Способ повышения давления потока газа и жидкости и устройство для его осуществления

 

Может быть использовано в нефтяной, химической, нефтехимической и газовой промышленности для повышения давления потока газа и жидкости. Прямой поток газа и жидкости охлаждают, ожижают во входном конденсаторе с образованием прямого потока жидкости, который подают в столбовую линию, поток жидкости из столбовой линии подают в виде потока жидкости низкого напора в ступень повышения давления, преобразуют в двухфазный поток, после чего его поднимают через тяговую линию в пароотделитель высокого потенциала, в котором осуществляют сепарацию газовой и жидкостной фаз, при этом газовую фазу выводят из ступени повышения давления и подают на смешение с прямым потоком газа и жидкости, а жидкостную фазу пропускают через напорную линию ступени повышения давления, затем подают в линию высокого напора ступени повышения давления, после чего поток в виде продукционного потока жидкости делят на две части в продукционной линии, одну из которых подают в линию продукционного потока жидкости высокого напора, а вторую часть газифицируют в виде продукционного потока сжатого газа и подают в продукционную линию сжатого газа. Изобретение позволяет увеличить величину повышения давления потока газа и жидкости. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретения относятся к криогенной, компрессорной и насосной технике и могут быть использованы в нефтяной, химической, нефтехимической и газовой промышленности.

Известен способ повышения давления потока газа и жидкости, включающий охлаждение прямого потока газа и жидкости и его подачу во входной конденсатор, ожижение прямого потока газа и жидкости во входном конденсаторе с образованием прямого потока жидкости, подачу прямого потока жидкости из входного конденсатора в столбовую линию с образованием входного потока жидкости, газификацию части продукционного потока жидкости (см. Авторское свидетельство СССР N 204351, МПК F 25 j, B 01 d, 1967 г.).

Недостатком известного способа является низкая величина повышения давления потока газа и жидкости.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого способа, является увеличение величины повышения давления потока газа и жидкости.

Поставленная задача решается тем, что в способе повышения давления потока газа и жидкости, включающем охлаждение прямого потока газа и жидкости и его подачу во входной конденсатор, ожижение прямого потока газа и жидкости во входном конденсаторе с образованием прямого потока жидкости, подачу прямого потока жидкости из входного конденсатора в столбовую линию с образованием входного потока жидкости, газификацию части продукционного потока жидкости, отличительной особенностью является то, что входной поток жидкости из столбовой линии подают в виде входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления в приемную линию ступени повышения давления, где входной поток жидкости низкого напора ступени повышения давления преобразуют в промежуточный двухфазный поток в устройстве формирования промежуточного двухфазного потока ступени повышения давления, после чего этот поток поднимают через тяговую линию, где осуществляют увеличение потенциальной энергии промежуточного двухфазного потока, в пароотделитель высокого потенциала ступени повышения давления, в котором осуществляют сепарацию газовой и жидкостной фаз, при этом газовую фазу из вышеуказанного пароотделителя высокого потенциала выводят из ступени повышения давления и в виде обратного потока ступени повышения давления через отводную линию и отводной регулирующий вентиль ступени повышения давления подают на смешение с прямым потоком газа и жидкости перед подачей последнего во входной конденсатор, а жидкостную фазу из пароотделителя высокого потенциала ступени повышения давления пропускают через напорную линию ступени повышения давления, где осуществляют повышение давления потока жидкости под действием силы тяжести, и подают через выходной вентиль ступени повышения давления в виде потока жидкости высокого напора ступени повышения давления в линию высокого напора ступени повышения давления, после чего последний поток в виде продукционного потока жидкости направляют в продукционную линию, где делят на две части, одну из которых в виде продукционного потока жидкости высокого напора подают в линию продукционного потока жидкости высокого напора, а вторую часть продукционного потока жидкости газифицируют и в виде продукционного потока сжатого газа подают в продукционную линию сжатого газа, при этом преобразование входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления в промежуточный двухфазный поток в устройстве формирования промежуточного двухфазного потока ступени повышения давления осуществляют путем испарения части входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления, а также преобразование входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления в промежуточный двухфазный поток в устройстве формирования промежуточного двухфазного потока ступени повышения давления осуществляют путем смешения входного потока жидкости низкого напора с потоком газа смешения, при этом повышение давления потока газа и жидкости осуществляют ступенчато, причем входной поток жидкости из столбовой линии подают в виде входного потока жидкости низкого напора первой ступени повышения давления в приемную линию первой ступени повышения давления, поток жидкости высокого напора предыдущей ступени повышения давления из линии высокого напора предыдущей ступени повышения давления подают в виде входного потока жидкости низкого напора последующей ступени повышения давления в приемную линию последующей ступени повышения давления, а поток жидкости высокого напора последней ступени повышения давления из линии высокого напора последней ступени повышения давления подают в виде продукционного потока жидкости в продукционную линию, при этом газовые фазы из пароотделителей высокого потенциала всех ступеней повышения давления выводят из всех ступеней повышения давления и в виде обратных потоков соответствующих ступеней повышения давления через отводные линии и отводные регулирующие вентили соответствующих ступеней повышения давления подают на смешение с прямым потоком газа и жидкости перед подачей последнего во входной конденсатор, при этом охлаждение прямого потока газа и жидкости перед подачей его во входной конденсатор и газификацию второй части продукционного потока жидкости перед подачей ее в виде продукционного потока сжатого газа в продукционную линию сжатого газа осуществляют в рекуперативном теплообмене.

