УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА ИЗ ГИДРАТА ГАЗА Российский патент 2015 года по МПК E21B43/34 C10L3/08 

Настоящее изобретение относится к устройствам для получения газообразного и сжиженного топлив из залежей газовых гидратов.

При непрерывном росте потребления традиционных энергоносителей - нефти, природного газа, каменного угля и неизбежном истощении их запасов, все острее встает задача о вовлечении в потребление альтернативных энергоносителей. Одним из таких энергоносителей является гидрат природного газа.

Запасы природного газа в наземных залежах Арктики и Антарктики, на дне океанов и морей в составе газовых гидратов на порядки превышают разведанные запасы свободного природного газа. Это делает весьма привлекательным рассмотрение возможности использования в перспективе газгидратов в качестве сырья для производства свободного природного газа. При этом предпочтительно, чтобы промышленная установка позволяла получать из гидрата природного газа сжатый газ высокого давления и/или сжиженный газ.

Газовые гидраты представляют собой кристаллические твердые вещества, состоящие из молекул газа, окруженные каркасом из молекул воды. Газовые гидраты образуют твердую фазу при давлениях выше и температурах ниже, чем те, которые необходимы при образовании льда.

Общепринятые способы извлечения природного газа из газовых гидратов включают воздействие нагревания и/или понижения давления на газовые гидраты с целью высвобождения свободного природного газа. Эти способы требуют подвода значительного количества энергии, что ведет к высоким затратам на извлечение газа.

Предпочтительно, чтобы установка для получении из гидрата природного газа сжатого газа высокого давления или сжиженного газа и работы своих систем использовала низкопотенциальное тепло.

В северных районах России, где имеются большие наземные залежи гидратов, природный газ основных месторождений содержит в своем составе 98-99% метана (Дубовкин Н.Ф. и др. Топлива для воздушно-реактивных двигателей. М., «МАТИ» - РГТУ, 2001). Поэтому в дальнейшем все расчеты приводятся для гидрата метана как гидрата природного газа.

Гидрат метана обладает следующими характеристиками:

- Формула - CH₄-5,9H₂O;

- Соотношение массы метана к воде - 1:6,64;

- Плотность гидрата - 0,90 г/см³;

- Удельная теплота сгорания - 57,7 кДж/моль;

- Количество тепла - 112,8 ккал/кг.

Давление насыщенных паров гидрата метана уже при температуре минус 29°C составляет 1 атм. Это значит, что для диссоциации гидрата метана может использоваться низкопотенциальное тепло окружающей среды (в том числе воды Северного Ледовитого океана или тепловые отходы различных производств).

При температуре плюс 20°C давление насыщенных паров гидрата метана составляет 300 атм, при 25° - 500 атм. Температура водяного пара в конденсаторе конденсационной электростанции (КЭС) составляет 32,5°C при давлении пара на уровне 0,95 атм. Таким образом, используя, например бросовое тепло от пара КЭС, можно получить в установке из гидрата метана высокоработоспособный газ метан. Если направить этот газ в турбодетандер, приводящий электрогенератор, то можно получить электроэнергию для привода всех систем установки и получить сжиженный газ метан.

Метан CH₄ - бесцветный газ без запаха. Применяется как топливо.

Известен способ и устройство добычи свободного газа конверсией газового гидрата из скважины (патент РФ №2370642). Согласно данному изобретению газ удаляют из газового гидрата приведением в контакт гидрата с высвобождающим агентом. Когда высвобождающий агент контактирует с газовым гидратом, высвобождающий агент самопроизвольно замещает газ в гидратной структуре без плавления гидратной структуры. Наиболее предпочтительно, если газовый гидрат представляет собой гидрат метана. Высвобождающий агент, контактирующий с газовым гидратом, предпочтительно представляет собой диоксид углерода в виде жидкой фазы. Скважина обычно включает надземную часть и обсадную трубу. Отверстия в стенке обсадной трубы создают напротив гидратного пласта. Труба ниже гидратного пласта заглушена пробкой. Жидкий диоксид углерода вводят в обсадную трубу и далее через отверстия в стенке трубы в пласт гидрата метана, где молекулы диоксида углерода самопроизвольно замещают молекулы метана в гидратной структуре. Высвобожденный свободный газообразный метан течет в обратном направлении к обсадной трубе и через отверстия в стенке поступает в обсадную трубу и далее через нагнетатель в хранилище метана. Из хранилища газообразный метан можно транспортировать на переработку. Для извлечения метана из скважины нет необходимости подвергать данный пласт воздействию пониженного давления или нагреву. Однако такая добыча газообразного метана требует значительных затрат.

