Установка для переработки нефтяных попутных газов и культивирования микроводорослей Советский патент 1993 года по МПК C12M1/00 

Изобретение относится к нефтегазовой перерабатывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтегазовых месторождений для переработки путем безотходного производства попутных газов и получения биомассы микроводорос- лей.

Целью изобретения является более полная переработка попутных газов и сокращение энергозатрат.

На чертеже изображена принципиальная схема установки с магистральными трубопроводами и вспомагательными узлами.

Установка для переработки нефтяных попутных газов и культивирования микроводорослей содержит теплообменники 1 для охлаждения исходных газов с трубопроводом 2 для его подвода и трубопроводом 3 для отвода охлаждающего азота, газовую турбину 4, котел-утилизатор 5 для получения пара, снабженный паровой турбиной 6 и генератором 7 электроэнергии, подключенным к турбинам 4 и 6, емкость 8 для культивированиямикроводорослей, подключенную трубопроводом 9 через экономайзер 10, котел-утилизатор 5. турбину 6 и генератор 7 к теплообменнику 1. при этом

00

о

CJ

ю

СдЭ

установка содержит холодильник 11, подключенный к теплообменнику 1, холодильник 11 служит для разделения попутных газов на тяжелые компоненты, сероводород, углекислый газ и метан. Холодильник 11 снабжен источником хладагента 12 и трубопроводами 13, 14 и 15 для отвода сероводорода, углекислого газа и смеси метана с азотом, соответственно, Трубопровод 1 для отвода метана подключен к турбинам 4 и 6. Установка включает два контура - первый для углекислого газа, а второй - для сероводорода, каждый из этих контуров содержит, соответственно емкость-накопитель 16 углекислого газа и емкость-накопитель 17 для сероводорода. Емкости 16 и 17 подключены трубопроводами 13 и 14 к холодильнику 11. В контурах установлены насосы 18 и 19, теплообменники 20, 21 и 22 и электрогенератор 23. Кроме того установка содержит агрегат

24 для разделения воздуха с трубопроводом

25 для подвода воздуха и трубопроводом 26 для отвода охлажденного азота, емкость 27 для накопления тяжелых углеводородов, ре- актор 28 для культивирования сероводородных бактерий, конвертор 29 для выделения серы, сепаратор 30 для выделения газообразного азота с насосом 31, подключенным к экономайзеру 10. Емкость 8 для культиви- рования микроводорослей снабжена сепаратором 31 для отделения биомассы микроводорослей и блоком 32 смешивания компонентов культивирования водорослей.

Экономайзер 10 соединен с источником хладоагента 12 трубопроводом 33 для подачи продуктов сгорания на разделение. Источник хладоагента 12 служит также агрегатом для разделения азота и углекислого газа. Агрегат 24 для разделения возду- ха соединен с турбиной 4 трубопроводом 34 для подвода отделившегося кислорода. К емкости-накопителю 16 через насос 18 подключена углекислотная турбина 35 и конденсатор углекислоты 36, а к емкости-накопителю 17 - турбина 37 для сероводорода.

Установка работает следующим образом.

Попутные газы поступают противото- ком с охлажденным азотом через теплообменники 1 в холодильник 11, где газы сжижаются и разделяются на тяжелые углеводороды (t -45°C), сероводород (t -61°C), углекислоту (t -78 С), поступающие в емко- сти тяжелых углеводородов 27, сероводорода 17, углекислоты 16. Легкие углеводороды (метан) подаются в газовую турбину 4 для выработки электроэнергии, потребляемой установкой. Продукты сгорания газовой тур-

бины 4 и 6 с t 500°C поступают последовательно в углекислотный котел-утилизатор 5, где температура продуктов сгорания снижается до 150°С, контактный экономайзер 10, в котором температура продуктов сгорания снижается до 40°С, отдавая тепло воде. После контактного экономайзера 10 продукты сгорания идут на рециркуляцию в турбину 35 в агрегат 12 разделения азота и углекислоты по трубопроводу 33 и по трубопроводу 9 к блоку 32 емкости 8 выращивания хорел- лы, использующую как электрической ток, так и солнечную энергию. Суспензия поступает в емкость и сепаратор 31 для выделения сухой массы. Культуральная жидкость вновь возвращается в смеситель, блок 32, куда подводится и вода и подаются необходимые для выращивания микроорганизмов компоненты,

Сжиженный сероводород из емкости 17 насосом 19 подается в теплообменник 27, из которого в газообразном виде идет на горение в турбину 37, вырабатывающую электроэнергию для установки, Необходимый для горения метана и сероводорода кислород в газовые турбины 37 и 6 подается из агрегата 24 разделения воздуха. Газовая сероводородная турбина 37 используется как часть установки по получению серы. Необходимая температура и атмосфера в камере сгорания турбины 37 поддерживается за счет рециркуляции продуктов сгорания. После газовой турбины 37 продукты сгорания с t 450°C поступают в углекислотный котел-утилизатор 21, после которого они идут в теплообменник 22 - испаритель сероводорода и с температурой t 150°C, через конвертор серы 29 поступают на гидрирование для отделения С02. Оставшийся сероводород удаляется в реакторе 28 сероводородных бактерий, где он превращается в биомассу. В реактор 28 подводится углекислота. После газовой турбины 37 также устанавливается конвертор 29 для удаления серы.