Известно устройство для повышения давления потока газа и жидкости, содержащее линию подачи прямого потока газа и жидкости с расположенным на ней теплообменником прямого потока и соединенную со входным конденсатором, связанную со входным конденсатором столбовую линию (см. Авторское свидетельство СССР N 204351, МПК F 25 j, B 01 d, C 01 b, 1967 г.).

Недостатком известного устройства для повышения давления потока газа и жидкости является низкая величина повышения давления потока газа и жидкости.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого устройства, является увеличение величины повышения давления потока газа и жидкости.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для повышения давления потока газа и жидкости, содержащем линию подачи прямого потока газа и жидкости с расположенным на ней теплообменником прямого потока и соединенную со входным конденсатором, связанную со входным конденсатором столбовую линию, отличительной особенностью является то, что оно снабжено последовательно соединенными ступенями повышения давления, каждая из которых содержит приемную линию и линию высокого напора, связанные между собой через последовательно установленные устройство формирования промежуточного двухфазного потока, тяговую линию, пароотделитель высокого потенциала, напорную линию и выходной вентиль, при этом приемная линия первой ступени повышения давления соединена со столбовой линией, приемная линия последующей ступени повышения давления соединена с линией высокого напора предыдущей ступени повышения давления, а линия высокого напора последней ступени повышения давления соединена с продукционной линией, которая в свою очередь соединена через жидкостной продукционный вентиль с линией продукционного потока жидкости высокого напора и через теплообменник прямого потока и продукционный газовый вентиль с продукционной линией сжатого газа, при этом пароотделитель высокого потенциала каждой ступени повышения давления связан через отводную линию и отводной регулирующий вентиль соответствующей ступени повышения давления с линией подачи прямого потока газа и жидкости перед входным конденсатором, при этом пароотделитель высокого потенциала каждой ступени повышения давления дополнительно связан с приемной линией этой же ступени повышения давления перед устройством формирования промежуточного двухфазного потока посредством двух параллельных линий - жидкостной переливной линии и регулирующей линии с установленными на последней регулирующим вентилем и пароотделителем низкого потенциала соответствующей ступени повышения давления, при этом в пароотделителе высокого потенциала каждой ступени повышения давления заборный патрубок напорной линии расположен ниже заборного патрубка жидкостной переливной линии, заборный патрубок жидкостной переливной линии расположен ниже заборного патрубка регулирующей линии, а заборный патрубок регулирующей линии расположен ниже заборного патрубка отводной линии соответствующей ступени повышения давления.