Известен способ и устройство для безопасного и удобного выделения свободного газа из гидрата газа (патент США №6028235). Устройство располагают в месте залежей гидратов для воздействия на них теплом пара, нагретой жидкости или нагретого газа.

Устройство содержит емкость, на днище которого внутри расположено основание с расположенным на нем змеевиком подвода тепла. В емкость загружен гидрат газа, непосредственно контактирующий со змеевиком. Из емкости имеются отводы свободного газа и воды. Тепло от нагретых компонентов (пара, жидкости или газа) через змеевик разлагает гидраты на свободный газ и воду. Затем свободный газ собирают для дальнейшего хранения, транспортировки или использования. Воду собирают для дальнейшей обработки или удаления. Данное техническое решение позволяет получить альтернативный источник топлива для энергетической промышленности, однако требует подвода значительного количества энергии, что ведет к высоким затратам на извлечение из гидратов свободного газа.

Наиболее близким аналогом того же назначения, что и заявляемое техническое решение, является установка для получения газа из гранул гидрата газа (патент США №8466331). Установка включает устройство для получения свободного газа из гидрата газа и узел загрузки гидрата. Устройство содержит реактор, емкость с водой, нагреватель в емкости и сепаратор. Реактор снабжен в верхней части трубопроводом отвода газа потребителям через сепаратор. Емкость соединена с реактором трубопроводом подвода воды с насосом и трубопроводом отвода воды из реактора в его нижней части. Сепаратор снабжен трубопроводом отвода воды и непрореагировавшего гидрата. Реактор вверху содержит заправочное отверстие с крышкой. Работа установки заключается в загрузке гранул гидрата газа в реактор, подаче теплоносителя (воды) в реактор и его завихрении для равномерного разложения гранул гидрата газа и выделения свободного газа. Температура воды в реакторе поддерживается от +1 до +5°C. Гранулы при загрузке в реактор имеют температуру от -25 до -5°C. Уровень воды в реакторе поддерживается через трубку отвода воды в емкость. Установка позволяет вырабатывать свободный газ из гидрата газа, например газ метан, который рассматривается как перспективное топливо. Однако обычное высвобождение этого топлива является очень затратным.

В основу изобретения установки положено решение следующих задач:

- получение из наземных залежей гидрата газа свободного сжатого газа высокого давления;

- снижение стоимости извлечения свободного газа из гидрата газа;

- обеспечение работы потребителей установки на установившемся режиме за счет ее собственных энергетических ресурсов;

- получение из сжатого газа высокого давления сжиженного газа;

- обеспечение постоянства режима получения газа по расходу и давлению.

Поставленные задачи решаются тем, что установка для получения газа из гидрата газа включает устройство для получения газа из гидрата газа и узел загрузки гидрата. Устройство содержит реактор, емкость с водой, нагреватель и сепаратор. Причем реактор снабжен в верхней части трубопроводом отвода свободного сжатого газа в хранилища через сепаратор. Емкость соединена с реактором трубопроводом подвода воды с насосом и трубопроводом отвода воды из реактора в его нижней части. Кроме того, сепаратор снабжен трубопроводом отвода воды и непрореагировавшего гидрата.

Новым в установке является то, что устройство для получения газа из гидрата газа дополнительно содержит систему охлаждения внутренних стенок реактора, вентилятор, ресивер, газовый фильтр, хранилище сжатого газа, турбодетандер с электрогенератором, дроссель, жидкостный фильтр, хранилище сжиженного газа, кран суфлирования и предохранительный клапан полости реактора, запорно-регулирующие краны и систему охлаждения газа перед турбодетандером, включающую теплообменник с каналами горячего и холодного теплоносителей. Система охлаждения внутренних стенок реактора на входе в реактор выполнена в виде трубопровода подачи холодного воздуха с краном, а на выходе - трубопровода отвода холодного воздуха с краном из реактора через вентилятор в атмосферу. Нагреватель расположен в полости реактора. Трубопровод отвода воды и непрореагировавшего гидрата из сепаратора снабжен насосом с краном и подключен на выходе к реактору. Трубопровод отвода сжатого газа из сепаратора подключен к хранилищам через ресивер с кранами на входе и выходе и газовый фильтр. На выходе из газового фильтра трубопровод разделен на линию сжатого газа и линию сжиженного газа. Хранилище сжатого газа подключено к газовому фильтру через отводной трубопровод с краном, а хранилище сжиженного газа - через отводной трубопровод с краном, жидкостный фильтр, дроссель, турбодетандер и канал горячего теплоносителя теплообменника системы охлаждения газа перед турбодетандером. Канал холодного теплоносителя теплообменника системы охлаждения газа на входе соединен с атмосферой, а на выходе - с вентилятором через кран.

Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленных задач, так как:

- охлаждение внутренних стенок реактора холодным воздухом позволяет заполнить реактор гранулами гидрата газа, сохраняя их цельность;

- наличие в системе охлаждения внутренних стенок реактора на выходе из реактора отвода холодного воздуха через кран и вентилятор обеспечивает проток наружного холодного воздуха для охлаждения реактора перед загрузкой гранулами гидрата газа;

- наличие в трубопроводе отвода воды и непрореагировавшего гидрата из сепаратора насоса с краном и подключение его к реактору позволяет исключить попадание непрореагировавшего гидрата газа в газовый тракт и полностью разложить поступивший в реактор гидрат газа;

- наличие в системе охлаждения газа перед турбодетандером на выходе воздуха в атмосферу крана и вентилятора обеспечивает более глубокое охлаждение сжатого газа на линии сжижения газа;

- наличие охлаждения газа после газового фильтра в теплообменнике и охлаждение путем расширения с понижением давления в турбодетандере и дросселе обеспечивает его сжижение перед хранением;

- расположение нагревателя в полости реактора позволяет подвести тепло для разложения гидрата газа;

- подключение трубопровода отвода свободного сжатого газа от сепаратора к хранилищам через ресивер с кранами на входе и выходе позволяет получать газ, готовый к использованию;

- разделение на выходе из газового фильтра трубопровода сжатого газа на линию сжатого газа и линию сжиженного газа расширяет ассортимент продукции выпускаемой установкой;

- подключение хранилища сжатого газа к газовому фильтру через трубопровод с краном позволяет получать очищенный газ, готовый к использованию;

- подключение хранилища сжиженного газа к газовому фильтру через отводной трубопровод с краном, жидкостный фильтр, дроссель, турбодетандер и канал горячего теплоносителя теплообменника системы охлаждения газа перед турбодетандером позволяет получать сжиженный газ, готовый к использованию;

- соединение канала холодного теплоносителя теплообменника системы охлаждения газа на входе с атмосферой, а на выходе - с вентилятором через кран позволяет понизить температуру газа на входе в турбодетандер, используя хладоресурс атмосферного воздуха;

- наличие насоса подачи воды в реактор для выдавливания с заданным давлением и расходом газа из газовой подушки, образуемой после полного разложения порции газового гидрата, позволяет обеспечить постоянство режима получения газа по давлению и расходу.

Существенные признаки изобретения могут иметь развитие и продолжение.

Узел загрузки гидрата в реактор установки может содержать теплоизолированный резервуар с гидратом и винтовой насос с приводом, установленный в нижней части резервуара в горизонтальном цилиндрическом корпусе с вертикальным отводом вниз, где отвод снабжен задвижкой и соединен с реактором в его верхней части. Это обеспечивает свободное поступление гидрата газа к насосу и дальнейшее поступление гидрата газа в реактор.

В емкости с водой может быть установлен дополнительный нагреватель. Это позволяет ускорить разложение гидрата газа.

Трубопровод подвода воды из емкости в реактор снабжен краном. Это обеспечивает своевременное поступление воды в реактор для вытеснения из реактора газовой подушки, образовавшейся после полного разложения гидрата газа.

Трубопровод отвода воды из реактора в емкость снабжен краном и насосом. Это обеспечивает своевременный слив воды из реактора для последующего заполнения реактора новой порцией гидрата газа.

Подвод воды из емкости в полость реактора может быть выполнен тангенциальным. Это обеспечивает более широкий охват теплой водой гранул гидрата газа в случае включения подачи теплой воды до полного разложения гидрата газа.

Гидрат газа может быть сформирован в виде гранул. Это обеспечивает более эффективную транспортировку гидрата газа при режимах заполнения реактора и упрощает подвод к нему тепла.

