Установка для охлаждения природного газа на компрессорных станциях Российский патент 2024 года по МПК F25B11/00 F17D1/75 F25J1/00 

Изобретение относится к области транспортировки природного газа и предназначено для снижения температуры транспортируемого газа после сжатия в нагнетателе газоперекачивающего агрегата перед подачей его в магистральный газопровод.

Известна система охлаждения природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода, выполненная на базе теплообменных аппаратов воздушного охлаждения и обеспечивающая снижение температуры газа за счет его теплообмена с атмосферным воздухом (А.Ф. Калинин Технологии промысловой подготовки и магистрального транспорта природного газа. - М.: МПА-Пресс, 2007. - с. 170).

Недостатком известного решения является необходимость использования большого количества электроэнергии для привода вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения, невозможность охлаждения газа до температуры ниже температуры атмосферного воздуха, а также трудоемкость и сложность технического обслуживания указанных аппаратов.

Также известно устройство для охлаждения природного газа после компрессорных станций, включающее аппарат воздушного охлаждения, рекуперативный теплообменник, нагнетатель, энергоразделительное устройство и дожимной компрессор (RU 2155303, 1999 г.).

Принцип работы данного устройства основан на охлаждении природного газа атмосферным воздухом в аппаратах воздушного охлаждения, охлаждении прямым потоком в рекуперативном теплообменнике и глубокого охлаждения в холодильных аппаратах в энергоразделительном устройстве, выполненном в виде кожухотрубного теплообменника, имеющего газоходы холодного и нагретого газа, пучок сверхзвуковых каналов с профилированными сверхзвуковыми соплами и диффузорами, где газ делится на два потока, один из которых в сверхзвуковых каналах разгоняется до числа Маха М=2-5 и после этого с помощью дожимного компрессора подается на вход компрессорной станции, а другой охлажденный поток газа из межтрубного пространства - дозвукового канала энергоразделительного устройства - подается в газопровод.

К числу недостатков известного способа охлаждения относятся большое потребление электроэнергии, сложность системы регулирования и технического обслуживания, обусловленная систематичностью очистки трубопроводов от внешних и внутренних загрязнений.

Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является установка для охлаждения природного газа на компрессорных станциях, содержащая размещенные последовательно на технологическом трубопроводе после нагнетателя газоперекачивающего агрегата делитель потока перекачиваемого газа, газовый эжектор и установленный на отводном участке от технологического трубопровода турбодетандер. Концы отводного участка трубопровода подсоединены, соответственно, к одному их выходов делителя потока непосредственно и через турбодетандер к соплу эжектируемого газа газового эжектора, сопло эжектирующего газа которого подсоединено к другому выходу делителя потока (RU 2 709 998, 2019 г.).

Недостатком указанной установки является размещение делителя потока газа после нагнетателя газоперекачивающего аппарата и, как следствие, подача на турбодетандер части газа с высокой температурой.

Для обеспечения необходимого снижения температуры газа потребуется значительное снижение его давления в турбодетандере, что приведет после смешения этой части газа с основным потоком в газовом эжекторе к снижению суммарного давления газа перед его подачей в магистральный газопровод. Полученная величина давления потока газа после зоны смешения эжектора потребует для обеспечения необходимого расхода газа для подачи в магистральный газопровод увеличения давления газа после нагнетателя, что, соответственно, приведет к необходимости увеличения мощности привода нагнетателя газоперекачивающего агрегата.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение заданных температуры и давления газа перед подачей в магистральный газопровод при минимизации потерь давления и снижение энергозатрат.

Указанная техническая проблема решается тем, что установка для охлаждения природного газа на компрессорных станциях содержит размещенные на технологическом трубопроводе делитель потока перекачиваемого газа на две части, газоперекачивающий агрегат и жидкостно-газовый эжектор, установленный на отводном участке трубопровода, подсоединенном к одному их выходов делителя потока, турбодетандер с нагрузкой в виде генератора электрического тока и емкостью для сжиженного природного газа с отводным патрубком для несконденсированной газовой составляющей, при этом делитель потока установлен до газоперекачивающего агрегата, емкость для сжиженного природного газа посредством отводного патрубка с установленным на нем насосом, подсоединена к соплу эжектирующей жидкости жидкостно-газового эжектора, к соплу эжектируемого газа которого подсоединен отводной патрубок для несконденсированной газовой составляющей.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении подачи на турбодетандер газа с низкой температурой и давлением и уменьшении температуры газа после нагнетателя без потери его давления и объемного расхода.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 показан жидкостно-газовой эжектор.

Установка включает технологический трубопровод низкого давления 1 с размещенным на нем делителем потока 2, газоперекачивающий агрегат 3, отводной участок трубопровода 4, соединенный с входом турбодетандера 5, генератор электрического тока 6, входной патрубок 7, емкость для сжиженного природного газа 8, выходной патрубок 9, насос 10, жидкостно-газовый эжектор 11, сопло эжектирующей жидкости 12, сопло эжектируемого газа 13, зону смешения эжектора 14, отводной патрубок для несконденсированной газовой составляющей 15, технологический трубопровод высокого давления 16.

