Автоматизированная установка переработки попутного нефтяного газа в конверсионный газ улучшенного состава



Автоматизированная установка переработки попутного нефтяного газа в конверсионный газ улучшенного состава
Автоматизированная установка переработки попутного нефтяного газа в конверсионный газ улучшенного состава

 


Владельцы патента RU 2465525:

Общество с ограниченной ответственностью "А.Д.Д. Сервис" (RU)

Изобретение относится к области химии. Автоматизированная установка состоит из трубчатого конвертора 1, расходной емкости 2, теплообменников 3 и 4, парогенератора 5, отсечных клапанов 11-15, компрессоров 16 и 19, вытяжного вентилятора 22, струйного смесителя 25, трехходового клапана 26, насоса-дозатора 27. Двигатели 17, 20, 23 и 28 компрессоров, вытяжного вентилятора и насоса-дозатора снабжены статическими преобразователями частоты 18, 21, 24 и 29. Установка оснащена датчиками температуры 33-45, давления 46-55, расхода 56-61, уровня 62, диэлькометрами 63-66 и кондуктометром 67. Управление установкой реализовано с помощью распределенно-интегрированной системы, состоящей из персонального компьютера и микропроцессорного контроллера, которые по информационным каналам и каналам управляющих воздействий соединены между собой параллельно. Выходы с микропроцессорного контроллера направлены к приводам отсечных и трехходового клапанов и к статическим преобразователям частоты. Изобретение позволяет улучшить состав газа с реализацией рациональных и безаварийных режимов управления, а также улучшить энергетические и экологические показатели. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области нефтехимии и касается, в частности, утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ) как побочной продукции нефтяных скважин на месторождениях путем его химической переработки в конверсионный газ улучшенного состава с повышенным содержанием водорода, метана и других ценных горючих компонентов, которое может найти широкое применение на нефтепромыслах для обеспечения высококачественным топливом газопоршневых установок (ГПУ), вырабатывающих электроэнергию и тепло для своих собственных и бытовых нужд.

Известно очень большое количество установок по переработке ПНГ, каждая из которых используется в зависимости от состава ПНГ, получаемого его объема, режима эксплуатации, а также достигнутым уровнем научно-технического прогресса к данному моменту времени в данной области техники.

1. Патенты
Страна Номер Страна Номер
SU: 181215 A, 06.06.1966; RU: 2278101 C2, 20.06.2006;
323420 A, 14.02.1972; 2284983 C1, 10.10.2006;
732637 A, 05.05.1980; 2330058 C1, 27.07.2008;
767474 A, 30.09.1980; 2340841 C1, 10.12. 2008;
1323562 A, 15.07.1987. 2362760 C1, 27.07.2009.
RU: 2007379 C1, 15.02.1994; US: 4115086, 19.09.1978;
2046931 C1, 27.10.1995; 4499324 A, 12.02.1985;
2096433 C1, 20.11.1997; 6405561, 18.06.2002;
2130960 C1, 27.05.1999; 6653509 B2, 19.09.2002;
2130961 C1, 27.05.1999; 6713519 B2, 30.03.2004.
2143417, 27.12.1999; GB: 416497 A, 17.02.1937;
2172331 C1, 27.08.2001; 916785 A, 30.01.1963;
2188846 C1, 10.09.2002; 2150593 A, 03.07.1985.
2226543 C2, 10.04.2003; FR: 1495524 A, 22.09.1967;
2239644 C2, 20.04.2004; 2571129, 04.04.1986.
2240978 C2, 27.11.2004; JP: 254447 A, 19.09.2000.
2254322, 20.06.2005; WO: 2000/001558 A, 23.03.2000;
2258691, 20.08.2005; 2005/073346 A1, 11.08.2005.

2. Научно-техническая литература.

2.1. Книги:

- Научные основы разработки нефтяных месторождений. М.-Л.: Гостоптехиздат. 1948 - 416 с.

- Справочная книга по добыче нефти / под ред. Ш.К.Гиматудинова. М.: Недра. 1974-703 с.

- Богомолов А.И. и др. Химия нефти и газа. Учебное пособие для вузов. 3-е изд. СПб.: Химия, С-Петерб. отд-ние, 1995, - 448 с.

- Газохимия в XXI веке. Проблемы и перспективы. Труды московского семинара по газохимии 2000 - 2002. М. Изд.-во «Нефть и газ» 2003 - 278 с.

- Галикеев А.Р. и др. Технология термокаталитической переработки попутных нефтяных газов. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001 - 125 с.

- Каменских И.А. и др. Процессы и аппараты нефтяной и газовой промышленности. Тюмень: Изд-во Нефтегаз. ун-та. 2002 - 192 с.

