Способ компрессии гидратообразующих газов Советский патент 1982 года по МПК F04B37/12 

Изобретение относится к способам компрессии гибратообразуюгцих газов. ,

По основному авт.св. 802604 известен способ компрессии гидратообразующих газов путем образования гидратов при контакте газа низкого давления с водой, перемещения гидратов в зону плавления и нагрева с разложением их на воду и газ высокого давления, с проведением процесса плавления в нескольких секциях зоны плавления поочередно, в порядке их заполнения, причем в каждой из них перед началом плавления повышают давление впуском газа из секции с закончившимся процессом плавления 1.

Известный способ тот недостаток, что фазовый переход образования - плавления гидратов используется лишь для получения одного продукта - сжатого газа, а возможные полезные эффекты этого перехода не реализуются. Например, в этом способе нельзя получить опресненную воду, если в качестве исходной используется соленая вода, поскольку наряду в гидратами, -при их перемещении из камеры образования в секции

плавления будет попутно перемещаться и рассол.

Цель изобретения - повышение экономичности ко1.1прессии гидратообразующбго газа.

Поставленная цель достигается тем, что перед повышением давления в каждой.,из секций впуском газа из секции с закончившимся процессом

10 плавления дополнительно осуществляют этим же газом продувку гидратов.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

15

Устройство для компрессии гидратообразующих газов содержит кристаллизатор 1, снабженный на входе вентилем 2 и внутри .водоохлаждаемым контуром 3, и плавитель 4, составлен20ный из шести секций 5 - 10, оборудованных в нижней части фильтрующими перегородками 11. Плавитель 4 снабжен системой трубопроводов для соединения верхних зон полостей сек25ций, составленной из соединительного коллектора 12 и патрубков с запорными кранами 13 - 18. Кристаллизатор 1 соединен с секциями плавителя 4 трубопроводом 19 для транспортиро30вания гидратной суспензии, уравнительным труйопроводом 20 для газа и сливным трубопроводом 21 дйя минерализованной воды. Трубопроводы 19 21 встроены в теплообменник 22 и находятся между со.бой в тепловом контакте.

Верхние зоны полостей секции 5 10 соединены трубопроводами с запорными кранами 23 - 27 и 28, уравнительным трубопроводом 20 и трубопроводами с вентилями 29 - 34 с выходным трубопроводом 35. Полости секций оборудованы водонагревательными контурами 36, 37, 38 - 41 и соединены с трубопроводом 19 при помощи патрубков с запорными кранами 42 - 47. Данные части секций соединены со сливным трубопроводом 21 патрубками с запорными кранами 48 - 53 В разрыве трубопровода 19 установлен насос 54.

Донные части секций соединены дополнительно трубопроводе 55 через краны 56 - 61. Устройство имеет теплообменник 62 со встроенными трубопроводами 63 и 64 вывода раствора повышенного солесодержания и ввода исходного- раствора в кристаллизатор, которые находятся в тепловом контакте меясду собой.

Предлагаемый способ.реализуется следующим образом.

Через вентиль 2 в кристаллизатор 1 подают газ, подлежащий сжатию, который контактирует в нем с минерализованной водой, подаваемой в кристаллизатор 1 по трубопроводам 21 и 64. Полость кристаллизатора 1 охлаждают холодной водой, циркулирующей по контуру 3, вследствие чего при интенсивном перемешивании с ней образуются кристаллы газовых гидратов. Вместе с минерализованной водОй кристаллы гидратов образуют суспензию с концентрацией гидратов порядка 15-10 %. Суспензию выводят из кристаллизатора насосом 54 и подают по трубопроводу 19 при низком давлении Р в одну из секций плавителя 4, например в секцию 5, через патрубок с краном 42. В секции 5 происходит частичное осушение суспензии вследствие отделения минерализованной вода от кристаллов под действием силы тяжести и ее стока через фильтрующую перегородку 11, патрубок с краном 48 и трубопровод 21, При заполнении секции 5 закрыты вентиль 29, краны 13 и 56 и открывают кран 23, обеспечивая таким путем выравнивание давления в кристаллизаторе 1 и секции 5 через уравнительный трубопровод 20,