На чертеже схематично представлено устройство, в котором осуществлен заявляемый способ повышения давления потока газа и жидкости, содержащее линию 1 подачи прямого потока газа и жидкости с расположенным на ней теплообменником прямого потока 2 и соединенную со входным конденсатором 3, связанную со входным конденсатором 3 столбовую линию 4, которая, в свою очередь, соединена с последовательно соединенными ступенями повышения давления 5, 6, 7 (при этом 5 - первая ступень повышения давления, 6 - последующая ступень повышения давления, 7 - последняя ступень повышения давления), каждая из которых содержит приемную линию (8 - приемная линия первой ступени повышения давления, 21 - приемная линия последующей ступени повышения давления, 34 - приемная линия последней ступени повышения давления) и линию высокого напора (9 - линия высокого напора первой ступени повышения давления, 22 - линия высокого напора последующей ступени повышения давления, 35 - линия высокого напора последней ступени повышения давления), причем приемная линия и линия высокого напора в пределах каждой ступени повышения давления связаны между собой через последовательно установленные устройство формирования промежуточного двухфазного потока (10 - устройство формирования промежуточного двухфазного потока первой ступени повышения давления, 23 - устройство формирования промежуточного двухфазного потока последующей ступени повышения давления, 36 - устройство формирования промежуточного двухфазного потока последней ступени повышения давления), тяговую линию (11 - тяговая линия первой ступени повышения давления, 24 - тяговая линия последующей ступени повышения давления, 37 - тяговая линия последней ступени повышения давления), пароотделитель высокого потенциала (12 - пароотделитель высокого потенциала первой ступени повышения давления, 25 - пароотделитель высокого потенциала последующей ступени повышения давления, 38 - пароотделитель высокого потенциала последней ступени повышения давления), напорную линию (13 - напорная линия первой ступени повышения давления, 26 - напорная линия последующей ступени повышения давления, 39 - напорная линия последней ступени повышения давления) и выходной вентиль (14 - выходной вентиль первой ступени повышения давления, 27 - выходной вентиль последующей ступени повышения давления, 40 выходной вентиль последней ступени повышения давления), при этом приемная линия первой ступени повышения давления 8 соединена со столбовой линией 4, приемная линия последующей ступени повышения давления 21 соединена с линией высокого напора предыдущей ступени повышения давления (в изображенном на чертеже случае трех ступеней повышения давления с линией высокого напора 9 первой ступени повышения давления), а линия высокого напора последней ступени повышения давления 35 соединена с продукционной линией 47, которая, в свою очередь, соединена через жидкостной продукционный вентиль 48 с линией продукционного потока жидкости высокого напора 49 и через теплообменник прямого потока 2 и продукционный газовый вентиль 50 с продукционной линией сжатого газа 51, при этом пароотделитель высокого потенциала каждой ступени повышения давления (соответственно 12 - пароотделитель высокого потенциала первой ступени повышения давления, 25 - пароотделитель высокого потенциала последующей ступени повышения давления, 38 - пароотделитель высокого потенциала последней ступени повышения давления) связан через соответствующую отводную линию (соответственно 15 - отводную линию первой ступени повышения давления, 28 - отводную линию последующей ступени повышения давления, 41 - отводную линию последней ступени повышения давления) и соответствующий отводной регулирующий вентиль (соответственно 16 - отводной регулирующий вентиль первой ступени повышения давления, 29 - отводной регулирующий вентиль последующей ступени повышения давления, 42 - отводной регулирующий вентиль последней ступени повышения давления) с линией 1 подачи прямого потока газа и жидкости перед входным конденсатором 3, при этом пароотделитель высокого потенциала каждой ступени повышения давления дополнительно связан с приемной линией этой же ступени повышения давления перед устройством формирования промежуточного двухфазного потока посредством двух параллельных линий - жидкостной переливной линии и регулирующей линии с установленными на последней регулирующим вентилем и пароотделителем низкого потенциала соответствующей ступени повышения давления, соответственно пароотделитель высокого потенциала 12 первой ступени повышения давления дополнительно связан с приемной линией 8 первой ступени повышения давления перед устройством формирования промежуточного двухфазного потока 10 посредством двух параллельных линий - жидкостной переливной линии 17 и регулирующей линии 18 с установленными на последней регулирующим вентилем 19 и пароотделителем низкого потенциала 20 первой ступени повышения давления, пароотделитель высокого потенциала 25 последующей ступени повышения давления дополнительно связан с приемной линией 21 последующей ступени повышения давления перед устройством формирования промежуточного двухфазного потока 23 посредством двух параллельных линий - жидкостной переливной линии 30 и регулирующей линии 31 с установленными на последней регулирующим вентилем 32 и пароотделителем низкого потенциала 33 последующей ступени повышения давления, пароотделитель высокого потенциала 38 последней ступени повышения давления дополнительно связан с приемной линией 34 последней ступени повышения давления перед устройством формирования промежуточного двухфазного потока 36 посредством двух параллельных линий - жидкостной переливной линии 43 и регулирующей линии 44 с установленными на последней регулирующим вентилем 45 и пароотделителем низкого потенциала 46 последней ступени повышения давления, при этом в пароотделителе высокого потенциала каждой ступени повышения давления заборный патрубок напорной линии расположен ниже заборного патрубка жидкостной переливной линии, заборный патрубок жидкостной переливной линии расположен ниже заборного патрубка регулирующей линии, а заборный патрубок регулирующей линии расположен ниже заборного патрубка отводной линии соответствующей ступени повышения давления, причем устройство формирования промежуточного двухфазного потока 10 дополнительно соединено с линией 52 подачи потока газа смешения первой ступени повышения давления, устройство формирования промежуточного двухфазного потока 23 дополнительно соединено с линией 53 подачи потока газа смешения последующей ступени повышения давления, а устройство формирования промежуточного двухфазного потока 36 дополнительно соединено с линией 54 подачи потока газа смешения последней ступени повышения давления.

