Способ очистки газа от примесей при редуцировании давления и устройство для его реализации (варианты)
Группа изобретений относится к нефтяной, химической и газовой промышленности и может быть применено в процессах очистки и разделения природных и нефтяных газов при редуцировании давления. Способ очистки газа от примесей при редуцировании давления заключается в том, что газ, находящийся под давлением, пропускают через столб жидкости. Столб жидкости заполняет герметичную емкость любой формы, соединенную с патрубком слива, оборудованным вентилем, через который удаляют примеси, находящиеся в газе. Устройство очистки газа от примесей при редуцировании давления состоит из емкости любой формы, имеющей в верхней части заливную горловину, оборудованную запорной арматурой, заполненной жидкостью, соединенной в нижней части с патрубком подачи газа высокого давления. В верхней части ёмкость соединена с патрубком отвода газа пониженного давления. Патрубки оборудуются запорной арматурой. Ёмкость также соединяется с патрубком слива, оборудованным вентилем. Группа изобретений обеспечивает повышение надежности и безаварийности работы системы очистки газа, снижение рисков возникновения инцидентов, связанных с разрушением или частичным механическим изнашиванием запорно-регулирующей арматуры и трубопроводов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ.
Изобретение относится к нефтяной, химической и газовой промышленности и может быть применено в процессах очистки и разделения природных и нефтяных газов при редуцировании давления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известен сепаратор для очистки газа, который предназначен для удаления мелкодисперсных и аэрозольных жидких и твердых частиц из газового потока в поле центробежных сил (RU 2221625 С1, 20.01.2004). Указанный сепаратор имеет цилиндрический корпус с горизонтальной крышкой, а также входным, выходным и сливным патрубками с присоединительными местами для установки трубопроводной и запорно-регулирующей арматуры. Внутри корпуса размещены дефлектор и вертикальный сепарационный пакет, состоящий из плоских изогнутых и дугообразных пластин. Входной патрубок в совокупности с дефлектором формирует тангенциальный ввод внутрь корпуса газожидкостной смеси, направляемой на очистку. В верхней внутренней части сепарационного пакета в отверстии крышки установлена кольцевая карман-ловушка, которая обеспечивает накопление конденсата, отделяемого от газа и сообщена с выходным патрубком.
Основным недостатком известного сепаратора является отсутствие фильтрующего элемента, что не позволяет эффективно очищать газовый поток от мелкодисперсных капель и частиц механических примесей при нестабильном расходе газового потока. Другой недостаток заключается в сложности конструкции вертикального сепарационного пакета, который состоит из большого количества элементов сложной пространственной формы, выполненных с криволинейной наружной поверхностью.
Известен сепаратор, предназначенный для осаждения полидисперсных жидких частиц из газового потока в центробежном поле (SU 1066629 А, 15.01.1984). Этот сепаратор состоит из вертикального цилиндрического корпуса, разделенного на камеры горизонтальными перегородками с осевыми отверстиями, на которых герметично установлены конфузор и диффузор, имеющие наклонные перфорационные каналы. Сепаратор выполнен с крышкой, днищем, тангенциальным входным, выходным и сливным патрубками с присоединительными местами для установки трубопроводной и запорно-регулирующей арматуры. Внутри корпуса размещен сепарационный элемент, который выполнен в виде криволинейных лопаток, установленных по многозаходной спирали Архимеда.
К недостаткам известного сепаратора следует отнести отсутствие фильтрующего элемента, что не позволяет осуществлять качественную очистку газового потока от мелкодисперсных частиц в случае нестабильного расхода газового потока, сложность конструкции, а также значительные габаритные размеры изделия по высоте из-за наличия многоярусного сепарационного узла.
Известен также сепаратор для очистки низконапорного природного газа, добываемого из метаноугольной скважины (RU 2287682 С1, 20.11.2006). Указанный сепаратор состоит из цилиндрического корпуса с тангенциальным входным патрубком, крышкой и днищем. В крышке и в днище выполнены осевые каналы с присоединительными местами для установки трубопроводной и запорно-регулирующей арматуры. Внутри корпуса соосно и последовательно по его высоте в направлении сверху вниз размещены связанные между собой кожух, воронка и дренажная труба. В корпусе также установлены завихритель в виде направляющего аппарата с лопатками и каркас с фильтрующим элементом, выполненным в виде полого цилиндра. Фильтрующий элемент расположен на наружной боковой поверхности каркаса. В кольцевом пространстве между наружной поверхностью кожуха и внутренней поверхностью корпуса, с возможностью взаимодействия с ними, установлен направляющий элемент, выполненный в виде цилиндрической спирали. Направление навивки этой спирали совпадает с направлением движения газового потока внутри корпуса. Недостатки известного сепаратора - недостаточная эффективность работы, особенно при небольших величинах избыточного давления газа на входе, а также сложность изготовления из-за использования в конструкции завихрителя в виде направляющего аппарата с лопатками сложной пространственной формы.
