ЭНЕРГОЦЕНТР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2018 года по МПК C10L3/10 F17D1/02 B01D53/00 

Изобретение относится к установкам (энергоцентрам) для выработки электрической и тепловой энергии в промысловых условиях из тяжелых углеводородных газов и легких углеводородных фракций и может быть применено в нефтегазовой промышленности.

Известна станция подготовки попутного нефтяного газа (варианты) [RU 2571127, МПК B01D 53/00, опубл. 20.12.2015 г.], которая включает узел компримирования, блок метанирования, оснащенный линией подачи воды и соединенный линией подачи конденсата с блоком осушки, соединенным со входом одной из ступеней компрессора линией подачи газа регенерации и оснащенным линией вывода подготовленного газа.

Однако известная станция не может быть использована для выработки электрической и тепловой энергии.

Наиболее близки по технической сущности к заявляемому изобретению и широко применяются мини-ТЭЦ (энергоцентр), используемые для выработки электроэнергии и тепла из природного газа, дизельного топлива, мазута или твердого топлива [Э.П. Гужулев и др. Основы современной малой энергетики: учебное пособие. В 3 тт. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. Т. 1, с. 31], включающие источник топлива (газопровод, топливную емкость, бункер твердого топлива), оснащенный линией подачи топлива в блок получения электроэнергии с линией вывода дымового газа, состоящий из электрогенератора с приводом в виде паровой турбины, оснащенной паровым котлом, или дизельного/газотурбинного двигателя, и блок получения теплоносителя - теплофикационной воды, и/или промышленного пара, и/или высокотемпературного органического теплоносителя.

Недостатком данного энергоцентра является невозможность работы на тяжелых углеводородных газах (пропан-бутан, попутный нефтяной газ) и легких углеводородных фракциях (углеводородные конденсаты подготовки и транспортировки газа, широкие фракции легких углеводородов) в качестве топлива, в избытке имеющихся, например, в районах добычи и транспортировки углеводородного сырья. Причиной является несоответствие требованиям, предъявляемым к топливным газам (низкий метановый индекс, высокое число Воббе, большая теплотворная способность), или к топливам (низкая температура вспышки, высокая пожаровзрывоопасность).

Задача изобретения - энергоцентр, работающий на тяжелых углеводородных газах и легких углеводородных фракциях в качестве топлива.

Техническим результатом является энергоцентр, работающий на тяжелых углеводородных газах и легких углеводородных фракциях в качестве топлива за счет оснащения блоком метанирования топлива или его части, использующим для работы часть вырабатываемого тепла.

Предложено три варианта энергоцентра. Первый и второй варианты предназначены для выработки и электроэнергии, и тепла, третий вариант - для выработки только тепла. При этом первый вариант используют при необходимости получения тепловой энергии в объеме, меньшем или незначительно превышающем объем выработки электроэнергии, второй вариант применяют при необходимости выработки существенно больших объемов тепла относительно объема выработки электроэнергии.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемом энергоцентре, включающем источник топлива, оснащенный линией подачи топлива в блок получения электроэнергии с линией вывода дымового газа, и блок получения теплоносителя, особенностью является то, что в качестве источника топлива расположен объект подготовки, транспорта или хранения нефти или газа, на линии подачи топлива размещен блок метанирования с линией подачи воды, соединенный линией подачи прямого теплоносителя/возврата обратного с блоком получения теплоносителя, установленным на линии вывода дымовых газов.

При необходимости на линии подачи топлива перед блоком метанирования может быть размещен блок разгазирования, оснащенный линией возврата разгазированного жидкого топлива в источник топлива, и/или блок сероочистки, оснащенный линиями подачи жидкой углеводородной фракции из источника топлива и возврата ее смеси с продуктами превращения соединений серы, а блок получения теплоносителя может быть оснащен по меньшей мере одной линией подачи прямого теплоносителя сторонним потребителям/возврата обратного.

Второй вариант отличается тем, что линия подачи топлива после блока метанирования соединена с котельной, оснащенной по меньшей мере одной линией подачи прямого теплоносителя сторонним потребителям/возврата обратного, а блок получения электроэнергии соединен с линией подачи топлива или линией подачи топливного газа с блоком метанирования.