Стенки реактора снаружи должны быть снабжены теплоизоляцией. Это обеспечивает постоянство положительной температуры стенок реактора для предотвращения замерзания воды на режиме разложения гидрата газа и поддержания отрицательной температуры стенок на режиме заполнения реактора гидратом газа.

Установка может содержать, по меньшей мере, еще одно устройство для получения свободного газа из гидрата газа, реактор которого соединен с дополнительным вертикальным отводом вниз винтового насоса узла загрузки гидрата. Это обеспечивает непрерывную работу установки.

Таким образом, решены поставленные в изобретении задачи. Предложенная установка позволяет:

- получать свободный сжатый газ высокого давления из залежей гидрата газа;

- снизить стоимость извлечения газа высокого давления из гидрата газа;

- обеспечить работу потребителей установки на установившемся режиме за счет за счет ее собственных энергетических ресурсов;

- получать из сжатого газа высокого давления сжиженный газ.

Настоящее изобретение поясняется последующим подробным описанием установки и ее работы со ссылкой на иллюстрации, на фиг.1 и 2, где:

на фиг.1 представлена схема установки для периодического получения, из гидрата метана сжатого метана высокого давления и/или сжиженного метана;

на фиг.2 - схема установки для непрерывного получения из гидрата метана сжатого метана и/или сжиженного метана.

Установка (см. фиг.1) для получения метана СН₄ из гидрата метана включает устройство для получения метана и узел загрузки гидрата метана. Устройство содержит реактор 1, емкость 2 с водой, нагреватель 3 и сепаратор 4. Причем реактор 1 снабжен в верхней части трубопроводом 5 отвода сжатого метана в хранилища через сепаратор 4. Емкость 2 соединена с реактором 1 трубопроводом 6 подвода воды с насосом 7 и трубопроводом 8 отвода воды из реактора 1 в его нижней части. Кроме того, сепаратор 4 снабжен трубопроводом 9 отвода воды и непрореагировавшего гидрата.

Устройство для получения метана из гидрата метана дополнительно содержит систему охлаждения внутренних стенок реактора, вентилятор 10, ресивер 11, газовый фильтр 12, хранилище 13 сжатого метана, турбодетандер 14 с электрогенератором 15, дроссель 16, жидкостный фильтр 17, хранилище 18 сжиженного метана, кран 19 суфлирования и предохранительный клапан 20 полости реактора 1, запорно-регулирующие краны и систему охлаждения сжатого метана перед турбодетандером 14, включающую теплообменник 21 с каналами 22, 23 соответственно горячего и холодного теплоносителей. Кроме того, полость реактора 1 снабжена датчиками давления и температуры (не показано).

Система охлаждения внутренних стенок реактора 1 на входе в реактор выполнена в виде трубопровода 24 подачи холодного воздуха с краном 25, а на выходе - трубопровода 26 отвода воздуха с краном 27 из реактора через вентилятор 10 в атмосферу. Нагреватель 3 расположен в полости реактора 1. Трубопровод 9 отвода воды и непрореагировавшего гидрата метана из сепаратора 4 снабжен насосом 28 с краном 29 и подключен на выходе к реактору 1. Трубопровод 30 отвода сжатого метана из сепаратора 4 подключен к хранилищам 13, 18 через ресивер 11 с кранами 31, 32 соответственно на входе и выходе и газовый фильтр 12. Причем на выходе из газового фильтра 12 трубопровод разделен на линию сжатого метана и линию сжиженного метана. Хранилище 13 сжатого метана подключено к газовому фильтру 12 через отводной трубопровод 33 с краном 34. Хранилище 18 сжиженного метана подключено к фильтру 12 через отводной трубопровод 35 с краном 36, жидкостный фильтр 17, дроссель 16, турбодетандер 14 и канал 22 горячего теплоносителя теплообменника 21 системы охлаждения газа перед турбодетандером 14. При этом канал 23 холодного теплоносителя теплообменника 21 системы охлаждения газа на входе соединен с атмосферой, а на выходе - через кран 37 с вентилятором 10.

При работе турбодетандера 14 электрогенератор 15 вырабатывает энергию для питания потребителей установки.

Узел загрузки гидрата метана в реактор 1 содержит теплоизолированный резервуар 38 с гидратом и винтовой насос 39 с приводом 40, установленный в нижней части резервуара 38 в горизонтальном цилиндрическом корпусе 41 с вертикальным отводом 42 вниз. Отвод 42 снабжен задвижкой 43 и соединен с реактором 1 в его верхней части.

