Установка для охлаждения природного газа

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснин Социапистичесиин

Респубпии (i>922453 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 230680 (21) 2933656/25-06 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (5l)M. Кл.

F 25 В 11/00

3Ъеудерстееней кемнтет

СССР ае делен нэебретеннй и етнрытнй

Опубликовано 230482 бюллетень йе 1>

Дата опубликования описания 230482 (53) УДI(,66.047.9: . 621. 57. 012. 4 (088.8) Л. И, Балясный, Г.А. Челомбитько, В. Б. Кот к, А.B. Коновко и И.И. Волчков

1 ")

1

Всесоюзное научно-производственное объеди ение -". .:.;;-;, ;

"Союзтурбогаз" (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Изобретение относится к промысловой низкотемпературной обработке природного газа.

Известна установка, содержащая последовательно .подключенные к. скважинам сепаратора первой .ступени и рекуперативные теплообменники, пер" вый коллектор и связанные с ним, последовательно соединенные турбодетандер с управляемым приводом соплового аппарата, низкотемпературный сепаратор, связанный с распредели" тельным коллектором, второй коллектор, управляемые краны с приводами и включенный между вторым коллектором и выходным коллектором компрессор турбодетандера, причем рекупвра" тивные теплообменники связаны с распределительным и вторым коллектором, устройство ввода и анализа газодинамических характеристик, связанное с устройством переключения скважин, подключенные к устройству управления, выход которого подсое" динен к приводу соплового аппарата турбодетандера 513 .

Однако устройство не обеспечивае, требуемой эффективности охлаждения газа.

Цель изобретения - повышение эф" фективности охлаждения газа.

Цель достигается тем, что управ" ляемые краны размещены между распределительным коллектором и противоточными рекуперативными теплообменниками, йричем приводы управляемых кранов подключены к выходу устройства управления.

На чертеже представлена блок-схв" ма установки.

Установка содержит скважины 1, сепараторы 2 первой ступени, рекуперативные теплообменники 3, первый коллектор 4, турбодетандер 5, ynpaa" ляемый привод 6 соплового аппарата, низкотемпературный сепаратор 7, рас" пределительный коллектор 8, второй коплектор 9, управляемые краны 10, 922453

3 приводы 11 управляемых кранов, выходной коллектор 12, компрессор 13 турбодетандера, устройство 14 ввода и анализа газодинамических характе.ристик, устройство 15 переключения скважин 1, устройство 16 управления.

Устройство 14 ввода и анализа состоит из блока 17 ввода газодина" мических параметров, блока 18 измере" ния основных возмущающих воздействий io и блока 19 сравнения, Устройство 15 переключения скважин 1 включает блок 20 определения угла установки соплового аппарата, блок 21 определения оптимального ss распределения обратных потоков газа через теплообменники 3 и блок 22 определения угла установки управляе" мых кранов 10. Устройство 23 определения газодинамических параметров включает блок 24 определения степени понижения давления газа в турбодетан," дере 5, блок 25 определения температуры сепарации, блок 26 определения температуры на выходе прямого пото- д ка газа через теплообменник 3, блоки 27 и 28 определения давления газа во втором и первом коллекторах

9 и 4 соответственно, блоки 29 и 30 определения изобранных теплоемкостей прямых и обратного потоков газа через теплообменники 3, блок 31 определения температуры газа во втором коллекторе 9, блок 32 определения давления сепарации, блок 33 определе- з ния степени расширения газа в турбодетандере, блок 34 определения давления газа а выходном коллекторе 12 и блок 35 определения суммарного ,расхода газа. 4О

Установка работает следующим obразом.

Природный газ из скважины 1 через сепараторы 2 первой ступени и противоточные рекуперативные теплообмен" ники 3 (прямой поток) поступает в первый коллектор 4 и затем на турбодетандер 5, где происходит основное понижение температуры газа.

После турбодетандера 5 газ очищается в низкотемпературном сепараторе 7 и, пройдя распределительный коллектор 8, через управляемые краны 10 поступает на противоточные рекуперативные теплообменники 3 (обратный поток), затем через второй коллектор 9 и Момпрессо г13 газ поступает в выходной коллектор 12.

Изменение геометрии проточной части турбодетандера 5 с помощью привода 6 соплового аппарата, а также перераспределение обратных потоков газа через теплообменники 3 управляемыми кранами 10 с помощью приводов,11 позволя ет обеспечит ь ма ксимальную холодопроизводительность установки при обеспечении заданного расхода газа.

Увеличение холодопроизводительности установки обеспечивается эа счет уменьшения недорекуперации, которая достигается оптимизацией обратного потока холодного газа через теплообменники 3, а также за счет получения максимально возможного для заданных режимов функционирования установки охлаждения газа в турбодетандере 5..

