Способ транспортировки и распределения между потребителями гелийсодержащего природного газа

Изобретение относится к технологиям трубопроводного транспорта природного газа, содержащего гелий, его очистки от гелия и распределения очищенного газа между промежуточными потребителями. Добытый гелийсодержащий природный газ компримируют на первой и последующих линейных компрессорных станциях и его поток (11) транспортируют в магистральном газопроводе (1) конечному потребителю с отборами и отводами для нескольких промежуточных потребителей (6). Отобранный отводной поток высокого давления по трубопроводу (2) подают на узел (3) очистки от гелия, где его пропускают вдоль поверхности селективно-проницаемой мембраны (4). Часть отводного потока, не проникшая через мембрану, оказывается частично очищенной от гелия, а другая часть потока, проникшая через мембрану, обогащена гелием. Очищенную от гелия не проникшую через мембрану часть отводного потока по трубопроводу (5) подают промежуточному потребителю (6). Проникшую через мембрану и обогащенную гелием оставшуюся часть отводного потока по трубопроводу (7) в виде возвратного потока подают через устройство подачи потоков (14) в магистральный газопровод (1) по направлению движения газа в газопроводе ниже устройства отбора (12) отводного потока. Техническим результатом является снижение энергозатрат на очистку от гелия природного газа, подаваемого потребителю, и повышение технологичности и упрощение способа очистки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технологиям трубопроводного транспорта природного газа, содержащего гелий, его очистки от гелия и распределения очищенного газа между промежуточными потребителями. Изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой, топливно-энергетической и других отраслях промышленности.

Актуальность изобретения связана с тем, что гелий на Земле является редким химическим элементом и широко используется на практике в различных отраслях промышленности и науки, в то время, как разведанные запасы гелия существенно ограничены. Одним из основных источников гелия является природный и попутные нефтяные газы, при использовании которых в качестве энергоносителей происходят невосполнимые потери гелия за счет его эмиссии в атмосферу.

На практике применяется ряд широко распространенных традиционных способов транспортировки природного газа потребителям. Способы основаны на том, что природный газ компримируют на головной компрессорной станции, подают в магистральный газопровод, далее, для поддержания заданного уровня давления, компримируют на последующих линейных компрессорных станциях и выдают потребителям через газораспределительные станции. Одним из недостатков таких способов является то, что потребителям поступает неочищенный газ, содержащий в виде примесей гелий, тяжелые углеводороды и др., которые сжигаются в энергетических установках, хотя и имеют самостоятельную высокую коммерческую стоимость, превышающую стоимость основного компонента природного газа - метана.

В настоящее время разработаны новые современные способы транспортировки, предусматривающие перед подачей газа промежуточным потребителям проведение его очистки от ценных углеводородных компонентов и их возврат в магистральный газопровод с целью последующего извлечения на специализированных газоперерабатывающих предприятиях. Например, в способе по патенту РФ №2294481 С1 от 27.02.2007 природный газ из магистрального газопровода отбирают и разделяют на два потока. Один из потоков направляют в трубопровод высокого давления и, используя в качестве несущего потока, возвращают в магистральный газопровод. Второй поток подвергают криогенной переработке с выделением фракций тяжелых углеводородов, которые направляют в несущий поток и возвращают в магистральный газопровод для дальнейшей транспортировки. Оставшийся очищенный от тяжелых углеводородов метан направляют потребителю. Использование способа позволяет уменьшить потери фракций тяжелых углеводородов и повысить кондиционность подаваемого потребителю газа за счет его очистки от тяжелых углеводородов, а также снизить энергетические нагрузки на компрессорные станции за счет стабилизации давления в магистральном газопроводе. Недостатком способа является то, что при его использовании в процессе криогенной переработки второго потока, содержащийся в природном газе гелий, наряду с водородом и неоном, которые являются самыми низкокипящими компонентами, не извлекается из метана и также поступает потребителю, что приводит к его безвозвратной эмиссии в атмосферу при сжигании в топливно-энергетических установках.

