Способ адсорбционной осушки природного газа

 

Использование: в области газовой промышленности, конкретно в технологии подготовки газа и дальнему транспорту. Сущность изобретения: осушку природного газа в одном адсорбере проводят одновременно с регенерацией компримированным газом силикагеля в другом адсорбере. После регенерации силикагеля второй адсорбер подключают параллельно первому и за счет перепада давлений на входе и выходе первого адсорбера ведут охлаждение силикагеля второго адсорбера сырым ненагретым газом, взятым из линии природного газа, Расход сырого газа подаваемого на охлаждение составляет от 2 до 50% расхода газа осушки. Гидравлическое сопротивление, возникающее при прохождении потока осушаемого газа через слой силикагеля в одном из адсорберов, создает потери давления, иными словами, перепад давления входа и выхода, который используется для создания циркуляции ненагретого газа через другой адсорбер для его охлаждения. Таким образом, способ позволяет снизить энергетические затраты в стадии охлаждения силикагеля и увеличить срок службы загрузки силикагеля путем сокращения времени охлаждения в конце ее эксплуатации. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области газовой промышленности, конкретно к технологии подготовки газа к дальнему транспорту и может быть использовало в системах адсорбционной осушки газа.

Известен способ адсорбционной осушки природного газа, включающий одновременно осушку природного газа силикагелем в одном адсорбере, регенерацию нагретым и охлаждение ненагретым газом силикагеля в другом адсорбере, при котором циркуляция газа во время регенерации и охлаждения осуществляется за счет перепада давления на входных регуляторах потока (6) 1.

Для осуществления этого способа необходимо наличие избыточного давления перед схемой осушки, достаточного для осуществления циркуляции газа по линии регенерации и охлаждения. Но в средний и поздний периоды разработки месторождений природного газа давление газа, поступающего из скважин, снижается, поэтому осуществление данного способа невозможно.

Известен также способ адсорбционной осушки природного газа, включающий одновременно осушку природного газа в одном адсорбере, регенерацию нагретым газом и охлаждение ненагретым газом в другом адсорбере, при котором циркуляция газа во время регенераций и охлаждения осуществляется с помощью компрессора (L) 2.

На средних и поздних стадиях разработки месторождений природного газа для компримирования газа из скважин через схему подготовки газа в газосборный коллектор применяются дожимные компрессорные станции ( ДКС). При этом роль компрессора для циркуляции газа во время регенерации и охлаждения выполняют газоперекачивающие агрегаты ДКС.

Применение этого способа приводит к значительным энергетическим затратам на компримирование газа при охлаждении силикагеля. Кроме этого, при применении данного способа необходимо производить охлаждение газа в холодильнике после адсорбера, в котором он нагревается.

Наиболее близким способом осушки природного газа, выбранным в качестве прототипа, является способ, при котором в одном адсорбере происходит осушка природного газа, а в другом в это время регенерация нагретым и охлаждение ненагретым газом путем создания циркуляции с помощью компрессора (3).

В этом способе при регенерации и охлаждении силикагеля в адсорбере газ отбирается из линии осушенного газа, компримируется и через печь или, при охлаждении, минуя ее, попадает в адсорбер. После адсорбера газ охлаждается в холодильнике и через сепаратор подается в линию неосушенного газа.

Недостатком этого способа является то, что во время охлаждения силикагеля ненагретым газом для циркуляции этого газа необходимо применение компрессора; газ, нагревающийся в адсорбере, подвергается охлаждению в холодильнике. Для привода компрессора и вентилятора холодильника требуются значительные энергетические затраты. Кроме того, в конце эксплуатации загрузки адсорбента цикл осушки сокращается вследствие ухудшения качества адсорбента, что ведет к необходимости уменьшения времени цикла регенерации, в частности охлаждения. При охлаждении силикагеля по компрессорной схеме невозможно существенно сократить время охлаждения, т.к. пропускная способность компрессора ограничивается его технологическими возможностями.

Одной из основных задач при подготовке газа является проведение процесса с возможно меньшими энергетическими затратами. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение снижение энергетических затрат в стадии охлаждения силикагеля. Кроме этого, существует задача увеличения срока службы загрузки силикагеля, путем сокращения времени охлаждения в конце ее эксплуатации.

Поставленная задача решалась следующим образом: в извечном способе адсорбционной осушки природного газа, включающем одновременно осушку природного газа в одном адсорбере, регенерацию компримированным газом силикагеля во втором адсорбере, в отличие от прототипа, после регенерации силикагеля второй адсорбер подключают параллельно первому и за счет перепада давлений на входе и выходе первого адсорбера ведут охлаждение силикагеля второго адсорбера сырым ненагретым газом, взятым из линии природного газа.

