УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И СЕПАРАЦИИ КОМПРЕССАТА Российский патент 2014 года по МПК F25J3/06 

Изобретение относится к устройствам для компримирования газа и может быть использовано в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности для компримирования газов, содержащих малолетучие (тяжелые) компоненты, с получением сжатого газа и конденсата тяжелых компонентов.

Известны и широко используются струйные устройства для компримирования газа с использованием жидкости в качестве рабочей среды [Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. - 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с.8], которые состоят из струйного аппарата с линиями подачи сжимаемого газа, подвода рабочей среды и вывода компрессата, а также сепаратора с линией подачи компрессата из струйного аппарата и линиями вывода сжатого газа и отработанной рабочей жидкости.

Основными недостатками известного устройства являются низкая энергетическая эффективность из-за низкого коэффициента полезного действия струйных аппаратов, загрязнение сжатого газа и конденсата компонентами рабочей среды, а также получение нестабильного конденсата с высоким давлением насыщенных паров.

Наиболее близка по технической сущности к заявляемому изобретению и широко используется на практике компрессорная установка, состоящая из компрессора и устройства для охлаждения и сепарации компрессата [Дронин А.П., Пугач И.А. Технология разделения углеводородных газов. М.: Химия, 1976 г., с.31], которое включает холодильник-конденсатор с линией ввода компрессата и линиями подвода/отвода хладагента и сепаратор, оснащенный линией подачи охлажденного компрессата из холодильника, линией вывода сжатого газа и по меньшей одной линией вывода конденсата (например, при компримировании природных газов сепаратор оснащен линиями вывода углеводородного конденсата и водного конденсата).

Недостатками известного устройства являются низкий выход сжатого газа из-за растворения его компонентов в конденсате (особенно при больших давлениях компримирования), а также потери целевых компонентов конденсата (углеводородов C₅₊) со сжатым газом, особенно при невысоких давлениях компримирования. Кроме того, конденсат имеет высокое давление насыщенных паров из-за повышенного содержания в нем легких компонентов, что затрудняет его дальнейшую переработку и транспортировку.

Задачей изобретения является увеличение выхода сжатого газа, уменьшение потерь углеводородов C₅₊ со сжатым газом и получение стабильного конденсата с нормативным давлением насыщенных паров.

При реализации изобретения в качестве технического результата достигается:

- увеличение выхода сжатого газа и получение стабилизированного конденсата с нормативным давлением насыщенных паров за счет оснащения устройства дросселем и стабилизатором,

- уменьшение потерь углеводородов C₅₊ со сжатым газом за счет оснащения устройства дефлегматором.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, включающем холодильник-конденсатор, оснащенный линиями подвода/отвода хладагента, а также линии ввода компрессата, вывода сжатого газа и, по меньшей мере, одну линию вывода конденсата, особенность заключается в том, что в качестве холодильника-конденсатора используют дефлегматор, оснащенный тепломассообменной секцией, например, радиально-спирального типа и дроссельным вентилем, установленным на линии вывода конденсата и соединенным со стабилизатором линией подачи дросселированного конденсата, при этом стабилизатор оснащен распределительным устройством, тепломассообменной секцией, например, радиально-спирального типа, линией подачи охлажденного компрессата из стабилизатора в дефлегматор и линией вывода газа стабилизации.

При образовании в процессе охлаждения расслаивающегося конденсата на линии вывода конденсата из дефлегматора целесообразно установить сепаратор, оснащенный линиями вывода легкого и тяжелого конденсата, соединяющими сепаратор со стабилизаторами легкого и тяжелого конденсата, соответственно, при этом каждый из стабилизаторов оснащен распределительным устройством, тепломассообменной секцией, например, спирально-радиального типа, линией подачи охлажденного компрессата в дефлегматор и линией вывода газа стабилизации.

Дефлегматор и стабилизатор/стабилизаторы могут быть объединены в один аппарат - дефлегматор-стабилизатор компрессата.

В предлагаемом устройстве использование дефлегматора в качестве холодильника-конденсатора позволяет осуществить охлаждение компрессата в условиях его дефлегмации, при которой происходит фракционирование выпадающего конденсата тяжелых компонентов, за счет чего уменьшить содержание тяжелых компонентов в сжатом газе и таким образом уменьшить их потери.

Установка дроссельного вентиля на линии вывода конденсата из дефлегматора позволяет осуществить глубокую стабилизацию конденсата при пониженном давлении, способствующем отгонке из конденсата легких компонентов, снижению давления насыщенных паров конденсата и увеличению выхода сжатого газа.

Оснащение стабилизатора распределительным устройством, тепломассообменной секцией, например, радиально-спирального типа позволяет отогнать легкие компоненты из конденсата, стекающего сверху вниз в виде пленки по наружным поверхностям элементов тепломассообменной секции, за счет нагрева компрессатом, проходящим снизу вверх во внутреннем пространстве элементов тепломассообменной секции, и получить стабильный конденсат с нормативным давлением насыщенных паров.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет при необходимости осуществить рециркуляцию газа стабилизации, содержащего отпаренные легкие компоненты, путем смешения его со сжимаемым газом, что обеспечивает еще большее увеличение выхода сжатого газа.

Заявленный технический результат достигается за счет конструкции устройства для охлаждения и сепарации компрессата, позволяющей использовать вторичные энергоресурсы - тепло компрессата и давление конденсата, безвозвратно теряющиеся в известных устройствах.