Целесообразно делитель потока перекачиваемого газа на две части выполнять в виде регулируемого клапана.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Газ по технологическому трубопроводу низкого давления 1 поступает на делитель потока 2, где разделяется на два потока, один из которых по технологическому трубопроводу 1 поступает на вход нагнетателя газоперекачивающего агрегата 3, а второй поток по отводному участку трубопровода 4 подается на вход турбодетандера 5, к которому в качестве нагрузки подсоединен генератор электрического тока 6.

В турбодетандере 5 газ охлаждается до температуры сжижения и полученная жидкая фракция газа и несконденсированная газовая составляющая по входному патрубку 7 поступают в емкость для сжиженного природного газа 8, из которой насосом 10 по трубопроводу высокого давления 9 жидкая фракция газа подается в сопло эжектирующей жидкости 12 жидкостно-газового эжектора 11, установленного внутри технологического трубопровода высокого давления 16 и подсоединенного к выходу из нагнетателя газоперекачивающего агрегата 3. Эжектирующая жидкость засасывает эжектируемую несконденсированную газовую составляющую из емкости 8 по отводному патрубку 15 через сопло эжектируемого газа 13 в зону смешения 14 эжектора 11, где обе фракции образуют аэрозоль, который поступает в технологический трубопровод высокого давления 16, в котором происходит теплообмен между нагретым газом после его сжатия в нагнетателе газоперекачивающего агрегата 3 сначала с жидкой, а после ее испарения с газообразной фазой и несконденсированной газовой составляющей.

В результате указанного теплообмена происходит уменьшение температуры газа в технологическом трубопроводе после нагнетателя 3 без потери его давления и объемного расхода. Насос высокого давления 10 запитывается от генератора электрического тока 6.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает достижение требуемых температуры и давления газа перед подачей в магистральный газопровод при значительно меньшем объеме газа, отбираемого на турбодетандер, за счет размещения делителя газа до нагнетателя природного газа, что с свою очередь обеспечивает подачу на турбодетандер газа с низкой температурой и давлением и получение на выходе из турбодетандера сжиженной части метана -163°С, которая поступает в емкость для сжиженного газа. Подача сжиженной части метана в эжектирующее сопло жидкостно-газового эжектора с давлением, выше давления газа в технологическом трубопроводе высокого давления, обеспечивает отсос несконденсированной газовой составляющей из емкости для сжиженного газа и снижение температуры газа в технологическом трубопроводе за счет теплообмена транспортируемого газа сначала с сжиженным газом с температурой -163°С в зоне смешения, а затем с испарившимся.

Изобретение относится к области транспортировки природного газа и предназначено для снижения температуры транспортируемого газа после сжатия в нагнетателе газоперекачивающего агрегата перед подачей его в магистральный газопровод. Установка для охлаждения природного газа на компрессорных станциях содержит размещенные на технологическом трубопроводе делитель потока перекачиваемого газа на две части, газоперекачивающий агрегат и жидкостно-газовый эжектор, установленный на отводном участке трубопровода, подсоединенном к одному их выходов делителя потока, турбодетандер с нагрузкой в виде генератора электрического тока и емкостью для сжиженного природного газа с отводным патрубком для несконденсированной газовой составляющей. Делитель потока установлен до газоперекачивающего агрегата. Емкость для сжиженного природного газа посредством отводного патрубка, с установленным на нем насосом, подсоединена к соплу эжектирующей жидкости жидкостно-газового эжектора, к соплу эжектируемого газа которого подсоединен отводной патрубок для несконденсированной газовой составляющей. Достигаемый технический результат заключается в обеспечении подачи на турбодетандер газа с низкой температурой и давлением и уменьшении температуры газа после нагнетателя без потери его давления и объемного расхода. 2 ил.

Установка для охлаждения природного газа на компрессорных станциях, характеризующаяся тем, что она содержит размещенные на технологическом трубопроводе делитель потока перекачиваемого газа на две части, газоперекачивающий агрегат и жидкостно-газовый эжектор, установленный на отводном участке трубопровода, подсоединенном к одному их выходов делителя потока, турбодетандер с нагрузкой в виде генератора электрического тока и емкостью для сжиженного природного газа с отводным патрубком для несконденсированной газовой составляющей, при этом делитель потока установлен до газоперекачивающего агрегата, емкость для сжиженного природного газа посредством выходного патрубка, с установленным на нем насосом, подсоединена к соплу эжектирующей жидкости жидкостно-газового эжектора, к соплу эжектируемого газа которого подсоединен отводной патрубок для несконденсированной газовой составляющей.