В емкости 2 с водой установлен дополнительный нагреватель 44. Трубопровод 6 подвода воды из емкости 2 в реактор 1 снабжен краном 45. Трубопровод 8 отвода воды из реактора 1 в емкость 2 снабжен соответственно краном 46 и насосом 47. Подвод воды из емкости 2 в полость реактора 1 выполнен тангенциальным (не показано). Гидрат метана сформирован в виде гранул 48. Стенки реактора 1 снаружи снабжены теплоизоляцией 49.

Для обеспечения непрерывной работы установка (см. фиг.2) содержит, по меньшей мере, еще одно аналогичное устройство для получения свободного газа метана из гидрата метана, реактор 50 которого соединен с дополнительным вертикальным отводом 51 вниз с задвижкой 52 корпуса 41 винтового насоса 39 узла загрузки гидрата.

Установка располагается так, чтобы устройство для получения газообразного метана из гидрата метана находилось в отапливаемом помещении с плюсовой температурой воздуха для исключения замерзания воды в его узлах и трубопроводах.

При периодической работе установка (см. фиг.1) работает следующим образом. Перед загрузкой в реактор 1 гидрата метана в виде гранул 48 закрывают краны 19, 20, 29, 31, 37, 45, 46 и задвижку 43, выполняют продувку реактора 1 холодным воздухом температурой ниже минус 30°C через трубопровод 24 с краном 25 на входе в реактор, а на выходе из реактора - через трубопровод 26 отвода воздуха с краном 27 и вентилятор 10 в атмосферу. При достижении температуры внутренних стенок реактора 1 ниже минус 30°C перекрывают краны 25, 27 соответственно трубопроводов 24, 26 и отключают вентилятор 10. Открывают кран 19 суфлирования полости реактора 1 с атмосферой и задвижку 43 отвода 42. Включают привод 40 винтового насоса 39 узла загрузки гранул 48 гидрата метана из резервуара 38 в реактор 1 через вертикальный отвод 42 с задвижкой 43. После загрузки реактора 1 гидратом до заданного уровня винтовой насос 39 отключают, закрывают задвижку 43 отвода 42 и кран 19. Включают подогрев реактора 1 с гранулами 48 гидрата метана нагревателем 3 до заданной температуры, при которой в реакторе 1 устанавливается заданное постоянное давление метана (например, 150-200 кгс/см²). С повышением давления свыше допустимого срабатывает предохранительный клапан 20 и снижается давление в реакторе 1. При нагреве гидрат метана разлагается на газ и воду. Плотность гидрата метана меньше плотности воды, и гидрат метана располагается в реакторе 1 на поверхности воды. На трубопроводе 30 (при закрытом кране 32) открывают кран 31 перед ресивером 11. Смесь газообразного метана, гидрата метана и воды из ресивера 1 по трубопроводу 5 направляют при постоянных давлении и расходе через сепаратор 4 в ресивер 11. В сепараторе 4 осуществляют отделение от газообразного метана воды и непрореагировавшего гидрата метана. Через трубопровод 9 непрореагировавший гидрат и воду насосом 28 через кран 29 направляют обратно в реактор 1. После достижения в ресивере 11 заданного давления открывают кран 32 подачи сжатого метана в хранилища 13 и 18 через фильтр 12.

К хранилищу 13 сжатый метан направляют через отводной трубопровод 33 с краном 34.

К хранилищу 18 сжатый метан направляют через канал 22 горячего теплоносителя теплообменника 21 системы охлаждения газообразного метана, турбодетандер 14, дроссель 16, жидкостный фильтр 17 и отводной трубопровод 35 с краном 36. При работе турбодетандера 14 электрогенератор 15 вырабатывает энергию для питания потребителей установки.

В теплообменнике 21 сжатый газообразный метан охлаждается воздухом, отсасываемым из атмосферы через канал 23 и кран 37 вентилятором 10 (при закрытом кране 27). Дальнейшее охлаждение сжатого метана осуществляется за счет его расширения в турбодетандере 14. После турбодетандера 14 сжатый газообразный метан охлаждается до температуры кипения дросселированием при прохождении через дроссель 16 и содержит после дросселя жидкую фазу. На выходе из дросселя 16 метан в жидкой фазе очищается от примесей в фильтре 17 и по трубопроводу 35 с краном 36 направляется в хранилище 18 сжиженного метана. Для увеличения содержания в метане жидкой фазы необходимо поднимать давление разложения гидрата метана в реакторе 1 выше 200 атм. Это достигается включением нагревателя 3 в реакторе 1.

