Устройство для компримирования газа

 

Использование: в нефтяной промышленности в системах сбора попутного нефтяного газа. Сущность изобретения: создание устройства для компримирования влажных газов с минимальными затратами энергии и обеспечения надежного процесса компримирования. Устройство выполнено в виде двух цилиндров роль поршня играет рабочая жидкость, которая подается в цилиндры поочередно насосом. Всасывание газа в цилиндр происходит при сливе рабочей жидкости самотеком в буферную емкость, а сжатие и вытеснение газа происходит при заполнении цилиндра рабочей жидкостью. Положительный эффект: отсутствует мертвое пространство в цилиндрах, нет перетока газа через уплотнения поршня, выше коэффициент полезного действия за счет уменьшения сил трения в рабочих цилиндрах. Устройство обеспечивает сжатие влажных газов без опасности гидравлического удара. 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в системах сбора попутного нефтяного газа.

Обычно для сбора и транспортирования попутного нефтяного газа используют компрессоры.

Известны компрессоры различных типов: поршневые, центробежные, ротационные (Насосы и компрессоры, М. Недра, 1974, авт. Абдурашитов С.А. Тупиченков А. А. Вершинин И.М. Тененгольд С.А. с. 185). Однако, все эти известные компрессоры предназначены для работы с сухими газами, а пары нефти и нефтепродуктов и попутный нефтяной газ при компримировании образуют конденсат, при наличии которого компрессор не может работать. Сбор и использование паров нефти и нефтепродуктов основано на получении конденсата. Кроме того, для получения конденсата необходимо наиболее простым способом сжать газ до расчетной величины.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является компрессор (патент СССР N 19298, кл. 27в.5 от 28.02.31 г), состоящий из двух камер, служащих попеременно для засасывания и сжатия воздуха при помощи нагнетаемой насосом жидкости, переключателя потока жидкости, срабатывающего от уровня жидкости в камерах.

Недостатком этого компрессора является низкая надежность работы из-за того, что условия работы насоса жесткие, т.к. он всасывает жидкость из одной камеры и тут же закачивает в другую камеру, ненадежна работа золотникового переключателя потока жидкости. Кроме того, наличие в каждой камере всасывающего и нагнетающего клапанов увеличивает мертвую зону в камерах и снижает эффективность работы компрессора.

Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства для компримирования влажных газов с минимальными затратами энергии и обеспечение надежного процесса компримирования.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для компримирования газа, включающем цилиндры с поршнями и клапанами, соединенными между собой в нижней части трубопроводами с насосом и переключателем потока, образующим замкнутую систему с возможностью движения в ней рабочей жидкости, замкнутая система снабжена поплавковым жидкостным клапаном и буферной емкостью, установленными последовательно перед насосом, а в верхней части цилиндры сообщены трубопроводами между собой и с общей линией выхода газа через переключатель потока, при этом в трубопроводах между цилиндрами и переключателем установлены газовые поплавковые клапаны, а в общей линии выхода газа после переключателя обратный клапан.

Конструктивная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство включает два цилиндра 1 и 2, переключатели потока 3 и 4, газовые поплавковые клапаны 5 и 6, жидкостный поплавковый клапан 7, обратный клапан 8, насос 9, буферную емкость 10, задвижки 11, 12.

Устройство работает следующим образом.

Газ принимается по трубопроводу а и подается под давлением в трубопровод б. Рабочая жидкость циркулирует по замкнутому кругу, включающему цилиндры 1 и 2, насос 9 и буферную емкость 10. При положениях пробки переключателей потока 3 и 4 как указано на фигуре, рабочая жидкость насосом 9 забирается из буферной емкости 10 через открытую задвижку 12 и через переключатель потока 4 подается в цилиндр 2. При этом имеющийся в цилиндре 2 газ через газовый поплавковый клапан 5, переключатель потока 3 и обратный клапан 8 подается в трубопровод б. Жидкость, заполнив цилиндр 2, достигает поплавкового газового клапана, при всплытии которого подается сигнал на привод переключателей потока 3 и 4, их пробки поворачиваются на 90^o и рабочая жидкость начинает поступать в цилиндр 1, газ из которого вытесняется через поплавковый газовый клапан 5, переключатель потока 3 и обратный клапан 8 поступает в трубопровод б. В это время рабочая жидкость из цилиндра 2 вытекает и через переключатель потока 4, жидкостный клапан 7 и открытую задвижку 11 поступает в буферную емкость 10. При этом в цилиндре 2 создается разрежение и из трубопровода а через переключатель потока 3 засасывается газ. Так при поочередном заполнении и опорожнении цилиндров рабочей жидкостью происходит всасывание газа, сжатие его и вытеснение в трубопровод б.

Особенностью газового поплавкового клапана является то, что он пропускает только газ, т.е. остается открытым в газовой среде, а при заполнении его корпуса жидкостью поплавок всплывает и закрывает выход жидкости через клапан. А жидкостный клапан 6 пропускает только жидкость, а в среде газа поплавок теряет плавучесть и закрывает выход газа через клапан. Обратный клапан 7 служит выкидным клапаном для газа и через него газ выходит только тогда, когда давление газа в цилиндре превышает давление газа за обратным клапаном.

Освобождение цилиндров от жидкости происходит самотеком из-за перепада высоты уровня жидкости в цилиндре и буферной емкости.

При такой работе устройства мертвое пространство в цилиндрах вообще отсутствует, так как рабочая жидкость, вытесняющая газ, при каждом заполнении цилиндра доходит до газовых поплавковых клапанов 5 и 6. Из-за использования в качестве поршня жидкости отсутствуют перетоки газа через уплотнения между стенкой цилиндра и поршнем как это имеет место в поршневых компрессорах, меньше силы трения и выше коэффициент полезного действия.

Формула изобретения

Устройство для компримирования газа, включающее цилиндры с поршнями и клапанами, соединенные между собой в нижней части трубопроводами с насосом и переключателем потока, образующими замкнутую систему с возможностью движения в ней рабочей жидкости, отличающееся тем, что замкнутая система снабжена поплавковым жидкостным клапаном и буферной емкостью, установленными последовательно перед насосом, а в верхней части цилиндры сообщены трубопроводами между собой и с общей линией выхода газа через переключатель потока, при этом в трубопроводах между цилиндрами и переключателями установлены газовые поплавковые клапана, а в общей линии выхода газа после переключателя обратный клапан.

РИСУНКИ

Рисунок 1