Установка для охлаждения природного газа Советский патент 1982 года по МПК F25B11/00 

() УСТАНОВКА для ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

- t

Изобретение относится к промысловой низкотемпературной обработке природного газа. .

Известна установка, содержащая последовательно подключенные к. скважинам сепаратора первой ступени и рекуперативныетеплообменники, первый коллектор и связанные с ним, последовательно соединенные турбодетандер с управляемым приводом соплового аппарата, низкотемпературной сепаратор, связанный с распределительным коллектором, второй коллектор, управляемые краны с приводами и включенный между вторым коллектором и выходным коллектором KOMripecсор турбодетандера, причем рекуперативные теплообменники связаны с распределительным и вторым коллектором, устройство ввода и анализа газодинамических характеристик, связанное с устройством переключения скважин, подключенные к устройству управления, выход которого подсоединен к приводу соплового аппарата турбодетандера СП.

Однако устройство не обеспечивае требуемой эффективности охлаждения газа.

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения газа.

Цель достигается тем, что управляемы е краны размещены между распределительным коллектор.ом и г1ротиво точными |5екуперативными теплообменниками, причем приводы управляемых кранов подключены к выходу устройства управления.

На чертеже представлена блок-схеISма установки.

Установка сЪдержит скважины 1, . сепараторы 2 первой ступени, рекуперативные теплообменники 3, первый коллектор k, турбодетандер 5 управляемый привод 6 соплового аппарата, низкотемпературный сепаратор 7 распределительный коллектор 8, второй коллектор 9 управляемые краны 10, приводы II управляемых кранов, выходной коллектор 12, компрессор 13 турбодетандера, устройство ввода и анализа газодинамических характеристик, устройст: о 15 переключения скважин 1, устройство 16 управления. Устройство k ввода и анализа состоит из блока 17 ввода газодинамических параметров, блока 18 измере ния основных возмущающих воздействий и блока 19 сравнения Устройство 15 переключения скважин 1 включает блок 20 определения угла установки соплового аппарата, блок 21 определения оптимального распределения обратных потоков газа через теплообменники 3 и блок 22 определения угла установки управляемых кранов 10. Устройство 23 определения газодинамических параметров включает блок 2Ц определения степени понижений давления газа а турбодетан дере 5 блок 25 определения температуры сепарации, блок 26 определения температуры на выходе прямого потока газа через теплообменник 3 блоки 27 и 28 определения давления газа во втором и первом коллекторах 9 и t соответственно, блоки 29 и 30 определения изобранных теплоемкостей прямых и обратного потоков газа через теплообменники 3 блок 31 определения температуры газа во втором коллекторе 9, блок 32 определения давления сепарации, блок 33 определе ния степени расширения газа в турбодетандере, блок З определения давления .газа в выходном коллекторе 12 и блок 35 определения суммарного .расхода газа. Установка работает следующим о5разом. Природный газ из скважины 1 через сепараторы 2 первой ступени и противоточные рекуперативные теплообменники 3 (прямой поток) поступает в первый коллектор и затем на турбодетандер 5, где происходит основное понижение температуры газа После турбодетандера 5 газ очищается в низкотемпературном сепараторе 7 и, пройдя распределительный коллектор 8, через управляемые краны 10 поступает на противоточные рекуперативные теплообменники 3 (обратный поток), затем через второй коллектор 9 и kOMnpecco -l3 газ поступает в выходной коллектор 12. 9 Изменениегеометрии проточной части турбодетандера 5 с помощью привода 6 соплового аппарата, а также перераспределение рбратных потоков газа через теплообменники 3 управляемыми кранами 10 с помощью приводов .11 позволяет обеспечить максимальную холодопроизводительность установки при обеспечении заданного расхода газа. Увеличение холодопроизводительности установки обеспечивается за счет уменьшения недорекуперации, которая достигается оптимизацией обратного потока холодного газа через теплообменники 3, а также за счет получения максимально возможного для заданных режимов функционирования установки охлаждения газа в турбодетандере 5. Устройства Н-16 обеспечивают выбор угла установки соплового аппарата турбодетандера 5, выбор углов установки регулирующих кранов 10, а также управление приводами 11 соответствующих кранов и приводом 6 соплового аппарата