Одним из наиболее близких по техническому решению и совокупности признаков и принятому за прототип является способ, включающий компримирование гелийсодержащего природного газа на первой компрессорной станции, подачу и транспортировку потока в магистральном газопроводе, компримирование на последующих линейных компрессорных станциях, отборы из магистрального газопровода отводных потоков, очистку от гелия отводных потоков на заводской технологической установке, подачу потоков для потребителей из очищенных от гелия частей отводных потоков и подачу в магистральный газопровод возвратных потоков из обогащенных гелием оставшихся частей отводных потоков (патент РФ №2415334 С1 от 27.03.2011).

В данном способе отборы отводных потоков из магистрального газопровода производят сразу после линейной компрессорной станции, а подачу в магистральный газопровод возвратных потоков из обогащенных гелием оставшихся частей отводных потоков производят перед линейной компрессорной станцией (фактически до точки отбора газа).

Способ, взятый за прототип, обладает следующими достоинствами и недостатками:

- Использование такого способа транспортировки и распределения между потребителями гелийсодержащего природного газа позволяет существенно (в зависимости от требуемой степени очистки от гелия отводимого потребителю газа) сократить эмиссионные потери гелия и вернуть гелий в магистральный газопровод для его концентрирования и дальнейшей транспортировки на специализированные газоперерабатывающие предприятия, где производится гелиевый концентрат для закачки в хранилища или финишное обогащение гелия. Для транспортировки гелия не используются дополнительные, параллельные основному магистральному газопроводу, трубопроводы (гелиепроводы). По мере выдачи газа промежуточным потребителям в магистральном газопроводе происходит увеличение концентрации гелия, что снижает себестоимость его дальнейшего концентрирования на специализированном газоперерабатывающем предприятии.

- На практике на заводских технологических установках для извлечения гелия из природного газа применяется криогенная конденсационная технология, при которой за счет охлаждения газа до температуры сжижения метана происходит сжижение тяжелых углеводородов и части метановой фракции. Оставшаяся газообразная фракция обогащена гелием. При испарении конденсированной фазы получается природный газ, обедненный гелием, который в виде газового потока и подают потребителю. Однако такой способ извлечения гелия обладает сравнительно невысокой эффективностью и большой энергозатратностью. При его реализации почти вся очищенная от гелия метановая фракция, направляемая потребителю, должна пройти два высокоэнергоемких фазовых перехода - сжижение и испарение. Наибольшая степень извлечения гелия может достигать сравнительно небольших величин на максимальном уровне около 85%, что связано с тем, что при реализации конденсационного метода часть несконденсированной газовой фазы, включая гелий, также попадает в поток для потребителя. При снижении энергозатрат на фазовые переходы (например, при уменьшении количества конденсируемого в жидкую фазу метана) степень извлечения гелия заметно уменьшается.

- При своей реализации использование криогенного способа очистки природного газа требует сложного в эксплуатации и дорогостоящего технологического оборудования в масштабе заводской производственной криогенной установки, причем такая установка должна быть использована при подаче природного газа каждому потребителю.

- В описании известного способа транспортировки гелийсодержащего природного газа возврат обогащенного гелием потока в магистральный газопровод производят перед компрессором и его отбором на очистку от гелия и подачу потребителю, т.е. каждый раз на очистку от гелия подается поток газа с уже увеличенным содержанием гелия, что в свою очередь приводит к увеличению затрат на очистку потока от гелия.

- К избыточным энергозатратам приводит также то, что в описании известного способа природный газ перед отбором на очистку и подачу потребителю должен быть компримирован. Компримирование газа на линейных компрессорных станциях служит для поддержания среднего давления в магистральном газопроводе и не является всегда обязательным перед подачей газа промежуточному потребителю. Более того, по существующим нормативам среднее давление в магистральных газопроводах в зависимости от конкретных условий должно поддерживаться в пределах 3,5-7,5 МПа, а перед подачей каждому промежуточному потребителю газ должен быть редуцирован до гораздо более низкого давления 0,6-1,2 МПа. Дополнительные энергозатраты на сжатие газа на участке его подачи потребителю могут быть обоснованными только в отдельных случаях и только тогда, когда это требуется для поддержания требуемого среднего давления в магистральном газопроводе именно на этом его участке.