Обозначения потоков: А - прямой поток газа и жидкости; Б - прямой поток жидкости; В - входной поток жидкости; В1 - входной поток жидкости низкого напора первой ступени повышения давления; Ф1 - промежуточный двухфазный поток первой ступени повышения давления; О1 - обратный поток первой ступени повышения давления; H1 - поток жидкости высокого напора первой ступени повышения давления; ВТ - входной поток жидкости низкого напора последующей ступени повышения давления; ФТ - промежуточный двухфазный поток последующей ступени повышения давления;
ОТ - обратный поток последующей ступени повышения давления;
НТ - поток жидкости высокого напора последующей ступени повышения давления;
ВП - входной поток жидкости низкого напора последней ступени повышения давления;
ФП - промежуточный двухфазный поток последней ступени повышения давления;
ОП - обратный поток последней ступени повышения давления;
НП - поток жидкости высокого напора последней ступени повышения давления;
Е - продукционный поток жидкости;
Ж - продукционный поток жидкости высокого напора;
Г - продукционный поток сжатого газа;
С1 - поток газа смешения первой ступени повышения давления;
СТ - поток газа смешения последующей ступени повышения давления;
СП - поток газа смешения последней ступени повышения давления;
Q_к - поток тепла, отводимый из входного конденсатора 3;
Q_н - поток тепла, подводимый к устройству формирования промежуточного двухфазного потока первой ступени повышения давления;
Q_т - поток тепла, подводимый к устройству формирования промежуточного двухфазного потока последующей ступени повышения давления;
Q_п - поток тепла, подводимый к устройству формирования промежуточного двухфазного потока последней ступени повышения давления.

Пример осуществления способа повышения давления потока газа и жидкости в заявляемом устройстве.