- Андреев Е.Б и др. Технические средства систем управления технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности - М.: РГУ Нефти и газа, 2004. - 272 с.

- Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа // Под ред. Ахметова С.А. - М.: Химия, 2005 - 735 с.

- Веревкин А.П. и др. Автоматизация технологических процессов и производств в нефтепереработке и нефтехимии. Уфа, Изд-во Уф. гос. нефт. техн. ун-та, 2005 г - 171 с.

- Теликов Н.М. и др. Технология переработки угля нефти и газа. С-Петербург, Изд-во Горн. ин-та, 2008 г. - 87 с.

2.2. Журналы:

- Нефтегазовая вертикаль, №9,2006, с.50-59 // Леонард Р. Истощение нефтяных запасов и грядущая эпоха природного газа.

Одним из аналогов данного изобретения является патент RU №2330058 C1, МПК C10G 9/38, публ. 27.07.2008 «Способ переработки попутных нефтяных газов» с реализацией его на соответствующей установке. Последняя содержит сепараторы, отстойники, дожимной насос, нагревательную печь, камеру окисления, пиролизную камеру, регуляторы расхода газа и высокотемпературного теплоносителя.

Недостатками приведенной установки являются:

- большая энергоемкость;

- технологическая сложность установки;

- неполная утилизация ПНГ с целью получения газа улучшенного состава;

- низкий уровень автоматизации установки, что снижает эффективность управления.

В патенте RU №2340841 C1, МПК F25J 3/02, публ. 10.12.2008 «Способ переработки попутного нефтяного газа и установка для его осуществления» приведен еще один аналог по технологии переработки нефтяных газов с целью получения продуктов, характеристики которых позволяют использовать их в качестве топлива без дальнейшей переработки.

Недостатками его считаются:

- потребность в криогенном модуле для низкотемпературной конденсации нефтяных газов, что значительно увеличивает энергозатраты;

- наличие несколько последовательно соединенных сепараторов, ректификационной колонны усложняет эксплуатацию установки.

Наиболее близкий аналог к предлагаемому изобретению раскрывается в патенте RU 2226543 С2, МПК C10G 35/04, публ. 2003.04.10. «Установка для проведения термокаталитических процессов переработки ПНГ, газов нефтепереработки, легких фракций бензина и других широких фракций легких углеводородов». Установка содержит узел подготовки сырья, реакторы, печь межступенчатого подогрева сырья, узел подготовки газа регенерации катализатора, систему трубопроводов с запорными устройствами, управление которыми производится командным прибором в соответствии с графиком изменения режимов работы реакторов.

К недостаткам приведенной установки относятся:

- усложненная технологическая схема по переработке ПНГ;

- высокие энергетические и материальные затраты;

- невозможность синтеза газа улучшенного состава;

- низкий уровень информационной обеспеченности процесса;

- отсутствие персонального компьютера (ПК) и микропроцессорного контроллера (МПК) не позволяет реализовать эффективную структуру управления.

Задачей изобретения является улучшение состава газа, вырабатываемого из ПНГ, энергетических и экологических показателей в районе нефтепромыслов, а также обеспечения безаварийности процесса с использованием широкого спектра информационного обеспечения и распределенно-интегрированной системы управления (РИСУ).

Поставленная задача решается как введением новых конструктивных и функциональных элементов, так и изменением характера взаимосвязи между ними.