Задачей предложенного способа является улучшение технологических характеристик транспортировки гелийсодержащего природного газа.

Технический результат, на который направлено изобретение, заключается в снижении энергозатрат на очистку от гелия природного газа, подаваемого потребителю, и в повышении технологичности и упрощении самого способа очистки.

Указанные задача и технический результат достигаются тем, что в заявленном способе транспортировки и распределения между потребителями гелийсодержащего природного газа осуществляют компримирование газа на первой компрессорной станции, подачу и транспортировку потока в магистральном газопроводе и последующее компримирование на последующих линейных компрессорных станциях. При подаче газа промежуточным потребителям проводят отборы из магистрального газопровода отводных потоков, очистку от гелия отводных потоков, подачу потоков для потребителей из очищенных от гелия частей отводных потоков, подачу в магистральный газопровод возвратных потоков из обогащенных гелием оставшихся частей отводных потоков. Очистку отводных потоков газа от гелия производят путем их пропускания вдоль поверхности селективно-проницаемой мембраны, преимущественно проницаемой для гелия. Для потребителя подают поток газа из не проникшей через мембрану части отводного потока, а в качестве возвратного потока используют проникшую через мембрану часть отводного потока. Возвратный поток компримируют и подают в магистральный газопровод ниже точки отбора отводного потока по направлению движения потока газа в газопроводе.

В качестве варианта реализации способа поток для потребителя подвергают переработке, при которой из него также извлекают и подают в возвратный поток тяжелые углеводороды для дальнейшей транспортировки па специализированные газоперерабатывающие предприятия.

Основным отличием заявленного способа от прототипа и других известных способов является то, что в нем вместо традиционных методов очистки природного газа от примесей используются мембранные методы газоразделения. Отводимый потребителю и очищаемый от гелия природный газ высокого давления пропускают вдоль поверхности селективно проницаемой мембраны, через которую преимущественно проникает гелий. Проницаемость гелия в зависимости от типа мембраны до порядка и более раз превышает проницаемость остальных компонентов природного газа, в том числе, метана.

Использование мембранного метода газоразделения имеет значительные преимущества перед другими методами в силу того, что движущей силой, определяющей степень очистки природного газа от гелия, является только перепад его парциального давления на поверхности мембраны. Отводной поток высокого давления, практически равного давлению в магистральном газопроводе, пропускают вдоль поверхности мембраны, а по другую сторону мембраны давление газа, как и парциальное давление гелия, поддерживают низким. При этом энергетическим потенциалом, создающим эффект газоразделения и очистку от гелия, является только энергия сжатого газа в магистральном газопроводе (давление отводимого газа соответствует давлению в магистральном газопроводе на уровне 3,5-7,5 МПа). При использовании такого метода очистки другие источники энергии, материальные ресурсы, жидкий азот, реактивы, сорбенты и др. для очистки от гелия не требуются.

Процесс газоразделения реализуют в мембранных аппаратах волоконного, рулонного или плоскорамного типа, имеющих высокую удельную рабочую поверхность (м23). Мембранный аппарат, кроме корпуса и размещенной там мембраны, разделяющей области повышенного и пониженного давления, не содержит никаких сложных дорогостоящих конструктивных элементов и движущихся частей. Мембранный аппарат имеет вход потока природного газа высокого давления, выход потока высокого давления для очищенного от гелия природного газа и выход потока низкого давления для потока, обогащенного гелием. Мембранные аппараты являются высококомпактными устройствами, надежны при эксплуатации, просты в управлении, не требуют дополнительного технологического оборудования и имеют высокий срок службы. Для обеспечения требуемой производительности мембранные аппараты достаточно просто могут быть скомпонованы в установку, в которой аппараты параллельно соединяются газовыми коммуникациями.