Прямой поток газа и жидкости - поток А (причем содержание жидкости в этом потоке может составлять от 0% до 100%, соответственно, при 0% поток А есть поток газа, при 100% поток А есть поток жидкости, в остальных случаях поток А есть поток парожидкостной смеси) направляют по линии 1 в теплообменник 2, где поток А охлаждают, затем смешивают с потоками О1, ОТ и ОП, после чего подают во входной конденсатор 3, в котором поток ожижают за счет отвода потока тепла Q_к и в виде прямого потока жидкости - потока Б - подают в столбовую линию 4. В линии 4 осуществляют предварительное повышение давления потока жидкости под действием силы тяжести с образованием входного потока жидкости - потока В, который подают в последовательно соединенные ступени повышения давления 5, 6, 7. В первую очередь поток В подают в виде входного потока жидкости низкого напора - потока В1 - в приемную линию 8 первой ступени повышения давления 5, из которой направляют в устройство 10, где поток В1 преобразуют в промежуточный двухфазный поток Ф1. Преобразование потока В1 в поток Ф1 осуществляют путем испарения части потока В1 за счет подвода потока тепла Q_н, либо путем смешения потока В1 с потоком С1, подаваемым в устройство 10 через линию 52, при этом величина потока С1 составляет от 0,1% до 10% от величины потока В1 по массе. Затем поток Ф1 поднимают через тяговую линию 11, где осуществляют увеличение потенциальной энергии потока Ф1 за счет разницы плотностей жидкого потока В1 и двухфазного потока Ф1, в пароотделитель высокого потенциала 12, в котором осуществляют сепарацию газовой и жидкостной фаз потока Ф1. Газовую фазу из вышеуказанного пароотделителя выводят из первой ступени повышения давления 5 и в виде обратного потока О1 через отводную линию 15 и отводной регулирующий вентиль 16 подают на смешение с потоком А перед подачей последнего во входной конденсатор 3. При этом жидкостную фазу из пароотделителя 12 пропускают через напорную линию 13, где осуществляют повышение давления потока жидкости под действием силы тяжести, и через выходной вентиль 14 в виде потока H1 выводят из первой ступени повышения давления 5, после чего этот поток в виде входного потока жидкости низкого напора ВТ подают в приемную линию 21 последующей ступени повышения давления 6. Дополнительное соединение пароотделителя 12 с приемной линией 8 посредством жидкостной переливной линии 17 перед устройством 10 (причем заборный патрубок напорной линии 13 расположен ниже заборного патрубка жидкостной переливной линии 17) обеспечивает постоянство уровня жидкости в пароотделителе 12 и, соответственно, стабильность расхода и давления потока H1, а также обеспечивает "незахлебываемость" пароотделителя 12 на пусковом режиме за счет слива избытков жидкости на вход в устройство 10. Регулирование и поддержание рабочих параметров ступени повышения давления осуществляют посредством регулирующей линии 18 с установленными на ней регулирующим вентилем 19 и пароотделителем низкого потенциала 20, дополнительно соединяющей пароотделитель 12 с приемной линией 8, причем заборный патрубок линии 18 в пароотделителе 12 расположен выше заборного патрубка жидкостной переливной линии 17, что обеспечивает гарантированное нахождение заборного патрубка линии 18 в газовой фазе и, соответственно, стабильность показаний уровнемера системы регулирования (уровнемер системы регулирования не показан).

Последовательность операций по повышению давления потока жидкости, назначение и функции аппаратов и линий в последующих ступенях повышения давления 6 и последней ступени повышения давления 7 аналогичны описанным выше в первой ступени повышения давления 5, при этом поток жидкости высокого напора предыдущей ступени повышения давления (например, поток H1 первой ступени повышения давления 5) из линии высокого напора предыдущей ступени повышения давления (соответственно, линии 9) подают в виде входного потока жидкости низкого напора (соответственно, потока ВТ) последующей ступени повышения давления 6 в приемную линию последующей ступени повышения давления (соответственно, линию 21), а поток жидкости высокого напора последней ступени повышения давления - поток НП - из линии высокого напора 35 последней ступени повышения давления 7 подают в виде продукционного потока жидкости - потока Е - в продукционную линию 47, где делят на две части, одну из которых в виде продукционного потока жидкости высокого напора - потока Ж - подают через жидкостной продукционный вентиль 48 в линию продукционного потока жидкости высокого напора 49, а вторую часть потока Е газифицируют в теплообменнике прямого потока 2 и через продукционный газовый вентиль 50 в виде продукционного потока сжатого газа - потока Г - подают в продукционную линию сжатого газа 51, при этом газовые фазы из пароотделителей высокого потенциала последующей 6 и последней 7 ступеней повышения давления (соответственно, пароотделителя 25 и пароотделителя 38) выводят из ступеней 6 и 7 и в виде обратных потоков (соответственно, потока ОТ и потока ОП) через отводные линии (соответственно, линию 28 и линию 41) и отводные регулирующие вентили (соответственно, вентиль 29 и вентиль 42) подают на смешение с прямым потоком газа и жидкости - потоком А - перед подачей последнего во входной конденсатор 3, причем преобразование потока ВТ в поток ФТ в устройстве 23 ступени 6 осуществляют путем испарения части потока ВТ за счет подвода потока тепла Q_т либо путем смешения потока ВТ с потоком СТ, подаваемым в устройство 23 через линию 53, а преобразование потока ВП в поток ФП в устройстве 36 ступени 7 осуществляют путем испарения части потока ВП за счет потока тепла Q_п либо путем смешения потока ВП с потоком СП, подаваемым в устройство 36 через линию 54.