Сущность изобретения состоит в том, что предложенная автоматизированная установка переработки ПНГ в конверсионный газ улучшенного состава (и далее установка), содержащая реактор, компрессоры с двигателями, теплообменники, отсечные клапаны, трубопроводы, соединяющие технологическую аппаратуру между собой, которая в соответствии с изобретением дополнительно снабжена расходной емкостью с водой, струйным смесителем, насосом-дозатором подачи воды к теплообменникам, трехходовым клапаном перераспределения подачи попутного нефтяного газа между верхним входным патрубком и активным входом струйного смесителя, при этом расходная емкость с водой снабжена двумя отсечными клапанами, расположенными на входном патрубке крышки и выходном патрубке днища, насос-дозатор на напорной линии снабжен дроссельным клапаном, теплообменники по водяному контуру соединены последовательно, где последний теплообменник выполнен в виде парогенератора, пар из которого направлен к пассивному контуру струйного смесителя, при этом двигатели компрессоров, вытяжного вентилятора и насоса-дозатора оснащены статическими преобразователями частоты (СПЧ), реактор выполнен в виде трубчатого конвертора, состоящего из трубного и межтрубного пространств с входными и выходными патрубками, соединенными через отсечные клапаны с соответствующими трубопроводами, причем струйный смеситель предназначен для смешения пара с частью попутного нефтяного газа, подаваемого по активному контуру перед входом через отсечной клапан в трубное пространство трубчатого конвертора, а трехходовой клапан установлен для перераспределения потока попутного нефтяного газа между входом в верхний патрубок через отсечной клапан в межтрубное пространство трубчатого конвертора и входом в активный контур струйного смесителя и предназначен для стабилизации температуры реагирующей смеси в трубном пространстве, напорный участок компрессора подачи сжатого воздуха оснащен датчиками давления, температуры и расхода, на напорном участке компрессора подачи попутного нефтяного газа размещены датчики температуры и давления, а на напорном участке вытяжного вентилятора установлены датчики расхода и давления, напорные участки компрессора подачи попутного нефтяного газа, вытяжного вентилятора с отработанным газом, выходного трубопровода с конверсионным газом и трубчатый конвертор снабжены диэлькометрами, расходная емкость с водой оснащена датчиками температуры, уровня и электропроводности, выходной трубопровод конверсионного газа снабжен датчиками температуры, давления и расхода, выходные трубопроводы трехходового клапана оснащены датчиками расхода, выходной нижний трубопровод трубчатого конвертора снабжен датчиком давления, на трубопроводе подачи воды после дроссельного клапана установлены датчики давления и расхода, теплообменники и парогенератор по входным и выходным участкам оснащены датчиками температуры, выходной боковой трубопровод отработанного газа из межтрубного пространства трубчатого конвертора и выходной трубопровод с паром от парогенератора снабжены датчиками давления, а сама структура автоматизации выполнена в виде распределенно-интегрированной системы управления, состоящей из персонального компьютера и микропроцессорного контроллера, соединенных по информационным и управляющим каналам между собой параллельно, выходы с датчиков контролируемых параметров связаны с входами персонального компьютера и микропроцессорного контроллера, а выходы с микропроцессорного контроллера соединены параллельно с приводами отсечных и трехходового клапанов, с СПЧ и с входами персонального компьютера.

Проведенный сопоставительный анализ заявленного изобретения с ближайшим аналогом позволил установить, что установка отличается принципом действия, конструктивным и базовым исполнением, использованием широкого спектра информационного обеспечения и применением гибкой РИСУ, что полностью соответствует критерию «изобретательский уровень».

При поиске же совокупности признаков, тождественных всем признаком данного изобретения, присутствующих в приведенных выше аналогах и известных из других источников патентной и научно-технической литературы, недопустимых соответствий не обнаружено, что подтверждает наличие критерия «новизна» в заявленном изобретении.

В порядке же обоснования соответствия данного изобретения критерию «промышленная применимость» приводим следующие доказательства.

1. По мере истощения нефтяных запасов во всем мире очевидную актуальность приобретает разработка промышленных установок по переработке ПНГ в конверсионный газ улучшенного состава для 100% использования в ГПУ.

Поскольку нефтедобыча отличается высокой энергоемкостью, а с 1 т нефти в зависимости от ее состава и качества можно получить от 25 м3 до 800 м3 ПНГ, весьма целесообразно производить полную утилизацию ПНГ со 100% его вовлечением в хозяйственный оборот для выработки электроэнергии и получения тепла.

Необходимо также учитывать особенности эксплуатации нефтепромыслов, а именно: удаленность большинства из них от центров газоперерабатывающей промышленности, отсутствие транспортной инфраструктуры и временный характер обустройства месторождений; это требует выполнения обязательных условий при разработке нефтепромыслов по обеспечению полной утилизации ПНГ в силу энергетических и экологических показателей.

2. Переработка этана, пропана и других низших гомологов метана, присутствующих в ПНГ, в конверсионный газ улучшенного состава связана с тем, что она позволяет использовать его в качестве полноценного топлива для питания ГПУ без всякой потребности наличия жидкого топлива в качестве запального. Разделение же ПНГ на составляющие компоненты нецелесообразно ввиду существенной энергоемкости данного процесса.

3. ПНГ - это смесь углеводородных и других газов, находящаяся в нефтяных залежах. Объем ПНГ в м3, приходящийся на 1 т добытой нефти, может составлять от 1-2 до 1000 м3 и определяется условиями формирования и залегания нефтяных месторождений. Основными составляющими ПНГ являются предельные углеводороды - гомологи метана. С учетом того, что суммарное содержание тяжелых фракций углеводородов (С5+), инертного газа (N2) и углекислого газа (CO2) не превышает 8%, для приближенной оценки качества ПНГ достаточно ограничиться контролем состава по четырем первым гомологам метана (метан - CH4, этан - C2H6, пропан - C3H3, бутан - C4H10). Указанные гомологи метана отличаются различными значениями диэлектрической проницаемости (см. таблицу). Измеряя этот параметр, можно контролировать изменение состава и концентрацию ПНГ и диагностировать, таким образом, причины возникновения усиленной детонации двигателей.

