Способ и устройство для компримирования газа

Изобретение относится к способам и устройствам для компримирования газа и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности для компримирования газов, содержащих пары тяжелых компонентов, с получением сжатого газа и конденсата. Предложен способ, включающий смешение газа с газом сепарации, компримирование полученной смеси, охлаждение компрессата в условиях дефлегмации внешним хладагентом с получением сжатого газа и конденсата, который дросселируют с получением газа сепарации и стабилизированного конденсата. Для осуществления способа предложено устройство, состоящее из компрессора, оснащенного линией ввода газа, соединенной с сепаратором линией подачи газа сепарации, и соединенного линией подачи компрессата с дефлегматором, оснащенным линией вывода сжатого газа и линией вывода конденсата, на которой установлено дросселирующее устройство. Техническим результатом является увеличение объемного выхода сжатого газа, снижение давления насыщенных паров конденсата и уменьшение потерь тяжелых компонентов со сжатым газом. 2 н. и 2 з.п ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам устройствам для компримирования газа и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности для компримирования газов, содержащих пары тяжелых компонентов, с получением сжатого газа и конденсата.

Известен способ компримирования газа [Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. - 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с.8] путем сжатия в струйном компрессоре рабочей средой, в качестве которой используют газ или жидкость, и последующей сепарации компрессата с получением сжатого газа, конденсата или отработанной рабочей среды в смеси с конденсатом. Способ осуществляют с использованием устройства, состоящего из струйного компрессора, оснащенного линиями ввода газа и рабочей среды и соединенного линией подачи смеси компрессата и рабочей среды с сепаратором, оборудованным линиями вывода сжатого газа и конденсата (или смеси конденсата с отработанной рабочей средой).

Основным недостатком известных способа и устройства являются большие энергозатраты из-за низкого кпд струйных аппаратов. Кроме того, получаемый сжатый газ загрязнен компонентами рабочей среды, а конденсат является нестабильным и имеет высокое давление насыщенных паров.

Наиболее близки по технической сущности к заявляемому изобретению способ и устройство для компримирования газа [Дронин А.П., Пугач И.А. Технология разделения углеводородных газов. М.: Химия, 1976 г., с.31], которое состоит из компрессора, оснащенного линией ввода газа и линией вывода компрессата, на которой установлен холодильник, оборудованный линиями ввода/вывода внешнего хладагента, соединенный линией подачи охлажденного компрессата с сепаратором, оборудованным линиями вывода сжатого газа и конденсата. При этом газ сжимают с помощью компрессора с получением компрессата, который охлаждают внешним хладагентом (например, водой или воздухом) и сепарируют с получением сжатого газа и конденсата. При компримировании газа, образующего расслаивающийся конденсат, его сепарируют с получением легкого и тяжелого конденсатов, а сепаратор оборудован дополнительной линией вывода легкого конденсата. Недостатками известных способа и устройства являются:

- низкий выход сжатого газа из-за растворения его компонентов в конденсате, особенно при высоком давлении компримирования,

- потери тяжелых компонентов со сжатым газом (например, углеводородов С₅₊ при компримировании попутного нефтяного газа), особенно при невысоких давлениях компримирования,

- повышенное давление насыщенных паров получаемого конденсата из-за высокого содержания в нем легких компонентов при температуре сепарации, что затрудняет его дальнейшее использование.

Задачей изобретения является увеличение объемного выхода сжатого газа, снижение давления насыщенных паров конденсата и уменьшение потерь тяжелых компонентов со сжатым газом.

При реализации изобретения в качестве технического результата достигается увеличение объемного выхода сжатого газа и уменьшение потерь тяжелых компонентов со сжатым газом за счет охлаждения компрессата в дефлегматоре, снижение давления насыщенных паров конденсата путем повышения температуры сепарации за счет нагревания конденсата в дефлегматоре.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем сжатие газа с помощью компрессора, охлаждение компрессата внешним хладагентом и его сепарацию с получением сжатого газа и конденсата, особенность заключается в том, что газ предварительно смешивают с газом сепарации, компрессат охлаждают в дефлегматоре с получением конденсата, который дросселируют до давления газа и сепарируют с получением газа сепарации и стабилизированного конденсата.

При компримировании газа, образующего при охлаждении расслаивающийся конденсат целесообразно стабилизированный конденсат дополнительно сепарировать с получением легкого и тяжелого конденсата.

