газопровод для дальнейшего транспорта поступает очищенный от тяжелых фракций углеводородов попутный нефтяной или природный газ, линию 4 отвода жидких углеводородов, трехконтурный теплообменник 5 с первым 51 вторым 52 и третьим 53 контурами, сепаратор 6 с выходом 61 по конденсату и выходом 62 по газу, детандер 7, представляющий собой устройство для понижения температуры газа за счет его расширения, первый 8 и второй 9 регулирующие клапаны, вихревую трубу 10, включающую улитку 10 1, являющуюся входом этой вихревой трубы, трубопровод 10 2 холодного потока, являющийся выходом холодного потока этой вихревой трубы, и трубопровод 103 горячего потока, являющийся выходом горячего потока этой вихревой трубы. 1 нез. п. ф-лы, 1 ил.
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к способам перемещения газа по газопроводу и может быть использовано в нефтедобывающей, химической, газодобывающей, нефтеперерабатывающей, газоперерабатывающей промышленностях для очистки нефтяного и природного газов от конденсата тяжелых углеводородов (C5-C15) и примесей с выделением легких фракций (C1-C 4) на первоначальной стадии добычи газа и его подготовки для транспортирования по газопроводу.
Уровень техники
Известна установка для компремирования и транспорта нефтяного газа, включающая устройство для повышения давления газа (компрессор), приемную и выкидную линии, перепускную газовую линию, соединенную с выкидной линией компрессора, запорные элементы, причем установка совмещена с нефтегазопроводом устройства сепарации нефти, соединенного газопроводом с приемной линией компрессора, а другой - с перепускной газовой линией и нефтегазопроводом, причем запорные элементы, установленные на дополнительном газопроводе, соединены через регуляторы давления с датчиками приемной линии компрессора (Авторское свидетельство СССР №1735658, кл. F 17 D 1/07, 1992).
Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявленного технического решения, заключаются в наличии устройства для повышения давления газа (компрессора), приемной и выкидной линий, а также запорных элементов.
Причина, препятствующая получению технического результата, который обеспечивается заявленным техническим решением, заключается в том, что выделение тяжелых углеводородов из нефтяного газа осуществляется за счет массообменных процессов газового и газожидкостного потоков в приемном нефтегазопроводе.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является установка для подготовки нефтяного или природного газа у транспорту по газопроводу, включающая устройство для повышения или понижения давления газа, приемную и выкидную газовые линии, вихревую трубу, содержащую улитку и соединенные с ней трубопровод холодного потока и как минимум один трубопровод горячего потока, охлаждающую камеру, в которую заключен трубопровод горячего потока, а также блок конденсации, соединенный своим входом с выходом трубопровода горячего потока, одним своим выходом - с выходом конденсата установки, а другим своим выходом - с охлаждающей камерой, при этом выход трубопровода холодного потока соединен с выкидной газовой линией, вход охлаждающей камеры соединен с приемной газовой линией, выход охлаждающей камеры соединен с входом устройства для повышения или понижения давления газа, выход которого соединен с входом вихревой трубы (Патент RU №2181459 С1, кл. F 17 D 1/02, дата публикации: 2002.04.20).
Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявленного технического решения, заключаются в наличии устройства для повышения или понижения давления газа, приемной и выкидной
газовых линий, вихревой трубы и сепаратора (блока конденсации).
Причина, препятствующая получению технического результата, который обеспечивается заявленным техническим решениям, заключается в том, что на вход вихревой трубы поступает газ, имеющий относительно высокую температуру и концентрацию тяжелых углеводородов, что снижает эффективность разделения газового потока в вихревой трубе.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении степени выделения конденсата тяжелых фракций углеводородов из попутного нефтяного или природного газа, предназначенного к транспорту по газопроводу.
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в применении режима пониженных температуры и концентраций тяжелых фракций углеводородов в потоке газа, поступающего на вход вихревой трубы.
Достигается технический результат тем, что установка для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу и получения жидких углеводородов из этого газа содержит приемную газовую линию, устройство для повышения или понижения давления, выкидную газовую линию, линию отвода жидких углеводородов, трехконтурный теплообменник, сепаратор, детандер, два регулирующих клапана и вихревую трубу, вход которой через устройство для повышения или понижения давления соединен, с одной стороны, с приемной газовой линией через первый регулирующий клапан и через последовательно соединенные второй регулирующий клапан и первый контур теплообменника, а с другой стороны, с выходом детандера,
выход холодного потока вихревой трубы через второй контур теплообменника соединен с выкидной газовой линией, выход горячего потока вихревой трубы через третий контур теплообменника соединен с входом сепаратора, выход по конденсату которого соединен с линией отвода жидких углеводородов, а выход по газу - с входом детандера.