Предлагаемое устройство (на схеме показано устройство в виде единого аппарата при получении нерасслаивающегося конденсата) состоит из дефлегматора 1, оснащенного тепломассообменной секцией 2, линиями вывода сжатого газа 3, подачи/вывода хладагента 4 и вывода конденсата 5 с размещенным на ней дроссельным вентилем 6, соединенным с линией подачи дросселированного конденсата 7 в стабилизатор 8, который оснащен распределительным устройством 9, тепломассообменной секцией 10 с линиями ввода компрессата 11 и подачи охлажденного компрессата в дефлегматор 12, а также линиями вывода стабильного конденсата 13 и газа стабилизации 14.

В случае образования расслаивающегося конденсата (например, на легкий и тяжелый конденсаты) на линии вывода конденсата из дефлегматора установлен сепаратор (не показано), оснащенный линиями вывода легкого и тяжелого конденсата, соединяющими сепаратор со стабилизаторами легкого и тяжелого конденсата, соответственно, при этом каждый из стабилизаторов оснащен распределительным устройством, тепломассообменной секцией, например, радиально-спирального типа, линией подачи охлажденного компрессата в дефлегматор и линией вывода газа стабилизации.

Устройство работает следующим образом.

Компрессат (I) по линии 11 подают для охлаждения во внутреннее пространство элементов тепломассообменной секции 10 и выводят по линии 12 в низ дефлегматора 1, где он разделяется на компрессат (II), выводимый по линии 5, и газ, который подвергается дефлегмации в тепломассообменной секции 2 за счет охлаждения хладагентом (III) с получением сжатого газа (IV), который выводят из устройства по линии 3. Конденсат (II) дросселируют на дроссельном вентиле 6 и подают по линии 7 в верхнюю часть стабилизатора 8, где он с помощью распределительного устройства 9 подается в тепломассообменную секцию 10, в которой он стабилизируется за счет нагрева компрессатом (I) с получением стабильного конденсата (V), выводимого по линии 13, и рециркулируемого газа стабилизации (VI), выводимого по линии 14.

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером.

Компрессат сжатия смеси 35000 нм³/час попутного нефтяного газа состава, % масс.: азот 4,09%, кислород 0,05%, диоксид углерода 1,32%, вода менее 0,001%, сероводород 0,02%, метан 24,26%, этан 19,94%, пропан 22,19%, C₄ 16,09%, C₅ 9,83%, С₆₊ 2,46%, метил- и этилмеркаптаны 0,002%, и 2300 нм³/час газа стабилизации, имеющего давление 3,53 МПа изб. и температуру 146,6°C, сепарируют в предлагаемом устройстве с получением 33230 нм³/час сжатого газа с давлением 3,53 МПа изб. и температурой 40,0°C, 2300 нм³/час газа стабилизации с давлением 0,59 МПа и температурой 58,3°C и 5,5 т/час стабильного конденсата с давлением насыщенных паров по Рейду 64,8 кПа (норматив - 66,7 кПа). Потери углеводородов C₅₊ со сжатым газом составили 1,31 т/час.

Охлаждение и сепарация компрессата с использованием устройства, описанного в прототипе, при аналогичных условиях позволила получить 29950 нм³/час сжатого газа и 11,03 т/час углеводородного конденсата с давлением насыщенных паров по Рейду 1669 кПа. Потери углеводородов C₅₊ со сжатым газом составили 1,96 т/час.

Из примера следует, что применение предлагаемого устройства позволяет увеличить выход сжатого газа, уменьшить потери углеводородов C₅₊ со сжатым газом и получить стабильный конденсат. Изобретение может быть использовано в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для компримирования газа. Устройство для охлаждения и сепарации компрессата включает холодильник-конденсатор, оснащенный линиями подвода/отвода хладагента, а также линии ввода компрессата, вывода сжатого газа и, по меньшей мере, одну линию вывода конденсата. В качестве холодильника-конденсатора используют дефлегматор, оснащенный тепломассообменной секцией, например, радиально-спирального типа и дроссельным вентилем. Дроссельный вентиль установлен на линии вывода конденсата и соединен со стабилизатором линией подачи дросселированного конденсата. Стабилизатор оснащен распределительным устройством, тепломассообменной секцией, например, радиально-спирального типа, линией подачи охлажденного компрессата из стабилизатора в дефлегматор и линией вывода газа стабилизации. Техническим результатом является увеличение выхода сжатого газа, уменьшение потерь углеводородов C₅₊ со сжатым газом и получение стабильного конденсата с нормативным давлением насыщенных паров. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для охлаждения и сепарации компрессата, включающее холодильник-конденсатор, оснащенный линиями подвода/отвода хладоагента, а также линии ввода компрессата, вывода сжатого газа и, по меньшей мере, одну линию вывода конденсата, отличающееся тем, что в качестве холодильника-конденсатора используют дефлегматор, оснащенный тепломассообменной секцией, например, радиально-спирального типа и дроссельным вентилем, установленным на линии вывода конденсата и соединенным со стабилизатором линией подачи дросселированного конденсата, при этом стабилизатор оснащен распределительным устройством, тепломассообменной секцией, например, радиально-спирального типа, линией подачи охлажденного компрессата из стабилизатора в дефлегматор и линией вывода газа стабилизации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на линии вывода конденсата из дефлегматора установлен сепаратор, оснащенный линиями вывода легкого и тяжелого конденсата, соединяющими сепаратор со стабилизаторами легкого и тяжелого конденсата, соответственно, при этом каждый из стабилизаторов оснащен распределительным устройством, тепломассообменной секцией, например, радиально-спирального типа, линией подачи охлажденного компрессата в дефлегматор и линией вывода газа стабилизации.