Диэлектрическая проницаемость элементарных, углекислородного и углеводородных газов ПНГ
Наименование газа Структурная формула Относительная диэлектрическая проницаемость
Водород H2 1,001
Кислород O2 1,005
Азот N2 1,008
Двуокись углерода CO2 1,010
Метан CH4 1,702
Этан C2H6 1,748
Пропан C3H8 1,786
Бутан C4H10 1,823
Пентан C6H12 1,844
Гексан C6H14 1,891

4. При горении факелов ПНГ на нефтепромыслах драгоценный кислород, выработанный растениями за продолжительное время, сгорает за считанные часы, не произведя никакой полезной работы. Образовавшиеся при этом ядовитые газы и сажа разносятся ветром на тысячи километров, нанося ощутимый экологический вред окружающей среде в планетарном масштабе.

5. Процесс превращения ПНГ в конверсионный газ улучшенного состава происходит при температурах, не превышающих 600°C, и давлении 0,12…0,15 МПа при поверхностном контакте с никельсодержащим катализатором.

6. Использование кондуктометра позволяет контролировать качество воды (степень загрязнения), предназначенного для выработки пара, по ее электропроводности, так как электропроводность очищенной воды равна 1·10-7 См/м, а электропроводность загрязненной воды составляет 1·101 См/м. Использование очищенной воды повышает качество конверсионного газа.

Содержание изобретения поясняется следующими графическими материалами:

- функциональной схемой автоматизированной установки переработки ПНГ в конверсионный газ улучшенного состава - фиг.1;

- структурной схемой РИСУ автоматизированной установки - фиг.2.

Буквенно-цифровыми индексами на фиг.1 и 2 приняты следующие обозначения каналов связи:

X1-X34 - выходные и входные информационные каналы, поступающие от датчиков контролируемых параметров к РИСУ;

Y1-Y12 - выходные и входные каналы управляющих воздействий, поступающие от РИСУ к приводам отсечных и трехходового клапанов, а также к СПЧ двигателей компрессоров, вытяжного вентилятора и насоса-дозатора.

На фиг.1 представлена функциональная схема автоматизированной установки переработки ПНГ в конверсионный газ улучшенного состава. Она состоит из следующей технологической аппаратуры и функциональных элементов средств автоматизации.

Установка переработки ПНГ в конверсионный газ улучшенного состава с повышенным содержанием водорода, метана и других ценных горючих компонентов включает в себя трубчатый конвертор 1, состоящий из трубного и межтрубного пространств (основной реактор синтеза ценных компонентов конверсионного газа непрерывного действия), расходную емкость 2 с водой, теплообменники: 3 - охлаждения конверсионного газа, 4 - подогрева воды отработанными газами и 5 - парогенератор, последовательно соединенные между собой по воднопаровому контуру. Трубчатый конвертор 1 оснащен следующими патрубками, соединенными соответствующими трубопроводами с остальной аппаратурой: входными: верхними: 6 - подачи сжатого воздуха и 7 - подачи ПНГ в верхнюю зону трубного пространства; боковым нижним 8 - подачи смеси ПНГ и пара в нижнюю зону трубного пространства; выходными: боковым верхним 9 - выхода конверсионного газа из верхней зоны трубного пространства, нижним 10 - выхода отработанного газа из нижней зоны межтрубного пространства. К каждому патрубку через трубопровод присоединен соответствующий отсечной клапан: 11, 12, 13, 14 и 15. Компрессор 16, предназначенный для подачи сжатого воздуха через отсечной клапан 11 в верхний патрубок 6 трубчатого конвертора 1, снабжен двигателем 17, управляемым СПЧ 18. Компрессор 19, предназначенный для подачи сжатого ПНГ в верхний патрубок 7 через отсечной клапан 12 трубчатого конвертора 1, оснащен двигателем 20, управляемым СПЧ 21.

Выход отработанного газа из теплообменника 4 соединен с вытяжным вентилятором 22, снабженным двигателем 23, управляемым СПЧ 24.

Для смешения части ПНГ, направленного через отсечной клапан 13 к нижнему патрубку 8 трубчатого конвертора 1, с паровой фазой на выходе из парогенератора 5 предназначен струйный смеситель 25, выполняющий функцию инжекционного насоса, у которого по активному контуру осуществлена подача ПНГ, а по пассивному - реализовано поступление пара.

