Устройство для осушки сжатого газа

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли и может применяться при технологических операциях в процессе добычи и транспортирования природного и нефтяного газа. Устройство содержит два адсорбера 1, 2, соединенных магистральными трубопроводами 3, 18-23. Система клапанов 4 обеспечивает переключение адсорберов 1, 2 с режима осушки в режим регенерации. На поверхности корпуса каждого из адсорберов 1, 2 выполнены газоводы 7, снабженные нагревательными элементами 8. На выходе газоводов 7 в зоне взаимодействия с сорбентом расположены фильтры 9. Магистральный трубопровод 20 подвода газа для режима регенерации соединен через обратные клапаны 16 с выходами газоводов 7 и через дроссели 15 - со входами в газоводы 7. Изобретение позволяет повысить эффективность работы устройства, снизить энергопотери и массогабаритные характеристики. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли и может быть использовано при технологических операциях в процессе добычи и транспортирования природного и нефтяного газа.

В последнее время при добыче и транспортировании природного газа утверждается концепция повышения надежности и экологичности технологического оборудования и средств автоматики, обеспечивающих заданные параметры технологического цикла указанного процесса, при снижении потребления энергии, в котором важную роль играет процесс осушки газа и удаление конденсата.

Известны устройства для осушки воздуха, включающие два адсорбера, соединенных трубопроводами, которые связаны с клапанами, обеспечивающими переключение режимов их работы с режима осушки в режим регенерации по команде от системы управления клапанами (см. заявку Японии №61-35891 В, МКИ В01D 53/26 от 15.08.86 г.).

Известным и наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для осушки сжатого газа (патент РФ №2165686, МПК В01D 53\36 2001 г. - прототип), содержащее два адсорбера, соединенные трубопроводами с установленными на них клапанами, которые обеспечивают поочередное переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель с трубопроводом подачи осушенного газа при пониженном давлении в регенерируемый адсорбер и влагоотделитель с влагоотводящим клапаном, открывающимся согласно ритму переключения адсорберов.

Недостатками известного устройства являются увеличенные массогабаритные характеристики устройства, недостаточная эффективность работы при повышенном энергопотреблении.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение массогабаритных характеристик устройства, повышение эффективности его работы и снижение энергопотерь.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве, содержащем два адсорбера с помещенным в них сорбентом, соединенных магистральными трубопроводами, систему клапанов, обеспечивающих переключение адсорбера с режима осушки в режим регенерации, согласно изобретению, по стенкам корпуса каждого из адсорберов выполнены газоводы, на которых установлен нагревательный элемент, на выходе газовода, в зоне взаимодействия газа с сорбентом, расположен фильтр. Кроме того, в средней части корпуса выполнено входное устройство, соединенное с входом газовода для подвода газа в адсорбер (в режиме регенерации) и магистральным трубопроводом, а в нижней части корпуса выполнено выходное устройство, соединенное с выходом газовода и магистральным трубопроводом, причем между магистральным трубопроводом и устройствами входа и выхода установлены дроссель и обратный клапан, а днище и верхняя крышка обоих адсорберов выполнены разъемными.

Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что в известном решении благодаря выполнению по образующей корпуса каждого из адсорберов газоводов, на стенках которых установлен нагревательный элемент, во-первых, снижаются массогабаритные характеристики устройства, за счет пространственного совмещения нагревателя и адсорбера, и, во-вторых, снижаются потери тепла, т.к. нагреватель находится непосредственно на стенке газовода, причем расположение на выходе газовода фильтра также снижает массогабаритные характеристики и повышает эффективность фильтрации газа за счет появления возможности увеличения рабочей поверхности фильтра. Кроме того, расположение входного устройства в средней части корпуса повышает эффективность энергообмена газа в режиме регенерации за счет снижения непроизводительных тепловых потерь и частичного нагрева сорбента, а следовательно, и всей установки в целом. Наличие в нижней части корпуса выходного устройства и обратного клапана, а в средней части корпуса входного устройства и дросселя позволяет сократить путь выходного газа, не направляя его по каналам воздуховода, что уменьшает общий перепад давления за счет снижения сопротивления пути газа. Выполнение днища и крышки адсорберов разъемными повышает эффективность и сокращает время проведения регламентных работ. Все это приводит к повышению эффективности работы устройства, снижению энергопотерь.