Проникший через мембрану газовый поток, обогащенный гелием, имеет давление ниже, чем в магистральном газопроводе (избыточное давление в этом потоке в зависимости от параметров процесса может составлять от 0,0 МПа до нескольких МПа). По этой причине перед его возвратом в магистральный газопровод он требует дополнительного компримирования (в способе-прототипе возвращаемый по гелиепроводу поток также должен быть компримирован). Поскольку основной задачей, решаемой в изобретении, является не как можно большое обогащение возвратного потока гелием, а обеднение гелием потока газа, поступающего потребителю, то существенным является выбор той точки магистрального газопровода, куда должен быть подан возвратный поток. Для того, чтобы снизить капитальные затраты (площадь мембраны) и энергозатраты на компримирование возвратного потока, возвратный поток должен быть подан в точку магистрального газопровода, находящуюся ниже точки отвода газа потребителю по направлению движения потока газа. В этом случае не имеет место повышение содержания гелия в отбираемом из газопровода потоке и, как следствие, не требуется увеличение затрат на извлечение гелия.

Очистку природного газа от гелия проводят до его объемных концентраций, соответствующих конкретным экономическим и техническим условиям. Использование традиционной криогенной технологии (конденсационно-отпарных методов) очистки от гелия экономически оправдано при содержании гелия в природном газе не менее 0,05% объемных. Применение мембранного метода очистки не имеет подобных ограничений и без использования дополнительных энергозатрат позволяет очищать природный газ с гораздо более низким содержанием гелия и возвращать гелий в магистральный газопровод, где, по мере каждого отбора газа для промежуточных потребителей, происходит его постепенное концентрирование с целью экономически выгодного дальнейшего извлечения, например, с использованием традиционных криогенных технологий.

В тех случаях, когда в гелийсодержащем природном газе содержится значительное количество примесей тяжелых углеводородов, за счет их частичного проникновения через мембрану, реализация заявленного способа позволяет автоматически вернуть в возвратном потоке часть углеводородов для дальнейшей транспортировки в магистральный газопровод. Оставшиеся в непроникших через мембраны потоках тяжелые углеводороды при необходимости могут быть также возвращены в магистральный газопровод для дальнейшей транспортировки. Для этого перед подачей потребителю потоки для потребителей должны быть подвергнуты переработке с извлечением тяжелых углеводородов, которые смешивают с возвратным потоком и подают в магистральный газопровод для дальнейшей транспортировки. При этом в магистральном газопроводе накапливаются тяжелые углеводороды, которые извлекаются у конечного потребителя, сокращаются потери фракций тяжелых углеводородов и повышается кондиционность подаваемого промежуточным потребителям газа.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана принципиальная схема реализации способа транспортировки гелийсодержащего природного газа на примере отбора газа для единичного промежуточного потребителя. Для всех остальных промежуточных потребителей основные операции способа осуществляются аналогично приведенному. Принципиальная схема включает магистральный газопровод 1, трубопровод 2 для отбора из магистрального газопровода отводного потока, узел 3 для очистки отводного потока от гелия, выполненный в виде мембранного аппарата (или параллельно соединенных нескольких аппаратов), в котором отводной поток высокого давления пропускают вдоль поверхности селективно проницаемой мембраны 4, трубопровод 5 для подачи потребителю 6 непроникшей через мембрану части отводного потока, трубопровод 7 для подачи в магистральный газопровод в виде возвратного потока проникшей через мембрану части отводного потока, компрессор 8 для компримирования возвратного потока. Схема может включать дополнительный узел 9 для извлечения тяжелых углеводородов из потока для потребителей, установленный на трубопроводе 5 и снабженный трубопроводом 10 для подачи тяжелых углеводородов в трубопровод 7.

Способ транспортировки и распределения между потребителями гелийсодержащего природного газа осуществляют следующим образом.