Так как в гидрате метана содержится 12,9% (масс) метана и 87,1% (масс) воды, т.е. на 1 кг метана приходится 6,75 кг воды, то при плотности гидрата метана при атмосферном давлении порядка 900 кг/м³, после полного разложения гидрата метана вода займет ~80% объема реактора 1.

Когда весь гидрат метана разложится, давление в реакторе 1 начнет падать. Это является сигналом для включения водяного насоса 7 и выдавливания из реактора 1 водой свободного газообразного метана с заданными постоянными исходными давлением и расходом. Насос 7 можно включать и сразу с началом расходования смеси газообразного метана, гидрата метана и воды и регулировать расход насоса в зависимости от расхода смеси.

Потребляемая насосом 7 электроэнергия при давлениях подачи воды 150-200 атм будет составлять 30-40 кВт на 1 кг/с выделившегося при разложении гидрата метана газообразного метана при условии, что насос 7 будет включаться в работу с момента начала расходования метана. Если насос 7 будет включаться после завершения разложения гидрата метана, то его мощность должна быть порядка 135-180 кВт на 1 кг/с. В обоих случаях расход электроэнергии будет одинаковым.

Потребляемая мощность электрического тока на расход метана 1 м³/c возрастает прямо пропорционально давлению смеси в реакторе 1. Мощность на валу турбодетандера 14, отнесенная к 1 м³/с газообразного метана, возрастает более интенсивно, так как с ростом давления газообразного метана будет увеличиваться пропорционально давлению расход метана через турбодетандер и перепад давления метана на последнем.

Если отбирать сжатый газообразный метан из трубопровода 33, то хранилище 13 может получить метан с давлением 150-200 атм для заправки резервуаров высокого давления. Но в этом случае установка не будет вырабатывать электроэнергию и для привода ее агрегатов необходим дополнительный источник электроэнергии.

Во время работы реактора к нему должно постоянно подводиться тепло нагревателем 3 для поддержания в реакторе 1 заданного давления смеси (заданной температуры разложения гидрата метана).

Расчеты показывают, что удельная адиабатическая работа расширения газообразного метана от давления 150-200 атм до 1 атм, образовавшегося при разложении гидрата метана при температуре 290-292 К, составляет порядка 450-470 кВт на 1 кг/с.

Если из схемы установки на фиг.1 исключить теплообменник 21 и дроссель 16, а всю располагаемую работу расширения сжатого газообразного метана использовать в турбодетандере 14, то мощность вырабатываемого турбодетандером электрического тока составит порядка 380-400 кВт на 1 кг/с метана.

Вырабатываемой турбодетандером 14 электроэнергии будет достаточно для привода насосов, нагревателей, кранов, вентилятора, сепаратора и прочих потребителей электроэнергии установки для получения сжатого и сжиженного метана из гидрата метана.

После выдавливания из реактора 1 всей смеси сжатого метана, гидрата метана и воды закрываются краны выхода метана из реактора и все краны подачи метана в хранилища 13 и 18. Открывается кран 46 слива воды в емкость 2 из реактора 1 и кран 19 суфлирования полости реактора 1 с атмосферой. Цикл работы установки завершен. Работа установки во втором и последующих циклах аналогична работе первого цикла.

Температура смеси в реакторе 1 в процессе разложения гидрата должна поддерживаться с точностью до десятых долей градуса, так как при изменении температуры на 1°C давление метана в реакторе 1 изменяется примерно на 40 атм.

При непрерывной работе установки (см. фиг.2) используются два и более аналогичных устройства. Во время работы первого устройства ведется подготовка к работе следующего устройства. Осуществляют продувку реактора 50 холодным воздухом температурой ниже минус 30°C, открывают и закрывают необходимые краны, включают привод 40 винтового насоса 39 узла загрузки гидрата и из резервуара 38 через вертикальный дополнительный отвод 51 и открытую задвижку 52 корпуса 41 загружают в реактор гидрат метана. Последующие операции работы второго устройства аналогичны операциям работы первого устройства. Возможно перекрытие конца цикла работы первого устройства и начала цикла работы следующего устройства по изменению давления в первом реакторе.