Новые признаки заявленного технического решения заключаются в том, что установка содержит трехконтурный теплообменник, сепаратор и детандер, а также указанные выше связи между элементами установки
Краткое описание чертежей
На фиг. показана функциональная схема установки для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу
Осуществление полезной модели
Установка для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу и получения жидких углеводородов из этого газа содержит приемную газовую линию 1, по которой в установку поступает исходный попутный нефтяной или природный газ, устройство 2 для повышения или понижения давления газа (компрессор или вакуумный насос), выкидную газовую линию 3, по которой из установки в газопровод для дальнейшего транспорта поступает очищенный от тяжелых фракций углеводородов попутный нефтяной или природный газ, линию 4 отвода жидких углеводородов, трехконтурный теплообменник 5 с первым 51 вторым 52 и третьим 53 контурами, сепаратор 6 с выходом 6 1 по конденсату и выходом 62 по газу, детандер 7, представляющий собой устройство для понижения температуры
газа за счет его расширения, первый 8 и второй 9 регулирующие клапаны, вихревую трубу 10, включающую улитку 10 1, являющуюся входом этой вихревой трубы, трубопровод 10 2 холодного потока, являющийся выходом холодного потока этой вихревой трубы, и трубопровод 103 горячего потока, являющийся выходом горячего потока этой вихревой трубы.
Вход 101 вихревой трубы 10 через устройство 2 для повышения или понижения давления соединен, с одной стороны, с приемной газовой линией 1 через первый регулирующий клапан 8 и через последовательно соединенные второй регулирующий клапан 9 и первый контур 51 теплообменника 5. С другой стороны, вход 101 вихревой трубы 10 через устройство 2 для повышения или понижения давления соединен с выходом детандера 7. Выход 102 холодного потока вихревой трубы 10 через второй контур 5 2 теплообменника 5 соединен с выкидной газовой линией 3. Выход горячего потока 103 вихревой трубы 10 через третий контур 53 теплообменника 5 соединен с входом сепаратора 6, выход 61 по конденсату которого соединен с линией 4 отвода жидких углеводородов, а выход 62 по газу - с входом детандера 7.
Работа установки заключается в следующем.
Нефтяной (или природный) газ от источника газа (не показан) по приемной линии 1 через регулирующие клапаны 8 и 9 и первый контур 5 1 теплообменника 5 поступает на вход устройства 2 для повышения или понижения давления, где он смешивается с поступающим на другой его вход очищенным и охлажденным газом, поступающим с выхода детандера 7. Далее смесь с необходимым давлением поступает на вход 101 вихревой трубы 10.
В вихревой трубе 10 газ подвергается вихревому разделению на холодный (10 2) и горячий (103) потоки.
Холодный поток (трубопровод 102) содержит в процентном отношении больше легких фракций и имеет относительно низкую температуру, вследствие чего он пригоден для применения в качестве охлаждающего агента в теплообменнике 5 и дальнейшего транспортирования по газопроводу к потребителю через выкидной трубопровод 3. Проходя контуру 52 теплообменника 5, холодный поток, с одной стороны, охлаждает трубопровод контура 52 этого теплообменника, по которому проходит горячий поток газа, облегчая тем самым процесс выделения (конденсации) из этого газа тяжелых фракций углеводородов в сепараторе 6, а с другой стороны, охлаждает трубопровод контура 5 1 указанного теплообменника, по которому проходит исходный газ (или его часть). Это необходимо для того, чтобы газ, поступающий на вход вихревой трубы 10, гарантированно обеспечил минимально низкую составляющую T·
SR (где SR - составляющая энтропии, Т - температура газа на входе второй вихревой трубы). Для этого при помощи регулирующих клапанов 8 и 9 исходный газ либо полностью пропускают через контур 51 теплообменника 5, либо частично, либо направляют в обход этого контура. Все зависит от температуры исходного газа, поступающего в установку по приемной газовой линии 1.
Горячий поток с выхода 103 вихревой трубы 10 содержит в процентном отношении больше тяжелых фракций и примесей, наиболее удобных для конденсации в сепараторе 6. Данный поток проходит через контур 53 теплообменника 5, где он охлаждается до температуры, необходимой для перехода тяжелых фракций углеводородов в жидкое состояние, и направляется в сепаратор 6, где осуществляется выделение указанных жидких углеводородов, которые при этом с его выхода 6 1 поступают в линию 4 отвода жидких углеводородов.
Оставшаяся после этого выделения жидких углеводородов часть газа упомянутого горячего потока с выхода 62 сепаратора 6 поступает на вход детандера 7, в котором за счет расширения газа происходит его охлаждение. Очищенный и охлажденный таким образом газ с выхода детандера 7 поступает на один их входов устройства 2, где он смешивается с газом, поступающим из приемной газовой линии 1. Вследствие этого на вход вихревой трубы поступает газ, имеющий пониженную (заданную в определенных пределах, обеспечиваемых регулирующими клапанами 8 и 9) температуру и пониженную концентрацию тяжелых фракций углеводородов за счет разбавления исходного газа, поступающего по приемной линии 1, обедненным тяжелыми фракциями газом, поступающим с выхода детандера 7.
Установка для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу и получения жидких углеводородов из этого газа, содержащая приемную газовую линию, устройство для повышения или понижения давления, выкидную газовую линию, линию отвода жидких углеводородов, трехконтурный теплообменник, сепаратор, детандер, два регулирующих клапана и вихревую трубу, вход которой через устройство для повышения или понижения давления соединен, с одной стороны, с приемной газовой линией через первый регулирующий клапан и через последовательно соединенные второй регулирующий клапан и первый контур теплообменника, а с другой стороны, с выходом детандера, выход холодного потока вихревой трубы через второй контур теплообменника соединен с выкидной газовой линией, выход горячего потока вихревой трубы через третий контур теплообменника соединен с входом сепаратора, выход по конденсату которого соединен с линией отвода жидких углеводородов, а выход по газу - с входом детандера.