При необходимости на линии подачи топлива перед боком метанирования может быть размещен блок разгазирования, оснащенный линией возврата разгазированного жидкого топлива в источник топлива, и/или блок сероочистки, оснащенный линиями подачи жидкой углеводородной фракции из источника топлива и возврата смеси продуктов превращения соединений серы с жидкой углеводородной фракцией, а блок получения теплоносителя может быть соединен по меньшей мере одной линией подачи прямого/возврата обратного теплоносителя с по меньшей мере одной линией подачи прямого теплоносителя сторонним потребителям/возврата обратного.

Третий вариант отличается тем, что на линии подачи топлива вместо блока получения электроэнергии расположена котельная, соединенная с блоком метанирования линией подачи прямого/возврата обратного теплоносителя.

При необходимости на линии подачи топлива перед боком метанирования может быть размещен блок разгазирования, оснащенный линией возврата разгазированного жидкого топлива в источник топлива, и/или блок сероочистки, оснащенный линиями подачи жидкой углеводородной фракции из источника топлива и возврата смеси продуктов превращения соединений серы с жидкой углеводородной фракцией.

Расположение блока метанирования на линии подачи топлива позволяет снизить содержание тяжелых углеводородов в топливе за счет их каталитического превращения в метан, окислы углерода и водород, например, по процессу селективной мягкой паровой конверсии, за счет чего повысить качество топлива благодаря повышению метанового индекса и снижению теплотворной способности. Соединение блока метанирования линией подачи прямого/возврата обратного теплоносителя с блоком получения теплоносителя позволяет поддерживать температуру процесса паровой конверсии. Размещение блока разгазирования на линии подачи топлива перед боком метанирования позволяет использовать в качестве топлива легкие углеводородные фракции, возвращая разгазированные фракции в нефть или газовый конденсат, а размещение блока сероочистки обеспечивает длительную работу катализатора паровой конверсии в блоке метанирования при использовании сернистого топлива, подавая при этом продукты превращения сернистых соединений в нефть или газовый конденсат в виде смеси (раствора) с углеводородной фракцией.

В качестве блоков энергоцентра могут быть использованы любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники, например установка подготовки нефти - в качестве источника топлива, каталитический конвертор с нагревателем и рекуперационным теплообменником - в качестве блока метанирования, отпарная колонна - в качестве блока разгазирования, реактор хемосорбционной очистки окисью цинка - в качестве блока сероочистки.

Первый вариант энергоцентра (фиг. 1) включает источник топлива 1, блок метанирования 2, блок получения электроэнергии 3 и блок получения теплоносителя 4, второй вариант (фиг. 2) дополнительно включает котельную 5, а третий вариант (фиг. 3) включает котельную 5 и не содержит блоков получения электроэнергии и теплоносителя. Все варианты энергоцентра могут быть оборудованы блоками разгазирования 6 и сероочистки 7.

При работе энергоцентра по первому варианту топливо из источника 1 по линии 8, после метанирования в блоке 2, в который по линии 9 подают деионизированную воду, направляют в блок 3, где вырабатывают электроэнергию, получая при этом выводимый по линии 10 дымовой газ, за счет тепла которого из блока 4 по линии 11 в блок 2 подают прямой теплоноситель и возвращают обратный. При необходимости из блока 4 по линии 12 (показано пунктиром) подают тепло сторонним потребителям.

При работе энергоцентра по второму варианту топливо из источника 1 по линии 8, после метанирования в блоке 2, в который по линии 9 подают деионизированную воду, направляют в котельную 5, из которой по линии 13 выводят дымовой газ, а по линии 12 - тепло сторонним потребителям. В блок 3 подают либо часть топлива из линии 8, либо, в случае оснащения блока газопоршневым агрегатом, по отдельной линии 14 - топливный газ с высоким метановым индексом, а из блока 4 по линии 10 выводят дымовой газ, за счет тепла которого из блока 4 по линии 11 в блок 2 подают прямой теплоноситель и возвращают обратный. При необходимости из блока 4 по линии 15 (показано пунктиром) подают теплоноситель в линию 12, по которой подают тепло сторонним потребителям.

При работе энергоцентра по третьему варианту топливо из источника 1 по линии 8, после метанирования в блоке 2, в который по линии 9 подают деионизированную воду, направляют в котельную 5, из которой по линии 13 выводят дымовой газ, по линии 12 подают тепло сторонним потребителям, а по линии 11 в блок 2 подают прямой теплоноситель и возвращают обратный.