Предлагаемый способ осуществляют с помощью устройства, состоящего из компрессора, оснащенного линией ввода газа и линией вывода компрессата, на которой установлен холодильник, оборудованный линиями ввода/вывода внешнего хладагента, и сепаратора, оснащенного линией вывода конденсата, особенность которого заключается в том, что в качестве холодильника установлен дефлегматор, оснащенный линией вывода сжатого газа и соединенный линией вывода конденсата, на которой установлено дросселирующее устройство, с сепаратором, оснащенным линией вывода газа сепарации, соединенной с линией ввода газа, и линией вывода стабилизированного компрессата.

При компримировании газа, образующего при охлаждении расслаивающийся конденсат, сепаратор целесообразно дополнительно оборудовать линией вывода легкого конденсата.

В предлагаемом способе охлаждение компрессата, осуществляемое в дефлегматоре, позволяет сконденсировать тяжелые компоненты газа с образованием флегмы, а также осуществить фракционирование последней, за счет чего уменьшить потери тяжелых компонентов со сжатым газом и увеличить объемный выход последнего.

Сепарация конденсата, получаемого в дефлегматоре в нагретом состоянии, позволяет снизить его давление насыщенных паров и получить стабилизированный конденсат.

Установка дефлегматора в качестве холодильника позволяет осуществить предложенный способ, а заявленный технический результат получают за счет полезного использования вторичного энергоресурса - тепла компрессата, которое в известных способах безвозвратно теряется. В качестве дефлегматора может быть использован, например, фракционирующий аппарат с падающей пленкой.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Газ (I) смешивают с газом сепарации (II), сжимают компрессором 1, компрессат (III) охлаждают в условиях дефлегмации в дефлегматоре 2 за счет охлаждения внешним хладагентом (IV), с получением сжатого газа (V) и конденсата (VI), который дросселируют с помощью устройства 3 (условно показан дроссельный вентиль) и разделяют в сепараторе 4 на газ сепарации (II) и стабилизированный конденсат (VII).

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером.

5000 нм³/час попутного нефтяного газа состава, % масс.: азот 4,12%, кислород 0,05%, диоксид углерода 1,33%, вода менее 0,01%, сероводород 0,02%, метан 24,47%, этан 20,11%, пропан 22,38%, С₄ 15,10%, С₅ 9,92%, С₆₊ 2,48%, метил- и этилмеркаптаны 0,002%, с температурой 40°C и давлением 0,58 МПа изб. смешивают с 233 нм³/час газа сепарации с температурой 47,6°C. Смесь сжимают до 3,53 МПа изб., полученный компрессат с температурой 149,7°C, охлаждают атмосферным воздухом в условиях дефлегмации и получают 4665 нм³/час сжатого газа с температурой 40,1°C и 1,42 т/час конденсата с температурой 81,8°C, который дросселируют до 0,58 МПа изб. и разделяют на газ сепарации и 0,97 т/час стабилизированного конденсата с давлением насыщенных паров по Рейду 404 кПа. Потери углеводородов С₅₊ со сжатым газом составили 0,21 т/час.

При компримировании газа в соответствии с прототипом в аналогичных условиях получено 4259 нм³/час сжатого газа и 1,63 т/час углеводородного конденсата с давлением насыщенных паров по Рейду 1688 кПа. Потери углеводородов С₅₊ со сжатым газом составили 0,572 т/час.

Из примера следует, что предложенные способ и устройство позволяют увеличить объемный выход сжатого газа, уменьшить потери тяжелых компонентов со сжатым газом и снизить давление насыщенных паров конденсата. Изобретение может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности.

1. Способ компримирования газа, включающий сжатие газа с помощью компрессора, охлаждение компрессата внешним хладагентом и его сепарацию с получением сжатого газа и конденсата, отличающийся тем, что газ предварительно смешивают с газом сепарации, компрессат охлаждают в дефлегматоре с получением конденсата, который дросселируют до давления газа и сепарируют с получением газа сепарации и стабилизированного конденсата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расслаивающийся конденсат дополнительно сепарируют.

3. Устройство для осуществления способа по п.1, состоящее из компрессора, оснащенного линией ввода газа и линией вывода компрессата, на которой установлен холодильник, оборудованный линиями ввода/вывода внешнего хладагента, и сепаратора, оснащенного линией вывода конденсата, отличающееся тем, что в качестве холодильника установлен дефлегматор, оснащенный линией вывода сжатого газа и соединенный линией вывода конденсата, на которой установлено дросселирующее устройство, с сепаратором, оснащенным линией вывода газа сепарации, соединенной с линией ввода газа, и линией вывода стабилизированного компрессата.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что сепаратор дополнительно оборудован линией вывода легкого конденсата.