Установка для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу и получения жидких углеводородов из этого газа

Изобретение относится к подготовке газа для перемещения по газопроводу и выделения из него конденсата тяжелых фракций. Техническим результатом изобретения является повышение степени выделения конденсата тяжелых фракций углеводородов из попутного нефтяного или природного газа, предназначенного к транспорту по газопроводу. Установка для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу и получения жидких углеводородов из этого газа содержит приемную газовую линию, устройство для повышения или понижения давления, выкидную газовую линию, линию отвода жидких углеводородов, трехконтурный теплообменник, сепаратор, детандер, два регулирующих клапана и вихревую трубу, вход которой через устройство для повышения или понижения давления соединен, с одной стороны, с приемной газовой линией через первый регулирующий клапан и через последовательно соединенные второй регулирующий клапан и первый контур теплообменника, а с другой стороны, с выходом детандера, выход холодного потока вихревой трубы через второй контур теплообменника соединен с выкидной газовой линией, выход горячего потока вихревой трубы через третий контур теплообменника соединен с входом сепаратора, выход по конденсату которого соединен с линией отвода жидких углеводородов, а выход по газу - с входом детандера. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам перемещения газа по газопроводу и может быть использовано в нефтедобывающей, химической, газодобывающей, нефтеперерабатывающей, газоперерабатывающей промышленностях для очистки нефтяного и природного газов от конденсата тяжелых углеводородов (С₅-С₁₅) и примесей с выделением легких фракций (C₁-C₄) на первоначальной стадии добычи газа и его подготовки для транспортирования по газопроводу.

Уровень техники

Известна установка для компремирования и транспорта нефтяного газа, включающая устройство для повышения давления газа (компрессор), приемную и выкидную линии, перепускную газовую линию, соединенную с выкидной линией компрессора, запорные элементы, причем установка совмещена с нефтегазопроводом устройства сепарации нефти, соединенного газопроводом с приемной линией компрессора, а другой - с перепускной газовой линией и нефтегазопроводом, причем запорные элементы, установленные на дополнительном газопроводе, соединены через регуляторы давления с датчиками приемной линии компрессора (Авторское свидетельство СССР №1735658, кл. F 17 D 1/07, 1992).

Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявленного технического решения, заключаются в наличии устройства для повышения давления газа (компрессора), приемной и выкидной линий, а также запорных элементов.

Причина, препятствующая получению технического результата, который обеспечивается заявленным техническим решением, заключается в том, что выделение тяжелых углеводородов из нефтяного газа осуществляется за счет массообменных процессов газового и газожидкостного потоков в приемном нефтегазопроводе.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является установка для подготовки нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу, включающая устройство для повышения или понижения давления газа, приемную и выкидную газовые линии, вихревую трубу, содержащую улитку и соединенные с ней трубопровод холодного потока и как минимум один трубопровод горячего потока, охлаждающую камеру, в которую заключен трубопровод горячего потока, а также блок конденсации, соединенный своим входом с выходом трубопровода горячего потока, одним своим выходом - с выходом конденсата установки, а другим своим выходом - с охлаждающей камерой, при этом выход трубопровода холодного потока соединен с выкидной газовой линией, вход охлаждающей камеры соединен с приемной газовой линией, выход охлаждающей камеры соединен с входом устройства для повышения или понижения давления газа, выход которого соединен с входом вихревой трубы (Патент RU №2181459 С1, кл. F 17 D 1/02, дата публикации: 2002.04.20).

Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявленного технического решения, заключаются в наличии устройства для повышения или понижения давления газа, приемной и выкидной газовых линий, вихревой трубы и сепаратора (блока конденсации).

Причина, препятствующая получению технического результата, который обеспечивается заявленным техническим решением, заключается в том, что на вход вихревой трубы поступает газ, имеющий относительно высокую температуру и концентрацию тяжелых углеводородов, что снижает эффективность разделения газового потока в вихревой трубе.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении степени выделения конденсата тяжелых фракций углеводородов из попутного нефтяного или природного газа, предназначенного к транспорту по газопроводу.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в применении режима пониженных температуры и концентраций тяжелых фракций углеводородов в потоке газа, поступающего на вход вихревой трубы.

Достигается технический результат тем, что установка для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу и получения жидких углеводородов из этого газа содержит приемную газовую линию, устройство для повышения или понижения давления, выкидную газовую линию, линию отвода жидких углеводородов, трехконтурный теплообменник, сепаратор, детандер, два регулирующих клапана и вихревую трубу, вход которой через устройство для повышения или понижения давления соединен, с одной стороны, с приемной газовой линией через первый регулирующий клапан и через последовательно соединенные второй регулирующий клапан и первый контур теплообменника, а с другой стороны, с выходом детандера, выход холодного потока вихревой трубы через второй контур теплообменника соединен с выкидной газовой линией, выход горячего потока вихревой трубы через третий контур теплообменника соединен с входом сепаратора, выход по конденсату которого соединен с линией отвода жидких углеводородов, а выход по газу - с входом детандера.

Новые признаки заявленного технического решения заключаются в том, что установка содержит трехконтурный теплообменник, сепаратор и детандер, а также указанные выше связи между элементами установки.

На чертеже показана функциональная схема установки для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу.