Известно устройство для очистки природного газа (Авторское свидетельство №869796, 07.10.1981, B01D 45/12), состоящее из цилиндрического корпуса, в котором коаксиально установлен один цилиндрический фильтрующий элемент, надетый на перфорированную трубку (каркас). Коаксиально фильтрующему элементу и корпусу установлена секция (кожух), выполненная в виде усеченного конуса, в который на входе и через определенное расстояние по длине фильтрующего элемента установлены закручивающие аппараты (завихрители). На выходе из секции установлена перегородка для герметизации камеры чистого газа. Отношение диаметра секции в месте установки завихрителя к диаметру фильтроэлемента принято равным (1,2-2,5):1. Угол установки лопаток завихрителей к оси фильтрующего элемента изменяется по длине в пределах 15-85°. Недостатком указанного устройства является недостаточно эффективное использование объема корпуса по монтажу в нем фильтрующих элементов, в силу чего суммарная фильтрующая поверхность недостаточно велика, кроме того, устройство предназначено только для очистки газа от жидкости и не имеет выхода для механических примесей. Вместе с тем в части очистки газа от примесей данное устройство взято за прототип.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение вышеперечисленных недостатков при большей экономичности процесса по сравнению с прототипом.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного изобретения, является повышение надежности и безаварийности работы системы очистки газа, снижении рисков возникновения инцидентов, связанных с разрушением или частичным механическим изнашиванием запорно-регулирующей арматуры и трубопроводов.
С целью разрешения указанной задачи предлагается способ очистки газа от примесей при редуцировании давления, заключающийся в том, что газ пропускают через столб жидкости, имеющей низкий коэффициент растворимости газа, которой заполняют герметичную емкость любой формы, через заливную горловину, оборудованную запорной арматурой, при этом емкость соединяют в нижней части с патрубком подачи газа высокого давления, а в верхней части с патрубком отвода газа пониженного давления, при том, что патрубки могут быть оборудованы запорной арматурой, при этом емкость соединяют с патрубком слива, оборудованным вентилем, через который примеси удаляют из устройства.
Соответственно устройство очистки газа от примесей при редуцировании давления состоит из емкости любой формы, имеющей в верхней части заливную горловину, оборудованную запорной арматурой, заполненной жидкостью, имеющей низкий коэффициент растворимости газа, соединенной в нижней части с патрубком подачи газа высокого давления, а в верхней части с патрубком отвода газа пониженного давления, при этом патрубки могут быть оборудованы запорной арматурой, а емкость также соединяется с патрубком слива, оборудованным вентилем.
При этом известен способ редуцирования давления газа (RU 2584742 С1, 01.12.2014), состоящий в том, что (фиг. 1) газ пропускают через столб жидкости (1), имеющей низкий коэффициент растворимости газа, которой частично заполняют герметичную емкость любой формы (2), через заливную горловину (6), оборудованную запорной арматурой, при этом емкость соединяют в нижней части с патрубком подачи газа высокого давления (3), а в верхней части с патрубком отвода газа пониженного давления (4), при том, что патрубки могут быть оборудованы запорной арматурой (5).
Дополнительным положительным эффектом использования способа редуцирования давления газа является возможность очистки газа от механических и химических примесей в процессе работы. При этом емкость соединяется в нижней части с патрубком слива (7), оборудованным запорной арматурой, через который эти примеси удаляются из устройства.
При многоступенчатом варианте редуцирования давления газа (фиг. 2) на каждой ступени возможна очистка газа от определенного вида примесей путем использования необходимого типа заполняемой емкость жидкости и дополнительного оборудования емкости.
Для достижения максимального эффекта некоторые патрубки подачи газа могут быть оборудованы соответствующими распылителями, жидкость наполнена адсорбентами, емкость оборудована сетчатыми фильтрами и/или спиралевидными завихрителями с ловушками.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показано устройство редуцирования давления газа, в котором реализуется предлагаемый Способ очистки газа от примесей.
На фиг. 2 показан вариант многоступенчатого устройства редуцирования давления газа, в котором реализуется предлагаемый Способ очистки газа от примесей.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предлагаемое техническое решение очистки газа от примесей при редуцировании давления газа отличается простотой технической реализации, а возможные варианты устройств, использующих указанный способ очистки газа, состоят из типовых деталей, не содержат сложных конструктивных элементов, в связи с чем отличаются простотой изготовления, высокой ремонтопригодностью и надежностью в эксплуатации.
1. Способ очистки газа от примесей при редуцировании давления, заключающийся в том, что газ, находящийся под давлением, пропускают через столб жидкости, заполняющей герметичную емкость любой формы, соединенную с патрубком слива, оборудованным вентилем, через который удаляют примеси, находящиеся в газе.
2. Устройство очистки газа от примесей при редуцировании давления, состоящее из емкости любой формы, имеющей в верхней части заливную горловину, оборудованную запорной арматурой, заполненной жидкостью, соединенной в нижней части с патрубком подачи газа высокого давления, а в верхней части с патрубком отвода газа пониженного давления, при этом патрубки оборудуются запорной арматурой, а емкость также соединяется с патрубком слива, оборудованным вентилем.