Кроме того, расход сырого газа составляет от 2 до 50% расхода газа осушки.

Технический результат достигается за счет того, что используется вредное явление, а именно гидравлическое сопротивление, возникающее при прохождении потока осушаемого газа через слой силикагеля в одном из адсорберов, создавая потери давления, иными словами перепад давления входа и выхода, который используется для создания циркуляции ненагретого газа через другой адсорбер для его охлаждения.

Все существенные признаки изобретения, а также последовательность операций находятся в причинно-следственной связи и направлены на достижение технического результата: одновременное проведение осушки природного газа в одном адсорбере, создающее необходимый источник, перепад давления для холодного газа во втором адсорбере, параллельное подключение адсорберов на время охлаждения второго адсорбера и забор для этой цели газа из линии природного газа, где давление равно давлению на входе в первый адсорбер.

Кроме того, расход сырого газа определяется из условий достаточности получаемого перепада давления в первом адсорбере и гидравлического сопротивления процессу охлаждения второго адсорбера, что позволяет сократить время охлаждения в конце эксплуатации загрузки силикагеля в 3- 4 раза за счет увеличения расхода газа.

Изобретение отвечает всем критериям патентоспособности, включая изобретательский уровень, т.к. проявление вредных известных функций гидравлического сопротивления в данном изобретении позволяет проявить новые функции, а именно выполнить полезную работу и получить экономию энергетических затрат.

На чертеже представлена технологическая схема способа. Рассмотрим реализацию способа на конкретном примере двухадсорберной линии осушки природного газа.

Схема включает в себя два адсорбера А-1 и А-2, сепаратор природного газа С-1, компрессор К, печь нагрева газа 11, холодильник X, сепаратор газа регенерации С-2, линии осушки природного лаза, линии регенерации и охлаждения и запорную арматуру.

Газ из скважин поступает в сепаратор С-1, сепарируется от капельной влаги и механических примесей и через открытые запорные краны 1 или 4 попадает в один из адсорберов А-1 или А-2. В адсорберах газ проходит через слой силикагеля, который адсорбирует из него парообразную влагу и через запорные краны 7 или 10 выходит в линию осушенного газа.

Давление в адсорбере и линии осушки при этом может быть от 5,0 до 7,5 МПа, температура от 283 до 303 К, часовой расход газа от 150 до 300 тыс.м³. Давление на входе в адсорбер выше, чем на входе от 0,03 до 1,0 МПа.

В адсорбере, находящемся в стадии осушки (адсорбции) основные краны ( 1,7 или 4,10) открыты независимо от процессов, происходящих в другом адсорбере, поэтому в дальнейшем в тексте это подразумевается автоматически.

Для регенерации нагретым газом газ отбирается из линии осушенного газа компрессором К и через запорный кран 14 подается в печь где нагревается до температуры 453-473 К. Затем через запорный кран 8 или 11 подается в адсорбер, нагревая силикагель, выходит из адсорбера, через запорные краны 3 и 6 попадает в холодильник X, охлаждается до 323 К и через сепаратор С-2 попадает на вход линии осушки перед сепаратором С-1.

Для охлаждения силикагеля при применении предлагаемого способа открывают запорные краны 1 или 4 и запорные краны 9 или 12. Если необходимо охладить силикагель в адсорбере А-2, открывают запорные краны 4,12,9. Так как давление на входе в адсорбер А-1 выше, чем на его выходе, газ через запорный кран 4 через адсорбер А-2, через запорные краны 12,9,7 циркулирует на выход в линию осушенного газа, при этом охлаждая адсорбер А-2. После охлаждения адсорбера А-2 запорные краны 4,9,12 закрывают. При охлаждении адсорбера А-1 открывают соответственно задорные краны 1,9,12, осуществляют циркуляцию от 3 до 7 тыс.м³ неосушенного газа в течение 3-4 часов. Влияние на качество осушенного газа не происходит, т.к. ненагретый газ при охлаждении проходит в адсорбере слой регенерированного силикагеля и до выхода из него осушается прежде, чем попасть в поток осушенного газа.

Применение предлагаемого способа позволит сэкономить 100-200 тыс. руб/год на один адсорбер.

Формула изобретения

1. Способ адсорбционной осушки природного газа, включающий одновременно осушку природного газа в одном адсорбере с силикагелем и регенерацию компримированным газом силикагеля во втором адсорбере, отличающийся тем, что после регенерации силикагеля второй адсорбер подключают параллельно первому и за счет перепада давлений на входе и выходе первого адсорбера ведут охлаждение второго адсорбера сырым ненагретым газом, взятым из линии природного газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход сырого газа, подаваемого на охлаждение, составляет от 2 до 50% расхода газа осушки.

РИСУНКИ

Рисунок 1