Одновременно с заполнением гидратами секции 5, в секции 6 производят плавление гидратов, и сжатый газ выводят через вентиль 30 и трубопровод 35 потребителю; Теплоту, необходимую для разложения гидратов, подводят с Горячей водой, циркулирующей по контуру 37, При этом предварительно перекрывают краны 49, 43, 24, 57 и 14, К этому моменту времени плавление гидратов в секции 7 окончено, и подача горячей воды в контур 38 прекращена, Вентиль 31 и краны 25, 44, 50 и 58 закрыты. Открыты кран 15 и кран 16 секции 8, которая подготовлена к плавлению гидратов. Часть газа из секции 7 пропускают в секцию 8 до тех пор, пока давление в обеих зонах не выравняется, после чего закрывают кран 16 и в секцию 8 через контур 39 подают горячую воду, вызывая таким образом плавление гидратов, Образующийся в процессе разложения гидратов газ выводят через вентиль 32. В этот момент открывают кран 17 секции. 9 и часть газа из .секции 7 перетекает в секцию 9, которая к этому времени полностью заполнена гидратами . Переток газа проводят до тех пир, пока давление в секциях 7 и 9 не выравняется на уровне, более низком, чем в секции 7 после предыдущего перепуска газа в секцию 8. После выравнивания давления в секциях 7 и 9 закрывают кран 17 и открывают кран 18. Происходит повышение давления в секции 10, которая также заполнена гидратами и подготовлена к их плавлению. После выравнивания давлений в секциях 7 и 10 кран 18 закрывают. К этому времени заканчивают заполнение секции 5,закрывают краны 42 и 23 и открываюткран 13, производят продувку гидратов в секции 5, в результате которой происходит одновременно выдавли вание оставшейся после заполнения секции 5 гидратами минерализованной воды, частичное подплавление поверхности и осушение гидратов. В результате подплавления поверхности гидратов образуется вода, которая вместе с продувочным газом омывает пленку рассола с поверхности кристаллов, вслед-ствие чего достигается лучшая очистка гидратов газа, позволяющая после плавления последних получать газ высокого давления и опресненную воду Минерализованная вода вместе с продувочным газом выводится из плавителя через кран 48, а после выравнивания давления в секциях 7 и 5 закрывают краны 15 и 13, открывают краны 58 и 25 и опресненная вода из секции 7 выдавливается по трубопроводу 55 потребителю. После слива всей опресненной воды из секции 7 закрывают кран 58, открывают краны 44 и 50 и заполняют суспензией секцию 7. К этому моменту секция 8 работает в режигхе плавления и выдает потреби елю сжатый газ через вентиль 32. В секции 6 плавление оканчивается через некоторый промежуток времени. Закрывают вентиль 30 и открывают краны 14 и 17. Происходит выравнивание давления в секциях б и 9, после чего край 17 закрывают, а в контур 40 подают горячую воду, росле чего в ней начинается плавление гидратов с выдачей газа через вентиль 33. В тот же момент времени открывают кран 1.8 и В12равнивают давление в секциях 6 и 10. Процесс повторяют в аналогичной последовательности. При этом краны 45 - 47 используют для -подачи суспензии в соответствующие моменты времени, краны 26 - 28 для уравнивания давления в кристаллизаторе 1 и секциях плавителя 4 при заполнении секций 8 - 10 и для выдавливания опресненной воды из секций 8 - 10, краны 51 - 53 для дренирования минерализованной воды при заполнении и выдавливании оставшейся минерализованной воды и воды, образовавшейся в результате подплавления поверхности гидратов в секциях 8 - 10, вентили 32 - 34 для выдачи из них газа высокого дав.ления и краны 59 - 61 - для вывода опресненной воды из секций 8 - 10. Подпитка кристаллизатора минерализованной водой осуществляется по трубопроводу 64, встроенному в теплообменник 62, в котором происходит подохлаждение ее за счет-теплообмена с рассолом, сбрасываемым из кристаллизатора по трубопроводу 63. Преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом состоят в попутном получении наряду с газом высокого давления пресной воды. При работе, например, на метана при сжатии 1 кг газа (при любой степени сжатия) можно получите 7 кг пресной воды, что приведет к понижению производительности по сжатому газу всего на 2 - 5 %. В пресную во ду переходит вся вода,- вошедшая в состав гидратов, за вычетом ее потерь при подплавлении гн фатов при выдавливании оставшейся минерализованной воды и продувки гидратов поо ле Заполнения очередной секции.

Формула изобретения

Способ компрессии гидратообразующих газов по авт. св. 802604, отличающийся тем, что, с целью повышения зкономнчности, перед повыиением давления в каждой из секций впуском газа из секции с закончившимся процессом плавления дополнительно осуществляют этим же газом продувку гидратов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР 802604 по заявке 2761183/06, кл. F 03 В 37/12, 1979.