Добытый гелийсодержащий природный газ компримируют на первой компрессорной станции (на чертеже не показано). Поток газа 11 подают и транспортируют в магистральном газопроводе 1 конечному потребителю с отборами и отводами для нескольких промежуточных потребителей 6. При транспортировке в магистральном газопроводе поток газа подвергают периодическому компримированию на последующих линейных компрессорных станциях (на чертеже не показано) для поддержания требуемого высокого избыточного давления в газопроводе на необходимом среднем уровне. Как правило, в магистральных газопроводах средний уровень давления должен поддерживаться в интервале 3,5-7,5 МПа. Для каждого промежуточного потребителя отбор отводного потока из магистрального газопровода производят через устройство отбора 12, которое может представлять собой, например, врезной трубопровод с запорным и регулируемым вентилями с автоматическим или ручным управлением, снабженный расходомерными приборами и регулятором давления после себя. Отобранный отводной поток высокого давления по трубопроводу 2 подают па узел 3 очистки от гелия, где его пропускают вдоль поверхности селективно проницаемой мембраны 4, размещенной в мембранном газоразделительном аппарате или в нескольких параллельно соединенных аппаратах. За мембраной находится область пониженного давления, величина которого может регулироваться и иметь величину от 0,0 до нескольких МПа. За счет разницы парциальных давлений на мембране происходит селективное проникновение компонентов природного газа из области высокого давления в область пониженного давления, а в области пониженного давления в проникшем потоке происходит преимущественное концентрирование гелия и ряда других высокопроникающих компонентов. Через мембрану проникают все компоненты природного газа, но по отношению к метану, который является основным компонентом природного газа, для большинства мембран наиболее проникающими компонентами являются гелий и водород, который также может содержаться в природном газе. Таким образом, часть отводного потока, не проникшая через мембрану, оказывается частично очищенной от гелия, а другая часть потока, проникшая через мембрану, обогащена гелием. Степень очистки, а также степень извлечения гелия из отводного потока зависят от нескольких конструктивных и рабочих параметров, к которым относятся перепад давления на мембране, ее селективные свойства, площадь мембраны, величина отводного потока газа, подаваемого на очистку и др. Очищенную от гелия непроникшую через мембрану часть отводного потока по трубопроводу 5 подают промежуточному потребителю. На трубопроводе 5 должно быть установлено устройство 13, позволяющее поддерживать уровень высокого давления перед мембраной в мембранных аппаратах и снижать до требуемого уровня давление газа, подаваемого потребителю, например редукционная станция, в том числе, с автоматическим управлением. Проникшую через мембрану и обогащенную гелием оставшуюся часть отводного потока по трубопроводу 7 в виде возвратного потока подают через устройство подачи потоков 14 в магистральный газопровод 1 по направлению движения газа в газопроводе ниже устройства отбора 12 отводного потока. В результате после смешения поток газа 15 в газопроводе обогащается гелием, который транспортируется дальше. Перед подачей возвратного потока в магистральный газопровод его компримируют компрессором 8 до давления не ниже давления в газопроводе. Для задания и поддержания в мембранных аппаратах требуемого уровня низкого давления может быть использовано устройство типа регулируемого дросселя 16 с ручным или автоматическим управлением. Переработка описанным выше способом производится для газа, отбираемого из магистрального газопровода для каждого промежуточного потребителя. В результате происходит очистка от гелия товарного газа, подаваемого каждому потребителю, и за счет возврата обогащенных гелием потоков в магистральном газопроводе происходит последовательное накопление гелия и его транспортировка до газоперерабатывающего предприятия, где производят финишное извлечение (обогащение) гелия с получением гелиевого концентрата или товарного гелия. Содержащиеся в природном газе тяжелые углеводороды, частично проникая через мембрану, по трубопроводу 7 также возвращаются в магистральный газопровод для дальнейшей транспортировки.

