УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В КОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТАНОВКАХ Российский патент 2015 года по МПК F17D1/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройствам распределения газов при помощи вихревых труб и предназначено для очистки топливного газа от конденсата тяжелых углеводородов (C₅-C₁₅) и примесей с выделением легких фракций (C₁-C₄) для применения в когенерирующих установках.

Уровень техники

Известна установка подготовки газа, 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 (Патент RU №2181459 С1, кл. F17D 1/02, дата публикации: 2002.04.20).

Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявленного технического решения, заключаются в наличии приемной и выкидной газовых линий, вихревой трубы, сепаратора (блока конденсации), охлаждающей камеры.

Причина, препятствующая получению технического результата, который обеспечивается заявленным техническим решением, заключается в том, что выделение тяжелых фракций углеводородов осуществляется в условиях повышенного рабочего давления и повышенной концентрации тяжелых углеводородов, что снижает эффективность разделения газового потока в вихревой трубе.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является установка для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу, содержащая устройство для повышения или понижения давления, приемную газовую линию, по которой в установку поступает исходный попутный нефтяной или природный газ, выкидную газовую линию, по которой из установки в газопровод для дальнейшего транспорта поступает очищенный от тяжелых фракций углеводородов попутный нефтяной или природный газ, две вихревые трубы, эжектор и накопитель конденсата, при этом вход первой вихревой трубы через устройство для повышения или понижения давления связан с приемной газовой линией и выходом холодного потока второй вихревой трубы, выход холодного потока первой вихревой трубы соединен с выкидной газовой линией, выход горячего потока первой вихревой трубы через эжектор, в котором данный поток является рабочим телом, соединен с входом первого сепаратора, выход по конденсату которого соединен с накопителем конденсата, а выход по газу - с входом второй вихревой трубы, выход холодного потока второй вихревой трубы связан с упомянутой приемной газовой линией для возможности объединения данного холодного потока с исходным попутным нефтяным или природным газом для подачи объединенного таким образом потока на вход первой вихревой трубы, выход горячего потока второй вихревой трубы соединен с входом второго сепаратора, выход по конденсату которого соединен с накопителем конденсата, а выход по газу через упомянутый эжектор соединен с входом первого сепаратора (Патент RU №2271497 С1, МПК F17D 1/02, опубликовано 10.03.2006).

Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявленного технического решения, заключаются в наличии приемной и выкидной газовых линий, вихревой трубы, сепаратора, охлаждающей камеры, смесителя (эжектора), накопителя конденсата.

Причина, препятствующая получению технического результата, который обеспечивается заявленным техническим решениям, заключается в недостаточно низкой температуре входного газа, что снижает эффективность конденсации тяжелых углеводородов.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении степени очистки газа от конденсатообразующих фракций.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в применении режима пониженной температуры входного газа, смешиваемого с горячим потоком газа с выхода вихревой трубы.

Достигается технический результат тем, что установка подготовки топливного газа содержит приемную газовую линию, по которой в установку поступает исходный топливный газ, охлаждающую камеру, смеситель, сепаратор, накопитель конденсата, вихревую трубу и выкидную газовую линию, по которой из установки в газопровод поступает очищенный от тяжелых фракций углеводородов топливный газ, при этом приемная газовая линия посредством входного трубопровода, проходящего через охлаждающую камеру, соединена с первым входом смесителя, второй вход смесителя соединен с выходом сепаратора по газу, выход по конденсату которого соединен с накопителем конденсата, выход смесителя соединен с входом вихревой трубы, выход горячего потока которой соединен с входом сепаратора, а выход холодного потока - с выкидной газовой линией и входом охлаждающей камеры, выход которой соединен с выкидной газовой линией.

Новые признаки заявленного технического решения заключаются в том, что приемная газовая линия посредством входного трубопровода, проходящего через охлаждающую камеру, соединена с первым входом смесителя, второй вход смесителя соединен с выходом сепаратора по газу, выход смесителя соединен с входом вихревой трубы, выход холодного потока вихревой трубы соединен с выкидной газовой линией и входом охлаждающей камеры, выход которой соединен с выкидной газовой линией.

Краткое описание чертежей

На фиг. показана функциональная схема установки подготовки топливного газа для применения в когенерирующих установках.

Осуществление изобретения

Установка подготовки топливного газа (предназначенная для применения в когенерирующих установках) содержит приемную газовую линию 1, входной трубопровод 2, охлаждающую камеру 3, смеситель 4 (выполнен в виде либо компрессора, либо эжектора), сепаратор 5, накопитель конденсата 6, вихревую трубу 7 и выкидную газовую линию 8. Приемная газовая линия 1 посредством входного трубопровода 2, проходящего через охлаждающую камеру 3, соединена с первым входом 9 смесителя 4.