Схема предлагаемого устройства приведена на чертеже, где

1, 2 - адсорбер;

3 - магистральный трубопровод;

4 - система распределительных клапанов;

5 - сорбент;

6 - корпус адсорбера;

7 - газовод;

8 - нагревательный элемент;

9 - фильтр;

10 - устройство входа;

11 - выходное устройство;

12 - датчик влажности;

13 - днище адсорбера;

14 - крышка адсорбера;

15 - дроссель;

16 - обратный клапан;

17 - клапан;

18, 19, 20, 21, 22, 23 - магистральные трубопроводы.

Устройство состоит из адсорберов 1 и 2, магистральных трубопроводов 3, 18-23, системы распределительных клапанов 4, предназначенных для периодического переключения адсорберов по мере насыщения влагой сорбента 5 с режима осушки в режим регенерации.

По образующей корпуса 6 каждого из адсорберов 1, 2 выполнены газоводы 7, на стенках которых установлен нагревательный элемент 8. На выходе газовода 7, в зоне взаимодействия с сорбентом 5, расположен фильтр 9. В средней части корпуса выполнено устройство входа 10, соединенное с входом газовода 7. В нижней части корпуса выполнено выходное устройство 11, соединенное с выходом газовода 7, причем на входном и выходном устройствах 10, 11 и магистральных трубопроводах 20, 22 установлены дроссели 15 и обратные клапаны 16. Для облегчения замены сорбента 5 и удобства монтажных работ крышка 14 и днище 13 адсорберов 1, 2 выполнены съемными.

Устройство работает следующим образом.

Влажный газ по магистральным трубопроводам 3, 18 поступает в адсорбер 1. Пройдя сорбент 5, осушается и через фильтр 9, выходное устройство 11, обратный клапан 16, магистральные трубопроводы 20, 21, 22 поступает на выход потребителю. При этом устройство входа 10 задросселировано дросселем 15, что исключает поступление газа в газовод 7 и засорение каналов газовода 7 не отфильтрованными частичками сорбента 5 и уменьшает общий перепад давления за счет уменьшения пути газа. Нагревательный элемент 8 при этом выключен.

Для регенерации адсорбера 2 (осушки сорбента) используется осушенный газ, который, пройдя магистральный трубопровод 22 (при пониженном давлении, за счет дросселирования через дроссель 15), устройство входа 10, газовод 7 поступает в регенерируемый адсорбер 2. При этом нагревательный элемент 8, расположенный на стенке газовода 7, включен, клапан 17 открыт. Проходя газовод 7, осушенный газ нагревается, производит осушку сорбента 5 и по магистральному трубопроводу 19 и 23 сбрасывается в атмосферу. Благодаря размещению газовода 7 внутри адсорбера снижаются массогабаритные характеристики, сокращаются непроизводительные тепловые потери, что повышает эффективность работы устройства вследствие частичного нагрева сорбента.

После осушки сорбента 5 адсорбера 2 клапан 17 перекрывает магистральный трубопровод 23. Адсорбер 2 переходит в режим ожидания.

При насыщении влагой сорбента 5 адсорбера 1 по сигналу датчика влажности 12 система распределительных клапанов 4 переключает адсорберы 1 и 2, клапан 17 открывает магистральный трубопровод 23 сброса в атмосферу, и процесс повторяется. При этом адсорбер 2 работает в режиме осушки, адсорбер 1 в режиме регенерации.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволит повысить эффективность работы, снизить энергопотребление и его массогабаритные характеристики.

1. Устройство для осушки сжатого газа, включающее два адсорбера с сорбентом, соединенных магистральными трубопроводами подвода газа к сорбенту и его отводу, систему клапанов, обеспечивающих переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель, отличающееся тем, что на поверхности каждого из адсорберов выполнены газоводы, снабженные нагревательными элементами, при этом на выходе газовода в зоне взаимодействия с сорбентом расположен фильтр, а магистральный трубопровод подвода газа для режима регенерации соединен через обратный клапан с выходом газовода и через дроссель - со входом в газовод.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вход газовода выполнен в средней части корпуса адсорбера, а выход - в нижней его части.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что днище корпуса обоих адсорберов выполнено разъемным.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что верхняя крышка обоих адсорберов выполнена разъемной.