За счет того, что в способе повышения давления потока газа и жидкости, включающем охлаждение прямого потока газа и жидкости (потока А) и его подачу во входной конденсатор, ожижение прямого потока газа и жидкости во входном конденсаторе с образованием прямого потока жидкости (потока Б), подачу прямого потока жидкости из входного конденсатора в столбовую линию с образованием входного потока жидкости (потока В), газификацию части продукционного потока жидкости (потока Г), входной поток жидкости из столбовой линии подают в виде входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления в приемную линию ступени повышения давления, где входной поток жидкости низкого напора ступени повышения давления преобразуют в промежуточный двухфазный поток в устройстве формирования промежуточного двухфазного потока ступени повышения давления, после чего этот поток поднимают через тяговую линию, где осуществляют увеличение потенциальной энергии промежуточного двухфазного потока, в пароотделитель высокого потенциала ступени повышения давления, в котором осуществляют сепарацию газовой и жидкостной фаз, при этом газовую фазу из вышеуказанного пароотделителя высокого потенциала выводят из ступени повышения давления и в виде обратного потока ступени повышения давления через отводную линию и отводной регулирующий вентиль ступени повышения давления подают на смешение с прямым потоком газа и жидкости перед подачей последнего во входной конденсатор, а жидкостную фазу из пароотделителя высокого потенциала ступени повышения давления пропускают через напорную линию ступени повышения давления, где осуществляют повышение давления потока жидкости под действием силы тяжести и подают через выходной вентиль ступени повышения давления в виде потока жидкости высокого напора ступени повышения давления в линию высокого напора ступени повышения давления, после чего последний поток в виде продукционного потока жидкости направляют в продукционную линию, где делят на две части, одну из которых в виде продукционного потока жидкости высокого напора (потока Ж) подают в линию продукционного потока жидкости высокого напора, а вторую часть продукционного потока жидкости газифицируют и в виде продукционного потока сжатого газа (потока Г) подают в продукционную линию сжатого газа, при этом преобразование входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления в промежуточный двухфазный поток в устройстве формирования промежуточного двухфазного потока ступени повышения давления осуществляют путем испарения части входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления, а также преобразование входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления в промежуточный двухфазный поток в устройстве формирования промежуточного двухфазного потока ступени повышения давления осуществляют путем смешения входного потока жидкости низкого напора с потоком газа смешения, при этом повышение давления потока газа и жидкости осуществляют ступенчато, причем входной поток жидкости (поток В) из столбовой линии подают в виде входного потока жидкости низкого напора первой ступени повышения давления (потока В1) в приемную линию первой ступени повышения давления, поток жидкости высокого напора предыдущей ступени повышения давления из линии высокого напора предыдущей ступени повышения давления подают в виде входного потока жидкости низкого напора последующей ступени повышения давления в приемную линию последующей ступени повышения давления, а поток жидкости высокого напора последней ступени повышения давления (поток НП) из линии высокого напора последней ступени повышения давления подают в виде продукционного потока жидкости (потока Е) в продукционную линию, при этом газовые фазы из пароотделителей высокого потенциала всех ступеней повышения давления выводят из всех ступеней повышения давления и в виде обратных потоков соответствующих ступеней повышения давления (потоков О1, ОТ, ОП) через отводные линии и отводные регулирующие вентили соответствующих ступеней повышения давления подают на смешение с прямым потоком газа и жидкости (потоком А) перед подачей последнего во входной конденсатор, при этом охлаждение прямого потока газа и жидкости (потока А) перед подачей его во входной конденсатор и газификацию второй части продукционного потока жидкости (потока Г) перед подачей ее в виде продукционного потока сжатого газа в продукционную линию сжатого газа осуществляют в рекуперативном теплообмене, за счет чего увеличивают величину повышения давления потока газа и жидкости.