Метан из хранилищ можно направлять на переработку, сжигать как топливо в энергоустановках или отпускать потребителям.

Изобретение относится к устройствам для получения газообразного и сжиженного топлив из залежей гидратов. Технический результат заключается в получении свободного сжатого газа высокого давления и сжиженного газа, обеспечении работы установки за счет собственных энергетических ресурсов, обеспечении постоянства режима получения газа по давлению и расходу. Установка для получения газа из гидрата газа включает устройство для получения газа и узел загрузки гидрата газа. Устройство содержит реактор, емкость с водой, нагреватель и сепаратор. Реактор снабжен в верхней части трубопроводом отвода сжатого газа потребителям через сепаратор. Емкость соединена с реактором трубопроводом подвода воды с насосом и трубопроводом отвода воды из реактора в его нижней части. Сепаратор снабжен трубопроводом отвода воды и непрореагировавшего гидрата. Устройство дополнительно содержит систему охлаждения внутренних стенок реактора, вентилятор, ресивер, газовый фильтр, потребитель сжатого газа, теплообменник с каналами горячего и холодного теплоносителей, турбодетандер с электрогенератором, дроссель, жидкостный фильтр, потребитель сжиженного газа, кран суфлирования и предохранительный клапан полости реактора, запорно-регулирующие краны и систему охлаждения газа перед турбодетандером. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для получения газа из гидрата газа, включающая устройство для получения газа и узел загрузки гидрата газа, где устройство содержит реактор, емкость с водой, нагреватель и сепаратор, причем реактор снабжен в верхней части трубопроводом отвода сжатого газа в хранилища через сепаратор, емкость соединена с реактором трубопроводом подвода воды с насосом и трубопроводом отвода воды из реактора в его нижней части, кроме того, сепаратор снабжен трубопроводом отвода воды и непрореагировавшего гидрата, отличающаяся тем, что устройство для получения газа из гидрата газа дополнительно содержит систему охлаждения внутренних стенок реактора, вентилятор, ресивер, газовый фильтр, хранилище сжатого газа, турбодетандер с электрогенератором, дроссель, жидкостный фильтр, хранилище сжиженного газа, кран суфлирования и предохранительный клапан полости реактора, запорно-регулирующие краны и систему охлаждения газа перед турбодетандером, включающую теплообменник с каналами горячего и холодного теплоносителей, где система охлаждения внутренних стенок реактора на входе в реактор выполнена в виде трубопровода подачи холодного воздуха с краном, а на выходе - трубопровода отвода холодного воздуха с краном из реактора через вентилятор в атмосферу, нагреватель расположен в полости реактора, трубопровод отвода воды и непрореагировавшего гидрата из сепаратора снабжен насосом с краном и подключен на выходе к реактору, трубопровод отвода сжатого газа из сепаратора подключен к хранилищам через ресивер с кранами на входе и выходе и газовый фильтр, причем на выходе из газового фильтра трубопровод разделен на линию сжатого газа и линию сжиженного газа, где хранилище сжатого газа подключено к газовому фильтру через отводной трубопровод с краном, а хранилище сжиженного газа - через отводной трубопровод с краном, жидкостный фильтр, дроссель, турбодетандер и канал горячего теплоносителя теплообменника системы охлаждения газа перед турбодетандером, при этом канал холодного теплоносителя теплообменника системы охлаждения газа на входе соединен с атмосферой, а на выходе - через кран с вентилятором.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что узел загрузки гидрата газа в реактор содержит теплоизолированный резервуар с гидратом и винтовой насос с приводом, установленный в нижней части резервуара в горизонтальном цилиндрическом корпусе с вертикальным отводом вниз, где отвод снабжен задвижкой и соединен с реактором в его верхней части.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в емкости с водой установлен дополнительный нагреватель.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что трубопровод подвода воды из емкости в реактор снабжен краном.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что трубопровод отвода воды из реактора в емкость снабжен краном и насосом.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что подвод воды из емкости в полость реактора выполнен тангенциальным.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что гидрат газа сформирован в виде гранул.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что стенки реактора снаружи снабжены теплоизоляцией.

9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, еще одно устройство для получения свободного газа из гидрата газа, реактор которого соединен с дополнительным вертикальным отводом вниз с задвижкой винтового насоса узла загрузки гидрата.