Сжиженная углекислота из емкости 16 насосом 18 подается через конденсатор 36 в теплообменник 20, использующий в качестве теплоносителя горячую воду от контактного экономайзера 10. Поступая из теплообменника 20 в котлы-утилизаторы 5 и 21 углекислота испаряется и нагревается до 400-450°С и под соответствующим давлением поступает в углекислотную турбину 35, вырабатывающую электроэнергию для нужд установки. После турбины 36 углекислота через конденсатор 36 возвращается в емкость 16.

Необходимый для нужд установки кислород и азот забирается из воздуха, поступающего в агрегат 24 разделения воздуха, из которой кислород идет на сжигание метана и сероводорода, а азот в агрегат 12 сжижения и холодильник 11 низкотемпературного разделения газов. Избыточная, насыщенная углекислотой и азотом вода насосом 31 закачивается в скважину-сепаратор 30, из которой азот возвращается в воздух.

Работа установки позволяет получать из попутных нефтяных газов готовую продукцию; серу, сжиженную углекислоту, биомассу бактерий.

Резко снижается загрязнение воздушного бассейна окислами азота, углерода, бензапиреном, сероводородом.

Автономность комплекса позволяет его реализовать в любом месте и при любой мощности.

Сочетание установок по сжижению и испарению азота и углекислоты для разделения различных газов, в том числе дымовых и энергоустановок с использованием разнообразного топлива, позволяет значительно снизить расход энергии на криогенные процессы и полнее использовать тепло сжигаемого топлива.

Горение в котле сероводорода происходит при 1000-1300°С. Сжигание сероводорода в газовой турбине при недостатке кислорода за счет разбавления его хвостовыми газами позволяет получить на выходе из турбины температуру 500-450°С.

Применение углекислоты вместо воды в качестве теплоносителя и рабочего агента в турбине для выработки электроэнергии дает значительный экономический эффект за счет особенностей физических свойств углекислоты. Кроме этого, полностью устраняется система водоподготовки. При этом в скважине-сепараторе происходит отделение азота, а вода насыщения углекислотой закачивается в пласт. Азот через затрубное пространство (как малорастворимый газ) и предохранительный клапан выпускается в воздух.

Фотореакторы искусственного освещения размещаются под крышей теплиц для возможности использования 70% лучистой энергии растениями. Фотореакторы естественного освещения размещаются многоэтажно и накрывают теплицу своей конструкцией.

Образующийся в системе избыток охлажденного азота используется в холодильниках для хранения продуктов.

Сероводородные бактерии в темноте вырабатывают белковое вещество, содержащее внутри жидкую серу. Серобактерии на свету вырабатывают белковое вещество

и серную кислоту. Разрушенная белковая масса направляется на переработку в хим- реактор для превращения в спирт или жидкое углеводородное топливо.

Формула изобретения

Установка для переработки нефтяных попутных газов и культивирования микроводорослей, содержащая теплообменники для газа с трубопроводами для его подвода и отвода, газовые турбины, котел-утилизатор

для получения пара, снабженный паровой турбиной и генератором электроэнергии, подключенным к этой турбине, емкость для культивирования микроводорослей, подключенную трубопроводом для углекислого

газа к котлу-утилизатору, отличающая- с я тем, что, с целью более полной переработки попутных газов и сокращения энергозатрат, установка содержит холодильник, подключенный трубопроводами к теплообменникам для разделения попутных газов на тяжелые компоненты, сероводород, углекислый газ и метан, снабженный источником хладагента и трубопроводами для их раздельного отвода, при этом трубопровод

для отвода метана подключен к газовым турбинам, причем установка включает два контура: один для углекислого газа, а другой - для сероводорода, каждый из которых содержит емкость-накопитель газа, подключенную к трубопроводам разделенных компонентов газа, насосы, теплообменники и электрогенератор.

Использование: технологии переработки нефтяных попутных газов и получения на их основе биомассы микроводорослей и разделенных чистых газовых компонентов нефтегазовых месторождений, Сущность изобретения: установка содержит теплообменники для газа с трубопроводами для его подвода и отвода, газовые турбины, котел- утилизатор для получения пара, снабженный паровой турбиной и генератором электроэнергии, емкость для культвирова- ния микроводорослей, подключенную трубопроводом для углекислого газа к котлу-утилизатору, холодильник, подключенный трубопроводами к теплообменникам для разделения попутных газов на тяжелые компоненты, сероводород, углекислый газ и метан. Холодильник снабжен источником хладагента и трубопроводами для их раздельного отвода, при этом трубопровод Для отвода метана подключен к газовым турбинам и установка включает два контура - первый для углекислого газа, а второй - для сероводорода, каждый из которых содержит емкость-накопитель газа, подключенную к трубопроводам разделенных компонентов газа, насосы, теплообменники и электрогенератор. 1 ил. Ё

t