За счет того, что в устройстве для повышения давления потока газа и жидкости, содержащем линию 1 подачи прямого потока газа и жидкости с расположенным на ней теплообменником прямого потока 2 и соединенную со входным конденсатором 3, связанную со входным конденсатором 3 столбовую линию 4, оно снабжено последовательно соединенными ступенями повышения давления 5, 6, 7, каждая из которых содержит приемную линию и линию высокого напора, связанные между собой через последовательно установленные устройство формирования промежуточного двухфазного потока, тяговую линию, пароотделитель высокого потенциала, напорную линию и выходной вентиль, при этом приемная линия 8 первой ступени повышения давления 5 соединена со столбовой линией 4, приемная линия последующей ступени повышения давления соединена с линией высокого напора предыдущей ступени повышения давления, а линия высокого напора последней ступени повышения давления 35 соединена с продукционной линией 47, которая, в свою очередь, соединена через жидкостной продукционный вентиль 48 с линией продукционного потока жидкости высокого напора 49 и через теплообменник прямого потока 2 и продукционный газовый вентиль 50 с продукционной линией сжатого газа 51, при этом пароотделитель высокого потенциала каждой ступени повышения давления связан через отводную линию и отводной регулирующий вентиль соответствующей ступени повышения давления с линией 1 подачи прямого потока газа и жидкости перед входным конденсатором 3, при этом пароотделитель высокого потенциала каждой ступени повышения давления дополнительно связан с приемной линией этой же ступени повышения давления перед устройством формирования промежуточного двухфазного потока посредством двух параллельных линий - жидкостной переливной линии и регулирующей линии с установленными на последней регулирующим вентилем и пароотделителем низкого потенциала соответствующей ступени повышения давления, при этом в пароотделителе высокого потенциала каждой ступени повышения давления заборный патрубок напорной линии расположен ниже заборного патрубка жидкостной переливной линии, заборный патрубок жидкостной переливной линии расположен ниже заборного патрубка регулирующей линии, а заборный патрубок регулирующей линии расположен ниже заборного патрубка отводной линии соответствующей ступени повышения давления, за счет чего увеличивают величину повышения давления потока газа и жидкости.

В таблице представлены сравнительные характеристики по повышению давления потока газа и жидкости прототипов и заявляемых технических решений на примере аргона при равной высоте столбовой линии и высотах напорных линий ступеней повышения давления, составляющей, для примера, десять метров. Обозначения параметров:
P_к - давление во входном конденсаторе 3, МПа;
P_в - давление входного потока жидкости - потока В на выходе из столбовой линии 4, МПа;
P1 - давление в пароотделителе высокого потенциала первой ступени повышения давления, МПа;
P2 - давление в пароотделителе высокого потенциала второй ступени повышения давления, МПа;
P3 - давление в пароотделителе высокого потенциала третьей ступени повышения давления, МПа;
P4 - давление в пароотделителе высокого потенциала четвертой ступени повышения давления, МПа;
P_пр - давление продукционного потока жидкости - потока Е в продукционной линии 47.

Как видно из таблицы, заявляемые технические решения позволяют без увеличения высоты столбовой линии 4 обеспечивать значительно более высокие величины повышения давления потока газа и жидкости по сравнению с прототипами. При этом количество ступеней повышения давления технически не ограничивается и определяется располагаемым перепадом высот и необходимой величиной повышения давления потока газа и жидкости.

Реализация заявляемых технических решений возможна при повышении давления потоков газа и жидкости веществ любой природы. Особенно оправдано использование заявляемых технических решений при повышении давления взрывоопасных и токсичных веществ, а также потоков с повышенными требованиями по чистоте.

Формула изобретения

1. Способ повышения давления потока газа и жидкости, включающий охлаждение прямого потока газа и жидкости и его подачу во входной конденсатор, ожижение прямого потока газа и жидкости во входном конденсаторе с образованием прямого потока жидкости, подачу прямого потока жидкости из входного конденсатора в столбовую линию с образованием входного потока жидкости, газификацию части продукционного потока жидкости, отличающийся тем, что входной поток жидкости из столбовой линии подают в виде входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления в приемную линию ступени повышения давления, где входной поток жидкости низкого напора ступени повышения давления преобразуют в промежуточный двухфазный поток в устройстве формирования промежуточного двухфазного потока ступени повышения давления, после чего этот поток поднимают через тяговую линию, где осуществляют увеличение потенциальной энергии промежуточного двухфазного потока, в пароотделитель высокого потенциала ступени повышения давления, в котором осуществляют сепарацию газовой и жидкостной фаз, при этом газовую фазу из вышеуказанного пароотделителя высокого потенциала выводят из ступени повышения давления и в виде обратного потока ступени повышения давления через отводную линию и отводной регулирующий вентиль ступени повышения давления подают на смешение с прямым потоком газа и жидкости перед подачей последнего во входной конденсатор, а жидкостную фазу из пароотделителя высокого потенциала ступени повышения давления пропускают через напорную линию ступени повышения давления, где осуществляют повышение давления потока жидкости под действием силы тяжести, и подают через выходной вентиль ступени повышения давления в виде потока жидкости высокого напора ступени повышения давления в линию высокого напора ступени повышения давления, после чего последний поток в виде продукционного потока жидкости направляют в продукционную линию, где делят на две части, одну из которых в виде продукционного потока жидкости высокого напора подают в линию продукционного потока жидкости высокого напора, а вторую часть продукционного потока жидкости газифицируют и в виде продукционного потока сжатого газа подают в продукционную линию сжатого газа.