турбодетандера 5 в зависимости от изменяющихся режимов функционирования, колебаний газопотребления, температуры окружаю цей средЫо Блок 17 устройства f получает исходную информацию от дат 41ков технологического объекта и эператора. Для определения теплофизических параметров газа установки из блока 17 в блоки 20, 21, 2k-2( вводят начальные условия. Блоки 17 и 18 устройства 14 фор(«мруют значения газодинамических параметров для блоков, В блоке 19 в соответствии с сигнaлa, полученными с блоков 17, 18, 35 гфоисходит сравнение заданного значения расхода с истинным или расчетным. Если разность превышает допустимое значение, управление передается блоку 20, если же разность находится в допустимых пределах, управление передается устройству 16, которое формирует сигнал воздействия на приводы 11.управляемых кранов 10 и привод 6 соллового аппарата турбодетанера 5. 8 соответствии с управляющими сигналами,- поступающими с блоков 17, 19 33 в блоке 20 определяется угол установки соплового аппарата турбодетандера 5 и управляющие воздействия подаются как на устройство 16, так и на блоки 2,25,35. При подаче сигнала управгения с блока 26, в блоке 21 определяется ч(сленное значение обратных потоков газа через теплообменники 3 и передается в блок 22, где определяются углы установки управляемых кранов 10 с блока 22 сигнал воздействия подает ся на устройство k и на . В блоке 2k в соответствии с сигналами, поступающими с блоков 17 и 20 определяется значение расширения газа в турбодетандере 5 и передается блокам 32 и 33. В-блоке 28 по сигналу с блока 17 определяется величина давления в первом коллекторе t и управляющие воздействия подаются на вход блоков 25, 29 и 32. Блоки 25 и 26 обеспечивают опре-. деление температуры сепарации за турбодетандером 5. В соответствии с сигналами блоков 17, 20, 28 и 26 в блоке 25 определяется температура сепарации, а в блок 26 по управляющим воздействиям с блоков 17 25 и 29 определяется температура газа на входе в турбодетандер 5. Значение температуры сепарации подается на вход (блока 30 и 31 з зн чение температуры газа на входе, в турбодетандере 5 - на вход блока 32. В блоке 27 определяется давление газа во втором коллекторе 9 и управляющее воздействие подается на блоки 22 и 33. Блок 31I получив сигналы с блоков 21, 17 определяет температуру газа во втором коллекторе 9 и подает управляющее воздействие-на вход блока 30, где по воздействию с блоков 17, 25, 27, 31 и 32 определяется изобарная теплоемкость обратных потоков газа через теплообменники 3 а ее значение подается на вхоД( блока 26. В блоке 29 в соответствии с,сигна лами, поданными с блоков 17, 26, 28 определяются изобарные теплоемкости прямых потоков газа через теплообменники 3 и сигнал подается на вход блока 26. В соответствии с кодовыми посылка ми с блоков 28 и 2t в блоке 32 определяется давление сепарации и 536 управляющее воздействие подается на вход блоков 22, 27 и 30. По сигналам, поступающим с блоков 18, 2 и 27 в блоках 33 и 3 определяется степень расширения газа в турбодетандере 5 и управляющее воздействие поступает на вход блока 35, где по сигналам с блоков 20 и 33 определяется новое значение расхода и подается на блок 19 устройства Н. Таким образом, управляемые краны, размещенные между распределительным коллектором и противоточными рекуперативными теплообменниками позволяют повысить эффективность охлаждения газа. Формула изобретения Установка для охлаждения природного газа, содержащая последовательно подключенные к скважинам сепараторы первой ступени и рекуперативные теплообменники, первый коллектор, и связанные с ним, последовательно соединенные турбодетандер с управляемым приводом соплового аппарата, низкотемпературный сепаратор, связ нный с распределительным коллектором, второй коллектор, управляемые краны с приводами и включенный между вторым коллектором и выходным коллектором компрессор турбодетаидера, причем рекуперативные теплообменники связаны с распределительным и вторым коллектороМр устройство ввода и анализа газодинамических характеристик, связанное с устройством переключения скважин, подключенные к устройству управления, выход которого подсоединен к приводу соплового аппарата турбодетандера, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения газа, управляемые краны размещены ежду распределительным коллектором противоточными рекуперативными телообменниками, причем приводы управяемых кранов подключены к выходу стройства управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2772357, кл. F25 В 11/00, 197Э.

П

/