Для перераспределения потока ПНГ между верхним патрубком 7 трубчатого конвертора 1 и струйным смесителем 25 использован трехходовой клапан 26.

Расходная емкость 2 снабжена: насосом-дозатором 27 подачи воды к теплообменнику 3, с двигателем 28, управляемым СПЧ 29.

Расходная емкость 2 оснащена отсечными клапанами: 30, установленным на крышке для заполнения ее водой, и 31, установленным в днище для подачи воды к насосу-дозатору 27, выходной патрубок которого снабжен дроссельным клапаном 32 для созданий противодавления в системе и предотвращения обратного потока.

На установке переработки ПНГ контролируют целый ряд параметров с регистрацией их значений.

Температуру - посредством следующих датчиков в следующих местах:

33 - ПНГ на выходе компрессора 19, 34 - сжатого воздуха на выходе компрессора 16;

35 - температуру газовой смеси в трубном пространстве конвертора 1;

36 - конверсионного газа на выходе из верхнего бокового патрубка 9 через отсечной клапан 14 трубчатого конвертора 1;

37 - отработанного газа на выходе из нижнего патрубка 10 через отсечной клапан 15 трубчатого конвертора 1;

38 - воды в расходной емкости 2;

39 - воды, подаваемой в теплообменник 3;

40 и 41 - воды между теплообменниками 3 и 4;

42 - пара на выходе из парогенератора 5;

43 - отработанного газа на выходе парогенератора 5;

44 - отработанного газа на выходе теплообменника 4;

45 - конверсионного газа в выходном газопроводе.

Давление - посредством следующих датчиков в следующих местах:

46 - в напорной линии подачи сжатого воздуха к верхнему патрубку 6 трубчатого конвертора 1;

47 - в напорной линии подачи ПНГ к трехходовому клапану 26;

48 - пара на выходе из парогенератора 5 к струйному смесителю 25;

49 - на выходе конверсионного газа после отсечного клапана 14 из верхнего бокового патрубка 9 трубчатого конвертора 1;

50 - на выходе отработанного газа из нижнего патрубка 10 после отсечного клапана 15 трубчатого конвертора 1;

51 - на напорном участке вытяжного вентилятора - 22;

52 - на напорном участке насоса-дозатора 27;

53 - после дроссельного клапана 32;

54 - в трубном пространстве трубчатого конвертора 1;

55 - в выходном газопроводе конверсионного газа.

Расход - посредством следующих датчиков в следующих местах:

56 - сжатого воздуха на выходе компрессора 16;

57 - ПНГ на входе в верхний патрубок 7 трубчатого конвертора 1;

58 - ПНГ на входе в струйный смеситель 25;

59 - на напорном участке вытяжного вентилятора 22;

60 - на напорном участке насоса-дозатора 27;

61 - в выходном газопроводе конверсионного газа.

Уровень воды в расходной емкости 2 - посредством датчика уровня 62.

Качественные параметры воды и газовой фазы - посредством следующих датчиков в следующих местах:

диэлькометра 63 - отработанного газа на выходе из трубного пространства трубчатого конвертора 1;

диэлькометра 64 - ПНГ на выходе компрессора 19;

диэлькометра 65 - в выходном газопроводе конверсионного газа;

диэлькометра 66 - отработанного газа на напорном участке вытяжного вентилятора 22;

кондуктомера 67 - электропроводность воды в расходной емкости 2.

Треугольными стрелками обозначены следующие технологические потоки: 68 - ПНГ; 69 - воздух; 70 - вода; 71 - отработанный газ; 72 - конверсионный газ.

Структурная схема РИСУ, представленная на фиг.2, состоит из ПК 73, предназначенного для сбора, обработки, хранения и анализа полученных данных по информационным каналам (X134), а также реализации тех же функций, но уже по величине сигналов управляющих воздействий (У112), вырабатываемых в МПК 74 на основании запрограммированных в нем алгоритмов. И по информационным каналам, и по каналам управляющих воздействий ПК 73 и МПК 74 соединены между собой параллельно.

Установка функционирует следующим образом.

В межтрубное пространство трубчатого конвертора через отсечные клапаны 11 и 12, входные верхние патрубки 6 и 7 поступает ПНГ и сжатый воздух, химическая реакция между которыми является сильно экзотермической. А в трубное пространство трубчатого конвертора, заполненного никельсодержащим катализатором, через отсечной клапан 13 и входной боковой нижний патрубок 8 поступает смесь ПНГ и пара. Вследствие этого и при наличии подвода тепла в трубах происходит превращение ПНГ в конверсионный газ улучшенного состава, составляющими которого являются смесь водорода (30%), метана (60%) и окиси углерода (10%). Азот и его окислы в конверсионном газе отсутствуют, что является существенным преимуществом данной установки.