Устройства 14-16 обеспечивают выбор угла установки соплового аппарата турбодетандера 5, выбор углов установки регулирующих кранов 10, а также ynpaBlleHHe приводами 11 соответствующих кранов и приводом 6 соплового аппарата турбодетандера 5 в зависимости от изменяющихся режимов функционирования, колебаний газопотребления, температуры окружаю,щей среды. Блок 17 устройства 14 получает исходную информацию от датчиков технологического объекта и оператора.

Для определения теплофизических параметров газа установки из блока

17 в блоки 20, 21, 24-26 вводят начальные условия.

Блоки 17 и 18 устройства 14 формируют значения газодинамических параметров для блоков.

В блоке 19 в соответствии с сигналам, полученными с блоков 17, 18, 35 происходит сравнение заданного значения расхода с истинным или расчетным.

Если разность превышает допустимое значение, управление передается блоку 20, если же разность находится в допустимых пределах, управление передается устройству 16, которое формирует сигнал воздействия на приводы 11,управляемых кранов 10 и привод 6 соплового аппарата турбодетандера 5.

8 соответствии с управляющими сигналами,- поступающими с блоков 17, 19, 33 в блоке 20 определяется угол формула изобретения

Установка для охлаждения природного газа, содержащая последовательно подключенные к скважинам сепараторы первой ступени и рекуперативные теплообменники, первый коллектор, и связанные с ним, последовательно соединенные турбодетандер с управляемым .приводом соплового аппарата, низкотемпературный сепаратор, связанный с распределительным коллектором, второй коллектор, управляемые краны с приводами и включенный между вторым коллектором и выходным коллектором компрессор турбодетандера, причем рекуперативные теплообменники связаны с распределительным и вторым коллектором, устройство ввода и анализа газодинамических характеристик, связанное с устройством переключения скважин, подключенные к устройству управления, выход которого подсоединен к приводу соплового аппарата турбодетандера, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения газа, управляемые краны размещены между распределительным коллектором и противоточными рекуперативными теплообменниками, причем приводы управляемых кранов подключены к выходу устройства управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2772357, кл. F 25 8 11/00, 1979.

5 9224 установки соплового аппарата турбодетандера 5 и управляющие воздействия подаются как на устройство 16, так и на блоки 24,25, 35.

При подаче сигнала управгения

5 с блока 26, в блоке 21 определяется численное значение обратных потоков газа через теплообменники 3 и пере" дается в блок 22, где определяются углы устайовки управляемых кранов 10, 10 с блока 22 сигнал воздействия подает- . ся на устройство 14 и на блок 27.

B блоке 24 в соответствии с сигналами, поступающими с блоков 17 и 20 определяется значение степени расширения газа в турбрдетандере 5 и передается блокам 32 и 33. В;блоке 28 по сигналу с блока 17 определяется величина давления в первом коллекторе 4 и управляющие воздействия по- го даются на вход блоков 25, 29 и 32.

Блоки 25 и 26 обеспечивают опре-. деление температуры сепарации эа турбодетандером 5.

8 соответствии с сигналами блоков

17, 20, 28 и 26 в блоке 25 определяется температура сепарации, а в блоке

26 по управляющим воздействиям с блоков °

17, 25 и 29 определяется температу-. ра газа на входе в турбодетандер 5. 30

Значение температуры сепараций подается на вход блока 30 и 31„ а значение температуры газа на входе. в турбодетандере 5 - на вход блока

32. 3$

В блоке 27 определяется давление газа во втором коллекторе 9 и управляющее воздействие подается на блоки

22 и 33.

Блок 31, получив сигналы с блоков 40

21, 25 и 17 определяет температуру газа во втором коллекторе 9 и подает,. управляющее воздействие на вход блока 30, где по воздействию с бло- ков 17, 25, 27, 31 и 32 определяется 4s изобарная теплоемкость обратных потоков газа через теплообменники 3, а ее значение подается на вход, бло- ка 26.

$0

8 блоке 29 в соответствии с,сигна лами, поданными с блоков 17, 26, 28 определяются изобарные теплоемкости прямых потоков газа через теплооб" менники 3 и сигнал подается на вход

И блока 26 °

В соответствии с кодовыми посылками с блоков 28 и 24 в блоке 32 определяется давление сепарации и

53 6 управляющее воздействие подается на вход блоков 22, 27 и 30.

По сигналам, поступающим с блоков

18, 24 и 27 в блоках 33 и 34 определяется степень расширения газа в турбодетандере 5 и управляющее воздействие поступает на вход блока 35, где по сигналам с блоков 20 и 33 определяется новое значение расхода и подается на блок 19 устройства 14.

Таким образом, управляемые краны, размещенные между распределительным коллектором и противоточными рекуперативными теплообменниками позволяют повысить эффективность охлаждения газа.