Установка для подготовки нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу

 

Изобретение относится к устройствам перемещения газа по газопроводу. Техническим результатом изобретения является предотвращение конденсации тяжелых углеводородов из нефтяного или природного газа в процессе транспорта газа к потребителю по газопроводу. Установка содержит 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 улитки вихревой трубы. 2 ил.

Область техники Изобретение относится к устройствам перемещения газов путем их сжатия и может быть использовано в нефтедобывающей, химической, газодобывающей, нефтеперерабатывающей, газоперерабатывающей промышленностях для очистки нефтяного и природного газов от конденсата тяжелых углеводородов (С₅-С₁₅) и примесей с выделением легких фракций (С₁-С₄) на первоначальной стадии добычи газа и его подготовки для транспортирования по газопроводу.

Уровень техники Известна установка для компремирования и транспорта газа, содержащая последовательно расположенные устройства для повышения давления газа (компрессоры) с установленными за ними холодильниками, снабженными конденсатосборниками (Патент РФ 2059920, кл. F 17 D 1/07, 1995).

Признаки, являющиеся общими для известной установки и заявленной, заключаются в наличии устройства для повышения давления газа (компрессора) и холодильника.

Причина недостижения в известной установке заявленного технического результата заключается в выделении из газа тяжелых углеводородов (в виде конденсата) посредством охлаждения газа после его компремирования.

Прототипом является 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, и дополнительно снабжена газопроводом, один конец которого соединен 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, являющиеся общими для прототипа и заявленного технического решения, заключаются в наличии устройства для повышения давления газа (компрессора), приемной и выкидной линий, а также запорных элементов.

Причина недостижения в прототипе заявленного технического результата заключается в том, что выделение тяжелых углеводородов из нефтяного газа осуществляется за счет массобменных процессов газового и газожидкостного потоков в приемном нефтегазопроводе.

Сущность изобретения Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в предотвращении конденсации тяжелых углеводородов из нефтяного или природного газа в процессе транспорта этого газа к потребителю по газопроводу.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в выделении (путем конденсации) тяжелых углеводородов из потока нефтяного или природного газа на начальном этапе его транспорта по газопроводу путем применения вихревого эффекта разделения газа на холодный поток, содержащий легкие фракции, удобные для транспортирования к потребителю по газопроводу, и горячий поток, содержащий тяжелые фракции и примеси, удобные для их выделения из газа путем конденсации (эффекта Ранка-Хилша).

Достигается технический результат тем, что установка для подготовки нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу, включающая устройство для повышения или понижения давления газа, приемную и выкидную газовые линии, содержит также вихревую трубу, включающую 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.

Новые по отношению к прототипу признаки заявленного технического решения заключаются в наличии вихревой трубы, охлаждающей камеры и блока конденсации, а также связей между ними и с указанным устройством для повышения или понижения давления газа.

На фиг.1 приведена схема установки для подготовки нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу; на фиг.2 - график транспорта газа по территории Пермской области.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Установка содержит: устройство 1 для повышения или понижения давления газа, в качестве которого в рассматриваемом случае используется компрессор (устройство для повышения давления); приемную 2 и выкидную 3 газовые линии; вихревую трубу, включающую улитку 4, трубопровод 5 холодного потока газа и по крайней мере один трубопровод 6 горячего потока газа, выполненный в виде сопла Лаваля; охлаждающую камеру 7; блок 8 конденсации; дроссельный элемент 9; выходной трубопровод 10 конденсата; а также запорные элементы 11-17. При этом трубопроводы холодного 5 и горячего 6 потоков своими входами соединены с выходами улитки 4, вход которой через запорный элемент 15 соединен с выходом компрессора 1 (в общем случае устройства для повышения или понижения давления газа). Трубопровод 6 горячего потока расположен внутри охлаждающей камеры 7, которая выполнена с возможностью прохождения по ней входного газа (при условии, что запорные элементы 13 и 14 открыты, а запорный элемент 11 закрыт). Выход трубопровода 6 горячего потока соединен с входом блока конденсации 8, один выход которого через запорный элемент 17 соединен с выходом 10 конденсата установки. Другой выход блока конденсации 8 через дроссельный элемент 9 соединен с одним входом охлаждающей камеры 7, другой вход которой через запорный элемент 13 соединен с приемной газовой линией 2. При этом блок 8 конденсации выполнен в виде холодильника, охлаждаемого входным газом, и расположен внутри охлаждающей камеры 7. Однако блок конденсации может иметь и другое исполнение, например в виде циклона или сепаратора, которые при этом могут располагаться за пределами охлаждающей камеры 7.