На установке регулируют следующие параметры:

- температуру реагирующей смеси ПНГ и водяного пара в трубном пространстве по информационному сигналу Х3 с датчика температуры 35, поступающему на МПК 74, с выработкой в нем управляющего воздействия У10 на привод трехходового клапана 26;

- расход сжатого воздуха, подаваемый компрессором 16 через отсечной клапан 11 и верхний патрубок 6 в межтрубное пространство трубчатого конвертора 1, по информационному каналу Х23 с датчика расхода 56 к МПК 74 с выработкой в нем управляющего воздействия по каналу У7 на СПЧ 18, связанный с двигателем 17 компрессора 16;

- расход ПНГ, подаваемого частично через отсечной клапан 12 в верхний патрубок 7 межтрубного пространства трубчатого конвертора 1 и частично через струйный смеситель 25, отсечной клапан 13 и боковой патрубок 8 в трубное пространство трубчатого конвертора, по суммарному информационному сигналу по соответствующим каналам Х2425 с датчиков расхода 57 и 58 на МПК 74 с выработкой в нем управляющего воздействия по каналу У6 на СПЧ 21, связанный с двигателем 20 компрессора 19;

- расход воды, подаваемой к теплообменнику 3, по информационному сигналу X27 с датчика расхода 60, поступающему на МПК 74, с выработкой в нем управляющего воздействия по каналу У9 на СПЧ 29, связанный с двигателем 28 насоса-дозатора 27;

- подачу воды в расходную емкость 2 по информационному сигналу X29 с датчика уровня 62, поступающему в МПК 74, с выработкой в нем управляющего воздействия по каналу У11 на привод отсечного клапана 30 на его открытие (в режиме заполнения расходной емкости) и с последующим воздействием при полном заполнении расходной емкости на привод этого клапана на его закрытие и по каналу управляющего воздействия У12 на привод отсечного клапана 31 на его открытие по команде с МПК 74;

- давление в напорной линии вытяжного вентилятора 22 по информационному сигналу X18 с датчика давления 51, поступающему в МПК 74, с выработкой в нем управляющего воздействия по каналу У8 на СПЧ 24, связанный с двигателем 23 вытяжного вентилятора 22.

На установке управляют отсечными клапанами 11, 12 и 13 на их закрытие для отсечки подачи ПНГ и сжатого воздуха в трубное и межтрубное пространство трубчатого конвертора в случае аварийного повышения температуры (свыше 700°C) или роста давления (свыше 1, 5 кПа) по информационным каналам X3 и X21 с датчиков температуры 35 и давления 54, связанных со входами МПК 74, с выработкой в нем соответствующих управляющих воздействий по каналам Y1 и Y2 и Y3, поступающих на приводы соответствующих отсечных клапанов 11, 12 и 13, а по каналам Y6 и Y7 и Y9 - на СПЧ 18, 21 и 29 на останов двигателей 17, 20 и 28 компрессоров 16, 19 и насоса-дозатора 27.

Технический результат

Разработанная установка позволяет перерабатывать ПНГ в конверсионный газ улучшенного состава с повышенным содержанием водорода (30%), метана (60%) и окиси углерода (10%) и полным отсутствием азота. Наличие РИСУ с широким спектром информационного обеспечения дает возможность реализовать наиболее рациональные режимы управления в зависимости от состава ПНГ. Наличие отсечных клапанов обеспечивает безаварийные режимы работы трубчатого конвертора. Полная утилизация ПНГ способствует улучшению энергетических и экологических показателей в районе нефтепромыслов.

Экономический эффект

Экономический эффект, полученный от реализации данной установки, складывается из следующих составляющих.

1. Нет необходимости строительства больших стационарных предприятий по утилизации ПНГ.

2. Возможность введения в эксплуатацию малых нефтепромыслов.

3. Значительное снижение затрат на энергоснабжение (до 40%) за счет применения СПЧ двигателей компрессоров, вытяжного вентилятора и насоса-дозатора.

4. Не требуется значительных инвестиций по сооружению линий электропередачи и инженерных сетей для обеспечения постоянного энерго- и теплоснабжения разрабатываемых новых нефтепромыслов.

5. Способствует 100% выполнению условий лицензионных соглашений по утилизации ПНГ при разработке новых нефтепромыслов.