Второй вход 10 смесителя 4 соединен с выходом по газу 11 сепаратора 5, выход по конденсату 12 которого соединен с накопителем конденсата 6. Выход смесителя 4 соединен с входом 13 вихревой трубы 7. Выход горячего потока 14 вихревой трубы 7 соединен с входом сепаратора 5. Выход холодного потока 15 вихревой трубы 7 соединен через регулирующий клапан 16 с выкидной газовой линией 8 и через регулирующий клапан 17 с входом 18 охлаждающей камеры 3, выход 19 которой соединен с выкидной газовой линией 8.

Работа установки заключается в следующем.

Относительно холодный исходный топливный газ от источника газа (не показан) по приемной газовой линии 1 поступает во входной трубопровод 2, расположенный в охлаждающей камере 3, где он дополнительно охлаждается. Далее дополнительно охлажденный газ поступает на вход 9 смесителя 4, на другой вход 10 которого поступает горячий газ с выхода 11 сепаратора 5. В результате смешения холодного и горячего потоков в смесителе 4 происходит конденсация тяжелых фракций и далее образовавшаяся таким образом смесь газа и капель конденсированных тяжелых углеводородов поступает на вход 13 вихревой трубы 7.

В вихревой трубе 7 газ подвергается вихревому разделению на холодный поток (выход 15), содержащий в процентном отношении больше легких фракций, и горячий поток (выход 14), содержащий в процентном отношении больше тяжелых фракций и примесей. Холодный поток при помощи регулирующих клапанов 16 и 17 разделяется на два холодных потока: первый холодный поток через клапан 16 поступает непосредственно в выкидную газовую линию 8; второй холодный поток через клапан 17 поступает на вход 18 охлаждающей камеры 3, где он выполняет функцию охлаждающего агента. С выхода 19 охлаждающей камеры 3 второй холодный поток поступает в выкидную газовую линию 8, предварительно соединяясь с упомянутым первым холодным потоком. Второй холодный поток, проходя через охлаждающую камеру 3 с расходом, определяемым отношением проходных сечений клапанов 16 и 17, дополнительно охлаждает исходный поток топливного газа так, чтобы вызвать необходимую конденсацию содержащихся в нем тяжелых фракций при его дальнейшем смешивании с горячим потоком, поступающим через вход 10 в смеситель 4 с выхода 11 сепаратора 5. Это необходимо для того, чтобы газ, поступающий на вход 13 вихревой трубы 7, гарантированно обеспечил минимально низкую составляющую T·ΔS^R (где ΔS^R - составляющая энтропии, T - температура газа на входе вихревой трубы).

Горячий поток с выхода 14 вихревой трубы 7, содержащий в процентном отношении больше тяжелых фракций и примесей, поступает в сепаратор 5, где осуществляется выделение из него конденсата. Образовавшийся таким образом конденсат с выхода 12 сепаратора 5 поступает в накопитель конденсата 6. Оставшаяся часть горячего потока газа с выхода 11 сепаратора 5 поступает на вход 10 смесителя 4, где смешивается с предварительно охлажденным исходным газом, вызывая конденсацию содержащихся в нем тяжелых углеводородов.

Использование: очистка топливного газа от конденсата тяжелых углеводородов (C₅-C₁₅) и примесей с выделением легких фракций (C₁-C₄) для применения в когенерирующих установках. Установка содержит приемную газовую линию 1, входной трубопровод 2, охлаждающую камеру 3, смеситель 4, сепаратор 5, накопитель конденсата 6, вихревую трубу 7 и выкидную газовую линию 8. Приемная газовая линия 1 посредством входного трубопровода 2, проходящего через охлаждающую камеру 3, соединена с первым входом 9 смесителя 4. Второй вход 10 смесителя 4 соединен с выходом по газу 11 сепаратора 5, выход по конденсату 12 которого соединен с накопителем конденсата 6. Выход смесителя 4 соединен с входом 13 вихревой трубы 7, выход горячего потока 14 которой соединен с входом сепаратора 5. Выход холодного потока 15 вихревой трубы 7 соединен через регулирующий клапан 16 с выкидной газовой линией 8 и через регулирующий клапан 17 с входом 18 охлаждающей камеры 3, выход 19 которой соединен с выкидной газовой линией 8. Технический результат - повышение степени очистки газа от конденсатообразующих фракций. 1 ил.

Установка подготовки топливного газа, содержащая приемную газовую линию, по которой в установку поступает исходный топливный газ, охлаждающую камеру, смеситель, сепаратор, накопитель конденсата, вихревую трубу и выкидную газовую линию, по которой из установки в газопровод поступает очищенный от тяжелых фракций углеводородов топливный газ, при этом приемная газовая линия посредством входного трубопровода, проходящего через охлаждающую камеру, соединена с первым входом смесителя, второй вход смесителя соединен с выходом сепаратора по газу, выход по конденсату которого соединен с накопителем конденсата, выход смесителя соединен с входом вихревой трубы, выход горячего потока которой соединен с входом сепаратора, а выход холодного потока - с выкидной газовой линией и входом охлаждающей камеры, выход которой соединен с выкидной газовой линией.