Работа установки заключается в следующем.

В рабочем состоянии установки запорные элементы 11 и 12 закрыты, а запорные элементы 13-17 открыты. При этом нефтяной (или природный) газ от источника газа (не показан) по приемной линии 2 через открытый запорный элемент 13 поступает на вход охлаждающей камеры 7, где он выполняет роль хладагента для трубопровода 6 горячего потока газа и блока 8 конденсации газа. Пройдя через охлаждающую камеру 7, газ через открытый запорный элемент 14 поступает на вход компрессора 1 (устройства для повышения давления), где компремируется и поступает через открытый запорный элемент 15 на вход улитки 4 вихревой трубы, которая выполнена в виде вихревой трубы Ранка. Особенностью последней является наличие вихревой зоны в виде сопла 6 Лаваля, внутренняя поверхность которого хромирована для повышения кпд и снижения коэффициента прилипания жидких фракций к поверхности вихревой зоны.

В улитке 4 вихревой трубы происходит разделение газового потока: - на холодный поток газа (трубопровод 5), содержащий в процентном отношении больше легких фракций (C₁-С₂) с температурой 10-15^oС; причем данный поток является пригодным для дальнейшей транспортировки по газопроводу к потребителю газа через выкидной трубопровод 3; - на горячий поток газа (трубопровод 6 - сопло Лаваля), содержащий в процентном отношении больше тяжелых фракций (С₄-С₅) и примесей наиболее удобных для конденсирования в блоке 8 конденсации.

Высокий эффект конденсации достигается тем, что вихревая зона (трубопровод 6 - сопло Ловаля) находится в охлаждающей камере 7, обеспечивающей высокую степень каплеобразования в указанной вихревой зоне. При этом длина последней определяется положением крестовины в сопле Лаваля (крестовина не показана), а количественное соотношение между холодным и горячим потоками газа определяется дросселем, выполненным в виде конуса, установленного на границе сопла Лаваля 6 и блока 8 конденсации (не показан).

Конструкция описываемой установки обеспечивает доступ к регулировкам количественного соотношения холодного и горячего потоков.

Горячий поток из вихревой зоны (трубопровод 6) с высокой концентрацией каплеобразующих фракций поступает в блок 8 конденсации, где происходит резкое охлаждение горячего потока, что вызывает стремительное каплеобразование тяжелых фракций и примесей в виде конденсата. В дальнейшем весь объем конденсата собирается в нижней части блока 8 конденсации, а затем через открытый запорный элемент 17 по трубопроводу 10 отбирается в конденсатосборник (не показан).

Блок 8 конденсации выполнен в виде трубчатых элементов, по которым проходит газ, поступающий по приемной линии 2 от источника газа, имеющего низкую температуру. Однако блок 8 конденсации может быть выполнен также в виде циклона или сепаратора.

В блоке 8 конденсации не весь входящий в него газ конденсируется: часть горячего потока газа остается в виде парообразного газа тяжелых фракций и примесей, которые не успевают выпасть в конденсат. Данная часть горячего потока газа в парообразном состоянии через дроссельный элемент 9 инжектируется в охлаждающую камеру 7, где вследствие этого происходит абсорбция газа, поступающего от источника газа по приемной линии 2. Вследствие этого температура входного газа повышается. Далее газ из охлаждающей камеры 7 через открытый запорный элемент 14 поступает на вход компрессора 1, где компремируется и имеет вследствие этого повышенную температуру, что повышает кпд вихревой трубы.

В описываемой установке используется стационарный компрессор 1, применяемый обычно на ГКС, типа 7ВК-50/7 или 7ВК-30/7. Возможно также применение других типов компрессоров, а также технологических линий, понижающих давление газа на газопроводах.

Из прилагаемого графика транспорта газа по территории Пермской области (фиг. 2) видно, что в зависимости от мощности объема перекачиваемого газа в газопроводе выпадает определенное количество конденсата. Выпадение конденсата происходит за счет естественных условий. Значительное количество выпадений конденсата тяжелых фракций углеводородов и примесей - это жидкая фаза, что создает определенные трудности его транспорта. Предложенная установка позволяет отбирать значительный объем жидкой фазы - конденсата на ранней стадии подготовки газа к транспорту.

Формула изобретения

Установка для подготовки нефтяного или природного газа к 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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2