Автоматизированная установка переработки попутного нефтяного газа в конверсионный газ улучшенного состава, содержащая реактор, компрессоры с двигателями, теплообменники, отсечные клапаны, трубопроводы, соединяющие технологическую аппаратуру между собой, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена расходной емкостью с водой, струйным смесителем, насосом-дозатором подачи воды к теплообменникам, трехходовым клапаном, при этом расходная емкость с водой снабжена двумя отсечными клапанами, расположенными на входном патрубке крышки и выходном патрубке днища, насос-дозатор на напорной линии снабжен дроссельным клапаном, теплообменники по водяному контуру соединены последовательно, где последний теплообменник выполнен в виде парогенератора, пар из которого направлен к пассивному контуру струйного смесителя, при этом двигатели компрессоров, вытяжного вентилятора и насоса-дозатора оснащены статическими преобразователями частоты, реактор выполнен в виде трубчатого конвертора, состоящего из трубного и межтрубного пространств с входными и выходными патрубками, соединенными через отсечные клапаны с соответствующими трубопроводами, причем струйный смеситель предназначен для смешения пара с частью попутного нефтяного газа, подаваемого по активному контуру, с подачей полученной газовой смеси через отсечной клапан и нижний боковой патрубок в трубное пространство трубчатого конвертора, а трехходовой клапан осуществляет перераспределение потока попутного нефтяного газа между входом в верхний патрубок через отсечной клапан в межтрубное пространство трубчатого конвертора и входом в активный контур струйного смесителя и предназначен для стабилизации температуры реагирующей смеси в трубном пространстве, которое оснащено датчиками температуры и давления, напорный участок компрессоров подачи сжатого воздуха и попутного нефтяного газа оснащены датчиками температуры и давления, а на напорном участке вытяжного вентилятора установлены датчики расхода и давления, напорные участки компрессора подачи попутного нефтяного газа, вытяжного вентилятора с отработанным газом, выходного трубопровода с конверсионным газом и трубное пространство трубчатого конвертора снабжены диэлькометрами, расходная емкость с водой оснащена датчиками температуры, уровня и электропроводности, верхний боковой трубопровод в трубчатом конверторе выхода конверсионного газа и нижний трубопровод в трубчатом конверторе выхода отработанного газа снабжены датчиками давления, выходные трубопроводы трехходового клапана оснащены датчиками расхода, на трубопроводе подачи воды после дроссельного клапана установлены датчики давления и расхода, теплообменники и парогенератор по входным и выходным участкам оснащены датчиками температуры, а сама структура автоматизации выполнена в виде распределенно-интегрированной системы управления, состоящей из персонального компьютера и микропроцессорного контроллера, соединенных по информационным и управляющим каналам между собой параллельно, выходы с датчиков контролируемых параметров связаны с входами персонального компьютера и микропроцессорного контроллера, а выходы с микропроцессорного контроллера соединены параллельно с приводами отсечных и трехходового клапанов со статическими преобразователями частоты и с входами персонального компьютера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу отделения фракции, обогащенной N2, от фракции, обогащенной сжиженными углеводородами, в частности, от сжиженного природного газа, причем фракция, обогащенная сжиженными углеводородами, после ее сжижения и переохлаждения подводится к отгоночной колонке, которая служит для отделения фракции, обогащенной N2.

Изобретение относится к способу, а также к устройству для одновременного получения по меньшей мере одного газообразного продукта (8, 20), а также продукта (сжиженного метана) (10), состоящего в основном из жидкого метана (СН4), из исходной смеси (4), состоящей в основном из водорода (Н2 ), монооксида углерода (СО) и метана (СН4), причем исходную смесь разделяют на несколько фракций в устройстве для осуществления низкотемпературного разделения газов (С).

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к очистке и технологии низкотемпературной ректификации смесей, и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности.

Изобретение относится к вариантам способа получения гидрата газа, один из которых характеризуется тем, что молекулы-гостя вводят в пустоты в слое, в котором условие температуры и давления дает возможность молекулам-гостя вызывать образование гидрата, в форме эмульсии, в которой жидкость из молекул-гостя диспергирована в воде для образования гидрата молекул-гостя в пустотах.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным системам двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к способам топливоподготовки и может применяться в 2 нефтеперерабывающей промышленности и других областях техники, в которых используют углеводородное топливо для получения больших количеств с улучшенными экологическими и эксплуатационными, свойствами.