Если природный газ содержит большое количество тяжелых углеводородов, то с целью их дальнейшей транспортировки конечному потребителю, для повышения качества природного газа, подаваемого промежуточным потребителям, а также для предотвращения сжигания дорогостоящей углеводородной продукции поток для промежуточного потребителя подвергают переработке, при которой из него извлекают тяжелые углеводороды. Для этого используют узел переработки 9, к которому газ подводят по трубопроводу 5, а после переработки очищенный газ подают потребителю. В качестве переработки с извлечением тяжелых углеводородов может быть использован криогенный метод, основанный на том, что все находящиеся в природном газе тяжелые углеводороды имеют температуру кипения выше, чем температура кипения метана. Например, при нормальном давлении температура кипения метана составляет минус 162°С, этана - минус 82°С, пропана - минус 40°С, бутана - минус 5°С. Поэтому, если охлаждать природный газ до отрицательных температур, но не ниже температуры кипения метана, то почти вся масса тяжелых углеводородов окажется в жидком состоянии и легко может быть отделена от газообразного метана. Поскольку поступающий потребителю природный газ должен иметь давление ниже давления в магистральном газопроводе (как правило, потребителю подают газ с давлением в пределах 0,6-1,6 МПа), требуемое охлаждение частично может быть осуществлено за счет редуцирования не проникшего через мембрану потока высокого давления в устройстве регулирования давления 13. Выделенные тяжелые углеводороды по трубопроводу 10 подают в трубопровод 7 для возврата в магистральный газопровод и для дальнейшей транспортировки до специализированного газоперерабатывающего предприятия, где производят их промышленное извлечение.

При использовании способа и варианта его реализации достигаются следующие технические результаты:

- производится очистка от гелия природного газа, подаваемого промежуточным потребителям, и тем самым сокращаются невосполнимые эмиссионные потери гелия;

- за счет использования мембранных технологий и внутренней энергии транспортируемого под давлением в магистральном газопроводе газа минимизируются энергозатраты на очистку природного газа от гелия, а также упрощается технологическая схема очистки;

- за счет выбора точки подачи возвратного потока в магистральный газопровод ниже точки отбора отводного потока по направлению движения потока газа в газопроводе достигается снижение требуемой площади мембраны (капитальных затрат), а также снижение величины возвратного потока и энергетических затрат на его компримирование;

- в магистральном газопроводе по мере движения газа к конечному потребителю происходит постепенное накопление гелия, что снижает себестоимость его дальнейшей финишной очистки или концентрирования.

- при использовании извлечения тяжелых углеводородов перед подачей потока газа потребителю и возврата извлеченных углеводородов в магистральный газопровод достигается повышение качества подаваемого потребителю газа и снижаются потери ценного углеводородного сырья.

- снижаются текущие и капитальные затраты па транспортировку гелия и тяжелых углеводородов от мест газодобычи до конечного потребителя, где производится производство гелиевой и углеводородной продукции. Для транспортировки не требуются дорогостоящие специализированные газопроводы (гелиепроводы) со всей сопутствующей инфраструктурой.

Примеры реализации способа

Номинальный пропускной режим магистрального газопровода составляет 500000 нормальных м3/час природного газа. Давление в газопроводе составляет 7,5 МПа. Требуемый поток газа единичному промежуточному потребителю составляет 10000 нормальных м3/час.

Состав природного газа: на данном участке магистрального газопровода

- Метан СН4 - 93,5% объемных;

- Гелий Не - 1,0% объемных;

- Двуокись углерода СО2 - 0,5% объемных;

- Суммарная этан-пропан-бутановая фракция - 5,0% объемных.

Целью является очистка газа для промежуточного потребителя с остаточной объемной концентрацией гелия - не более 0,05% объемных, что соответствует предельной концентрации, ниже которой извлечение гелия криогенными методами энергетически нецелесообразно.