При установке блока 6 из него по линии 16 в источник топлива 1 возвращают разгазированное жидкое топливо, а при установке блока 7 в него по линиям 17 из источника топлива 1 подают жидкую углеводородную фракцию и возвращают ее смесь с продуктами превращения соединений серы (показано пунктиром).

Таким образом, предлагаемый энергоцентр может работать на тяжелых углеводородных газах или легких углеводородных фракциях в качестве топлива и может быть использован в промышленности.

Изобретение раскрывает энергоцентр, включающий источник топлива, оснащенный линией подачи топлива в блок получения электроэнергии с линией вывода дымового газа, блок получения теплоносителя, при этом в качестве источника топлива используется объект подготовки, транспорта или хранения нефти или газа, на линии подачи топлива размещен блок метанирования с линией подачи воды, соединенный линией подачи прямого теплоносителя/возврата обратного с блоком получения теплоносителя, установленным на линии вывода дымовых газов. Также раскрываются вариант энергоцентра для получения электроэнергии, теплоносителя и теплоносителя из котельной, а также вариант получения теплоносителя из котельной. Технический результат заключается в повышении качества исходного топлива, повышении метанового индекса и снижении теплотворной способности за счет оснащения установки блоком метанирования. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Энергоцентр, включающий источник топлива, оснащенный линией подачи топлива в блок получения электроэнергии с линией вывода дымового газа, и блок получения теплоносителя, отличающийся тем, что в качестве источника топлива расположен объект подготовки, транспорта или хранения нефти или газа, на линии подачи топлива размещен блок метанирования с линией подачи воды, соединенный линией подачи прямого теплоносителя/возврата обратного с блоком получения теплоносителя, установленным на линии вывода дымовых газов.

2. Энергоцентр по п. 1, отличающийся тем, что на линии подачи топлива перед блоком метанирования размещен блок разгазирования, оснащенный линией возврата разгазированного жидкого топлива в источник топлива, и/или блок сероочистки, оснащенный линиями подачи жидкой углеводородной фракции из источника топлива и возврата ее смеси с продуктами превращения соединений серы.

3. Энергоцентр по п. 1, отличающийся тем, что блок получения теплоносителя оснащен по меньшей мере одной линией подачи прямого теплоносителя сторонним потребителям/возврата обратного.

4. Энергоцентр, включающий источник топлива, оснащенный линией подачи топлива в блок получения электроэнергии с линией вывода дымового газа, и блок получения теплоносителя, отличающийся тем, что на линии подачи топлива расположен блок метанирования с линией подачи воды, соединенный линией подачи прямого теплоносителя/возврата обратного с блоком получения теплоносителя, расположенным на линии вывода дымовых газов, линия подачи топлива после блока метанирования соединена с котельной, оснащенной по меньшей мере одной линией подачи прямого теплоносителя сторонним потребителям/возврата обратного, а блок получения электроэнергии соединен с линией подачи топлива или линией подачи топливного газа с блоком метанирования.

5. Энергоцентр по п. 4, отличающийся тем, что на линии подачи топлива перед блоком метанирования размещен блок разгазирования, оснащенный линией возврата разгазированного жидкого топлива в источник топлива, и/или блок сероочистки, оснащенный линиями подачи жидкой углеводородной фракции из источника топлива и возврата ее смеси с продуктами превращения соединений серы.

6. Энергоцентр по п. 4, отличающийся тем, что блок получения теплоносителя соединен по меньшей мере одной линией подачи прямого/возврата обратного теплоносителя с по меньшей мере одной линией подачи прямого теплоносителя сторонним потребителям/возврата обратного.

7. Энергоцентр, оснащенный линией вывода дымового газа и источником топлива с линией подачи топлива, включающий блок получения теплоносителя, отличающийся тем, что в качестве блока получения теплоносителя установлена котельная, оснащенная по меньшей мере одной линией подачи прямого/возврата обратного теплоносителя сторонним потребителям, расположенная на линии подачи топлива после блока метанирования, оснащенного линией подачи воды и соединенного линией подачи/возврата теплоносителя с котельной.

8. Энергоцентр по п. 7, отличающийся тем, что на линии подачи топлива перед блоком метанирования размещен блок разгазирования, оснащенный линией возврата разгазированного жидкого топлива в источник топлива, и/или блок сероочистки, оснащенный линиями подачи жидкой углеводородной фракции из источника топлива и возврата ее смеси с продуктами превращения соединений серы.