2. Способ повышения давления потока газа и жидкости по п.1, отличающийся тем, что преобразование входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления в промежуточный двухфазный поток в устройстве формирования промежуточного двухфазного потока ступени повышения давления осуществляют путем испарения части входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления.

3. Способ повышения давления потока газа и жидкости по п.1, отличающийся тем, что преобразование входного потока жидкости низкого напора ступени повышения давления в промежуточный двухфазный поток в устройстве формирования промежуточного двухфазного потока ступени повышения давления осуществляют путем смешения входного потока жидкости низкого напора с потоком газа смешения.

4. Способ повышения давления потока газа и жидкости по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что повышение давления потока газа и жидкости осуществляют ступенчато, при этом входной поток жидкости из столбовой линии подают в виде входного потока жидкости низкого напора первой ступени повышения давления в приемную линию первой ступени повышения давления, поток жидкости высокого напора предыдущей ступени повышения давления из линии высокого напора предыдущей ступени повышения давления подают в виде входного потока жидкости низкого напора последующей ступени повышения давления в приемную линию последующей ступени повышения давления, а поток жидкости высокого напора последней ступени повышения давления из линии высокого напора последней ступени повышения давления подают в виде продукционного потока жидкости в продукционную линию, при этом газовые фазы из пароотделителей высокого потенциала всех ступеней повышения давления выводят из всех ступеней повышения давления и в виде обратных потоков соответствующих ступеней повышения давления через отводные линии и отводные регулирующие вентили соответствующих ступеней повышения давления подают на смешение с прямым потоком газа и жидкости перед подачей последнего во входной конденсатор.

5. Способ повышения давления потока газа и жидкости по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что охлаждение прямого потока газа и жидкости перед подачей его во входной конденсатор и газификацию второй части продукционного потока жидкости перед подачей ее в виде продукционного потока сжатого газа в продукционную линию сжатого газа осуществляют в рекуперативном теплообмене.

6. Устройство для повышения давления потока газа и жидкости, содержащее линию подачи прямого потока газа и жидкости с расположенным на ней теплообменником прямого потока и соединенную со входным конденсатором, связанную со входным конденсатором столбовую линию, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными ступенями повышения давления, каждая из которых содержит приемную линию и линию высокого напора, связанные между собой через последовательно установленные устройство формирования промежуточного двухфазного потока, тяговую линию, пароотделитель высокого потенциала, напорную линию и выходной вентиль, при этом приемная линия первой ступени повышения давления соединена со столбовой линией, приемная линия последующей ступени повышения давления соединена с линией высокого напора предыдущей ступени повышения давления, а линия высокого напора последней ступени повышения давления соединена с продукционной линией, которая, в свою очередь, соединена через жидкостной продукционный вентиль с линией продукционного потока жидкости высокого напора и через теплообменник прямого потока и продукционный газовый вентиль с продукционной линией сжатого газа, при этом пароотделитель высокого потенциала каждой ступени повышения давления связан через отводную линию и отводной регулирующий вентиль соответствующей ступени повышения давления с линией подачи прямого потока газа и жидкости перед входным конденсатором.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что пароотделитель высокого потенциала каждой ступени повышения давления дополнительно связан с приемной линией этой же ступени повышения давления перед устройством формирования промежуточного двухфазного потока посредством двух параллельных линий - жидкостной переливной линии и регулирующей линии с установленными на последней регулирующим вентилем и пароотделителем низкого потенциала соответствующей ступени повышения давления.

8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что в пароотделителе высокого потенциала каждой ступени повышения давления заборный патрубок напорной линии расположен ниже заборного патрубка жидкостной переливной линии, заборный патрубок жидкостной переливной линии расположен ниже заборного патрубка регулирующей линии, а заборный патрубок регулирующей линии расположен ниже заборного патрубка отводной линии соответствующей ступени повышения давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2