Осуществление изобретения

Установка для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу и получения жидких углеводородов из этого газа содержит приемную газовую линию 1, по которой в установку поступает исходный попутный нефтяной или природный газ, устройство 2 для повышения или понижения давления газа (компрессор или вакуумный насос), выкидную газовую линию 3, по которой из установки в газопровод для дальнейшего транспорта поступает очищенный от тяжелых фракций углеводородов попутный нефтяной или природный газ, линию 4 отвода жидких углеводородов, трехконтурный теплообменник 5 с первым 5₁, вторым 5₂ и третьим 5₃ контурами, сепаратор 6 с выходом 6₁ по конденсату и выходом 6₂ по газу, детандер 7, представляющий собой устройство для понижения температуры газа за счет его расширения, первый 8 и второй 9 регулирующие клапаны, вихревую трубу 10, включающую улитку 10₁, являющуюся входом этой вихревой трубы, трубопровод 10₂ холодного потока, являющийся выходом холодного потока этой вихревой трубы, и трубопровод 10₃ горячего потока, являющийся выходом горячего потока этой вихревой трубы.

Вход 10₁ вихревой трубы 10 через устройство 2 для повышения или понижения давления соединен, с одной стороны, с приемной газовой линией 1 через первый регулирующий клапан 8 и через последовательно соединенные второй регулирующий клапан 9 и первый контур 5₁ теплообменника 5. С другой стороны, вход 10₁ вихревой трубы 10 через устройство 2 для повышения или понижения давления соединен с выходом детандера 7. Выход 10₂ холодного потока вихревой трубы 10 через второй контур 5₂ теплообменника 5 соединен с выкидной газовой линией 3. Выход горячего потока 10₃ вихревой трубы 10 через третий контур 5₃ теплообменника 5 соединен с входом сепаратора 6, выход 6₁ по конденсату которого соединен с линией 4 отвода жидких углеводородов, а выход 6₂ по газу - с входом детандера 7.

Работа установки заключается в следующем.

Нефтяной (или природный) газ от источника газа (не показан) по приемной линии 1 через регулирующие клапаны 8 и 9 и первый контур 5₁ теплообменника 5 поступает на вход устройства 2 для повышения или понижения давления, где он смешивается с поступающим на другой его вход очищенным и охлажденным газом, поступающим с выхода детандера 7. Далее смесь с необходимым давлением поступает на вход 10₁ вихревой трубы 10.

В вихревой трубе 10 газ подвергается вихревому разделению на холодный (10₂) и горячий (10₃) потоки.

Холодный поток (трубопровод 10₂) содержит в процентном отношении больше легких фракций и имеет относительно низкую температуру, вследствие чего он пригоден для применения в качестве охлаждающего агента в теплообменнике 5 и дальнейшего транспортирования по газопроводу к потребителю через выкидной трубопровод 3. Проходя контуру 5₂ теплообменника 5, холодный поток, с одной стороны, охлаждает трубопровод контура 5₂ этого теплообменника, по которому проходит горячий поток газа, облегчая тем самым процесс выделения (конденсации) из этого газа тяжелых фракций углеводородов в сепараторе 6, а с другой стороны, охлаждает трубопровод контура 5₁ указанного теплообменника, по которому проходит исходный газ (или его часть). Это необходимо для того, чтобы газ, поступающий на вход вихревой трубы 10, гарантированно обеспечил минимально низкую составляющую T•ΔS^R (где ΔS^R - составляющая энтропии, Т - температура газа на входе второй вихревой трубы). Для этого при помощи регулирующих клапанов 8 и 9 исходный газ либо полностью пропускают через контур 5₁ теплообменника 5, либо частично, либо направляют в обход этого контура. Все зависит от температуры исходного газа, поступающего в установку по приемной газовой линии 1.

Горячий поток с выхода 10₃ вихревой трубы 10 содержит в процентном отношении больше тяжелых фракций и примесей, наиболее удобных для конденсации в сепараторе 6. Данный поток проходит через контур 5₃ теплообменника 5, где он охлаждается до температуры, необходимой для перехода тяжелых фракций углеводородов в жидкое состояние, и направляется в сепаратор 6, где осуществляется выделение указанных жидких углеводородов, которые при этом с его выхода 6₁ поступают в линию 4 отвода жидких углеводородов.

Оставшаяся после этого выделения жидких углеводородов часть газа упомянутого горячего потока с выхода 6₂ сепаратора 6 поступает на вход детандера 7, в котором за счет расширения газа происходит его охлаждение. Очищенный и охлажденный таким образом газ с выхода детандера 7 поступает на один их входов устройства 2, где он смешивается с газом, поступающим из приемной газовой линии 1. Вследствие этого на вход вихревой трубы поступает газ, имеющий пониженную (заданную в определенных пределах, обеспечиваемых регулирующими клапанами 8 и 9) температуру и пониженную концентрацию тяжелых фракций углеводородов за счет разбавления исходного газа, поступающего по приемной линии 1, обедненным тяжелыми фракциями газом, поступающим с выхода детандера 7.

Установка для подготовки попутного нефтяного или природного газа к транспорту по газопроводу и получения жидких углеводородов из этого газа, содержащая приемную газовую линию, устройство для повышения или понижения давления, выкидную газовую линию, линию отвода жидких углеводородов, трехконтурный теплообменник, сепаратор, детандер, два регулирующих клапана и вихревую трубу, вход которой через устройство для повышения или понижения давления соединен, с одной стороны, с приемной газовой линией через первый регулирующий клапан и через последовательно соединенные второй регулирующий клапан и первый контур теплообменника, а с другой стороны, с выходом детандера, выход холодного потока вихревой трубы через второй контур теплообменника соединен с выкидной газовой линией, выход горячего потока вихревой трубы через третий контур теплообменника соединен с входом сепаратора, выход по конденсату которого соединен с линией отвода жидких углеводородов, а выход по газу - с входом детандера.