Изобретение относится к способу и системе для выделения и очистки метана из биогаза. Поток сырого биогаза включает метан, диоксид углерода, воду, сероводород и неметановые органические соединения (NMOC). Способ включает сбор потока сырого биогаза, разделение потока сырого биогаза, при котором поток сырого биогаза разделяют на поток серосодержащих соединений и основной газовый поток. Поток серосодержащих соединений выводят из дальнейшей обработки, а основной газовый поток очищают от сероводорода. Далее проводят абсорбирование жидкого потока NMOC из основного газового потока. Жидкий поток NMOC удаляют из дальнейшей обработки, а основной газовый поток практически очищают от NMOC. Далее проводят адсорбирование NMOC из основного газового потока. Жидкий поток NMOC удаляют из дальнейшей обработки, а основной газовый поток практически очищают от NMOC. Затем разделяют основной газовый поток на поток отходящего газа, состоящий из диоксида углерода, азота и газообразного кислорода, и на поток продукта, состоящий из очищенного метанового газа. Проводят адсорбирование потока отходящего газа с образованием тем самым удаляемого газового потока и потока рециркуляции. Поток рециркуляции смешивают с основным газовым потоком после этапа разделения потока сырого биогаза и до этапа абсорбирования жидкого потока NMOC. Технический результат: повышение степени разделения газов для получения практически очищенного метана из биогаза. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к вариантам способа формования гранулы газового гидрата в формующей газовый гидрат установке, включающей в себя генератор, в который подают исходный газообразный материал и воду, и выполненной с возможностью обеспечения реакции исходного газообразного материала с водой при высоком давлении в генераторе, чтобы производить суспензию газового гидрата, и для удаления воды из суспензии газового гидрата, который производят для того, чтобы формовать суспензию газового гидрата в гранулу газового гидрата требуемого размера, причем данный способ включает следующие стадии, на которых в одном из вариантов: подают суспензию газового гидрата в цилиндрическую компрессионную камеру, оборудованную компрессионным плунжером, способным перемещаться и возвращаться в цилиндрической компрессионной камере в направлении оси компрессионной камеры, и перемещают компрессионный плунжер для прикладывания компрессионного действия для выдавливания воды из суспензии газового гидрата и формования гранулы газового гидрата, и минимизируют скорость перемещения компрессионного плунжера в то время, когда вода выдавливается из суспензии газового гидрата так, что соединение между частицами газового гидрата усиливается и сформованная гранула газового гидрата имеет повышенное сопротивление сдвигу. Полученные гранулы газового гидрата имеют высокое сопротивление сдвигу, что является удобным для обращения в процессе траспортировки и хранения. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу преобразования диоксида углерода в отходящем газе в природный газ с использованием избыточной энергии. Причем способ включает стадии, в которых: 1) выполняют трансформацию напряжения и выпрямление избыточной энергии, которая выработана из возобновляемого источника энергии, и которую затруднительно хранить или подключить к энергетическим сетям, направляют избыточную энергию в раствор электролита для электролиза воды в нем на Н2 и O2, и удаляют воду из Н2; 2) проводят очистку промышленного отходящего газа для отделения из него CO2, и очищают выделенный из него CO2; 3) подают Н2, генерированный на стадии 1), и CO2, отделенный на стадии 2), в оборудование для синтеза, включающее по меньшей мере два реактора со стационарным слоем, чтобы высокотемпературную газовую смесь с основными компонентами СН4 и водяным паром получить в результате высокоэкзотермической реакции метанирования между Н2 и CO2, причем первичный реактор со стационарным слоем сохраняют при температуре на входе 250-300°С, давлении реакции 3-4 МПа, и температуре на выходе 600-700°С; вторичный реактор со стационарным слоем сохраняют при температуре на входе 250-300°С, давлении реакции 3-4 МПа, и температуре на выходе 350-500°С; причем часть высокотемпературной газовой смеси из первичного реактора со стационарным слоем перепускают для охлаждения, удаления воды, сжатия и нагревания, и затем смешивают со свежими Н2 и CO2, чтобы транспортировать газовую смесь обратно в первичный реактор со стационарным слоем после того, как объемное содержания CO2 в ней составляет 6-8%; 4) используют высокотемпературную газовую смесь, генерированную на стадии 3), для проведения косвенного теплообмена с технологической водой для получения перегретого водяного пара; 5) подают перегретый водяной пар, полученный на стадии 4), в турбину для выработки электрической энергии, и возвращают электрическую энергию на стадию 1) для трансформации напряжения и выпрямления тока, и для электролиза воды; и 6) конденсируют и высушивают газовую смесь на стадии 4), охлажденную в результате теплообмена, до тех пор пока не будет получен природный газ с содержанием СН4 вплоть до стандартного. Также изобретение относится к устройству. Использование настоящего изобретения позволяет увеличить выход метанового газа. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 ил.

Изобретение относится к области переработки природого газа

Изобретение относится к области переработки природного газа и может быть использовано для охлаждения и разделения углеводородного потока, например природного газа
Наверх