Пример 1. Реализация способа-прототипа

Для очистки от гелия отводного потока величиной 10000 нормальных м3/час используют криогенную технологию. При этом степень извлечения гелия составляет 85% (предельное значение, соответствующее экономически обоснованному концентрированию гелия конденсационно-отпарным методом). Остаточная концентрация гелия в газе для потребителя - 0,075%, что выше целевой установки. Требуемая энергетическая мощность, необходимая для извлечения гелия - 1,5 МВт, которая складывается из энергозатрат на криогенное извлечение гелия и энергозатрат на компримирование возвратного потока.

Пример 2. Реализация способа по п.1 Формулы изобретения

Из магистрального газопровода отбирают отводной поток природного газа величиной 10770 нормальных м3/час.

Для переработки отводного потока используют узел очистки от гелия 3 в виде единичного мембранного аппарата с селективной мембраной 4 на основе полиимида. Давление в потоке перед мембраной равно давлению в магистральном газопроводе 7,5 МПа, а за мембраной давление с помощью регулируемого дросселя 15 устанавливают равным 0,2 МПа.

Непроникший через мембрану поток, подаваемый потребителю по трубопроводу 5, составляет требуемую величину 10000 нормальных м3/час. Концентрация гелия в потоке потребителю равна заданной величине 0,05% объемных. Объемная концентрация суммарной фракции тяжелых углеводородов - 5,1%.

Проникший через мембрану поток величиной 770 нормальных м3/час, имеющий объемную концентрацию гелия 13,3%, после компримирования до давления 7,5 МПа через устройство подачи потока 14 возвращают в магистральный газопровод по направлению движения газа в газопроводе ниже устройства отбора 12 отводного потока. Требуемая энергетическая мощность, необходимая для компримирования возвратного потока - 0,4 МВт, что в 3,75 раз ниже, чем при использовании стандартного криогенного метода извлечения гелия.

За счет возврата извлеченного в потоке для потребителя гелия концентрация гелия в потоке 15 газопровода поднимается до 1,02% объемных. Если возвратный поток 7 подавать в магистральный газопровод перед устройством отбора 12, как это осуществляют в способе-прототипе, то для обеспечения требуемого потока газа потребителю в 10000 нормальных м3/час и требуемой объемной концентрации гелия 0,05%, понадобится увеличение площади мембраны (капитальные затраты на мембранную установку) и энергозатрат, на величины, равные 1%.

Пример 3. Реализация способа по п.2 Формулы изобретения

Исходный природный газ, как и потоки, не проникшие через мембраны, имеет заметно большое содержание суммарной фракции тяжелых углеводородов, составляющее около 5% объемных. Тяжелые углеводороды имеют самостоятельную коммерческую ценность, а их присутствие в товарном газе резко ухудшает его потребительские свойства (возможность образования конденсата и др.). Поток газа для потребителя величиной 10000 нормальных м3/час по трубопроводу 5 подают на узел переработки, где происходит его охлаждение и конденсация тяжелых углеводородов. Источниками холода для осуществления процесса охлаждения и конденсации перерабатываемого газа являются: адиабатический и дроссель-эффекты расширения газа при использовании потенциала поступающего на переработку газа высокого давления. Внешние энергозатраты практически не требуются. Полученный при охлаждении углеводородный конденсат испаряют и по трубопроводу 10 подают в возвратный трубопровод 7 и далее после компримирования компрессором 8 в магистральный газопровод для дальнейшей транспортировки. За счет извлечения тяжелых углеводородов объемная концентрация их суммарной фракции в магистральном газопроводе повышается от 5,0 до 5,1%.

1. Способ транспортировки и распределения между потребителями гелийсодержащего природного газа, включающий его компримирование на первой компрессорной станции, подачу и транспортировку потока в магистральном газопроводе, компримирование потока на последующих линейных компрессорных станциях, отборы из магистрального газопровода отводных потоков, очистку отводных потоков от гелия, подачу потоков для потребителей из очищенных от гелия частей отводных потоков, подачу в магистральный газопровод возвратных потоков из обогащенных гелием оставшихся частей отводных потоков, отличающийся тем, что очистку от гелия каждого отводного потока производят путем его пропускания вдоль поверхности селективно-проницаемой мембраны, преимущественно пропускающей гелий, в качестве потока для потребителя используют не проникшую через мембрану часть отводного потока, а в качестве возвратного потока используют проникшую через мембрану часть отводного потока, причем возвратный поток компримируют и подают в магистральный газопровод ниже точки отбора отводного потока по направлению движения потока газа в газопроводе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток для потребителя подвергают переработке, при которой из него извлекают и подают в возвратный поток тяжелые углеводороды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к технологии редуцирования давления природного газа, и предназначено для использования при транспортировке и потреблении природного газа.

Изобретение относится к устройству для непрерывного кондиционирования поступающего из хранилища природного газа перед его закачкой в распределительные трубопроводы для поставки потребителям.

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе. .

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано на газораспределительных станциях, в составе которых имеется энергетическая установка.

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе. .

Изобретение относится к технологическим приемам решения задачи обеспечения электрической энергией потребностей собственных нужд (средства телемеханики, контрольно-измерительные приборы, освещение, охранно-пожарная сигнализация и т.д.) автономно функционирующих газоредуцирующих объектов магистральных газопроводов и газовых сетей низкого давления.

Изобретение относится к технологии редуцирования природного газа на газоредуцирующих объектах: газораспределительных станциях (ГРС) магистральных газопроводах (МГ) и газораспределительных пунктах (ГРП) системы газораспределения.

Изобретение относится к энергетическим установкам, в частности к турбодетандерным установкам, в которых используется потенциал давления природного газа магистральных газопроводов в системах газораспределительных станций (ГРС) при расширении нагретого газа в турбодетандере.

Изобретение относится к мембранным технологиям и предназначено для изготовления новых мембран для разделения спиртовых смесей методом первапорации. .
Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений и предназначено для получения композитных полимерных первапорационных мембран, представляющих собой многослойное, содержащее по крайней мере два слоя изделие.

Изобретение относится к способам подготовки воды методом обратного осмоса и может быть использовано в химической, энергетической и других областях промышленности для получения питательной воды энергетических котлов и систем парообразования в аммиачном производстве.

Изобретение относится к устройству для получения чистой воды из неочищенной воды и, более конкретно, к такому устройству, включающему в себя испарительную систему, состоящую из первого контура, в котором циркулирует неочищенная вода, и второго контура, в котором циркулирует жидкий охладитель, а также мембранные элементы, предназначенные для разделения циркулирующей неочищенной воды и циркулирующего жидкого охладителя и для получения чистой воды из неочищенной воды посредством мембранной перегонки сквозь среду мембранных элементов, ограничивающих циркулирующую неочищенную воду.

Изобретение относится к водоочистителю, который раскрыт в преамбуле п.1, в частности к водоочистителю для домашнего пользования. .

Изобретение относится к физической химии высокомолекулярных соединений, конкретно к способу получения композиционных двухслойных полимерных мембран для дегидратации водно-спиртовых смесей методом первапорации.

Изобретение относится к процессам сгущения водных растворов органических и неорганических соединений и предназначено для концентрирования медицинского витамина С (МАК) с использованием метода мембранной дистилляции как экологически чистого процесса.

Изобретение относится к устройствам для выделения растворенного компонента из жидкости с использованием паропроницаемой мембраны и последующей конденсации пара на стенке, охлаждаемой циркулирующей жидкостью.

Изобретение относится к мембранным способам разделения газов, в частности к способам с применением продувочного газа на стороне пермеата мембран для удаления диоксида углерода из продуктов сжигания.

Изобретение относится к способам очистки и разделения гелийсодержащих топливных газов, включая природный и попутный нефтяной газы. .

Изобретение относится к технологиям трубопроводного транспорта природного газа, содержащего гелий, его очистки от гелия и распределения очищенного газа между промежуточными потребителями

Наверх