| Пріоритети: | Винахід відноситься до переробки промислового газу та стосується, зокрема, вилучення рідких вуглеводнів охолодженням пластової сировини. Описується спосіб низькотемпературної сепарації промислового газу, який полягає в тому, що спосіб включає початкове відділення краплинної рідини у високотемпературному сепараторі, охолодження потім частини газу в теплообміннику, потім у дозвуковому каналі енергорозділювального пристрою у вигляді кожухотрубного теплообмінника з роздільними входами для газу а потім у дроселі, при цьому іншу частину газу з високотемпературного сепаратора пропускають через надзвукові канали запропонованого енергорозділювального пристрою, де його розганяють до числа Маха = 1,5 - 3,0, потім охолоджують в іншому теплообміннику, пов'язаному із середньотемпературним сепаратором, і змішують з газом, охолодженим у дроселі та відібраним з низькотемпературного сепаратора, а потім цю суміш поділяють на рідку та газоподібну фракції в середньотемпературному сепараторі. Охолодження газу в одному та іншому теплообмінниках здійснюють газом, відведеним із середньотемпературного сепаратора, а відношення повного початкового тиску в надзвукових каналах та повного тиску на виході з надзвукових каналів знаходиться в інтервалі 1,3 - 1,9. Технічний результат - зниження температури газу, що обробляється і, отже, збільшення виходу конденсату при використанні тих же перепадів тисків. 2 іл.
Малюнки до патенту Україна 2156271
Винахід відноситься до переробки газу зокрема вилучення рідких вуглеводнів охолодженням пластової сировини.
Відомий спосіб виділення фракції вуглеводнів З 2+В з природного газу за допомогою двох турбодетандерів, при цьому конденсат подають в колону ректифікації, а газ попередньо охолоджують в теплообміннику відбором з ректифікаційної колони (UA 2061733, З 609 9.
Головним недоліком відомого способу є складність апаратурного оформлення та управління процесом.
Найбільш близьким технічним рішенням до винаходу є спосіб низькотемпературної сепарації (НТС) промислового газу, схема якого наведена на фіг.2 (Ю.П. Коротаєв, А.І. Ширковський "Видобуток, транспорт та підземне зберігання газу"- М.: Надра. 1984, С.307-311), і в якому сирий газ зі свердловини подають у сепаратор першого ступеня (високотемпературний сепаратор) 1 для відділення краплинної рідини, а потім направляють в теплообмінник 2 для охолодження газом, що надходить у міжтрубний простір з низькотемпературного сепаратора. З теплообмінника газ охолоджують в дроселі 3 і подають через штуцер дроселюючий в низькотемпературний сепаратор 4, в якому за рахунок зниження температури в теплообміннику і на штуцері виділяється рідина. Осушений газ направляють у теплообмінник для охолодження газу, що надходить зі свердловини, і потім промисловий газозбірний колектор.
Недоліком відомого способу є низька ефективність дроселюючого штуцера і взагалі чистого дроселювання як способу зниження температури.
Технічним результатом способу винаходу є зниження температури оброблюваного газу і, отже, збільшення виходу конденсату при використанні тих же перепадів тисків.
Для досягнення технічного результату в способі НТС промислового газу, що включає початкове відділення краплинної рідини у високотемпературному сепаратора, в дросе , охолодженого раніше в теплообміннику, безпосередньо пов'язаному з високотемпературним сепаратором, після того як цей газ пропущений через дозвуковий канал енергорозділювального пристрою, що представляє собою міжтрубний простір кожухотрубного теплообмінника, що має роздільні входи для дозвукового (охолоджуваного) потоку і надзвукового каналів з профільованими соплами та дифузорами. Іншу частину газу з високотемпературного сепаратора пропускають через надзвукові канали енергорозділювального пристрою, де його розганяють до числа Маха М=1,5-3,0, після чого його охолоджують в іншому теплообміннику, безпосередньо пов'язаному з сепаратором середньотемпературним і змішують з газом, охолодженим в дроселі і відведеним з низькотемпературного сепаратора, а далі цю суміш поділяють на рідку та газоподібну фракції в середньотемпературному сепараторі, при цьому охолодження в одному та іншому теплообмінниках здійснюють газом, відведеним із середньотемпературного сепаратора.
При цьому співвідношення повного початкового тиску (тиску гальмування) у надзвукових каналах P 0 енергорозділювального пристрою та повного тиску (тиску гальмування) на виході з надзвукового каналу P 1 знаходиться в інтервалі P 0 /P 1 =1,3-1,9.
Схема пристрою (установки), що використовується для здійснення способувинаходу, представлена на фіг. 1 (в енергорозділювальному пристрої показано лише один надзвуковий канал).
Газовий потік, що виходить з дозвукового каналу енергорозділювального пристрою 3, значно охолоджується, а отже, знижується тиск насиченої пари за збереження парціальних тисків компонентів сирого природного газу, що призводить до додаткової конденсації вищих вуглеводнів. Потім він (надалі - дозвуковий потік) направляється в дросель 4, де через ефект Джоуля-Томсона при зменшенні тиску падає температура газу дозвукового потоку, а отже, продовжує знижуватися тиск насиченої пари компонентів газу при загальному зменшенні парціальних тисків компонентів сирого природного газу . Зниження тиску насиченої пари компонентів газу відбувається швидше, ніж зменшення парціальних тисків компонентів газу. При реальних значеннях температури та тиску сирого природного газу після дроселя 4 відбувається додаткова конденсація вищих вуглеводнів у дозвуковому потоці, вони осаджуються в низькотемпературному сепараторі 5.
Потік, що вийшов із надзвукового каналу енергорозділювального пристрою (надалі - надзвуковий потік), нагрівається. Далі він надходить у другий теплообмінник 7, який також охолоджується газом, що пройшов НТС, після чого змішується з газом, що вийшов з низькотемпературного сепаратора 5, і подається в середньотемпературний сепаратор 6. Після сепаратора 6 осушений газ йде на охолодження першого і другого теплообмінників і потім промисловий газозбірний колектор.
Не відомі інші такі ж технічні рішення, що мають всі ознаки, схожі з ознаками винаходу.
Сутність винаходу пояснюється наступним (див. Фіг. 1 та 2).
Існуюча схеманизькотемпературної сепарації газу представлена на фіг.2. Заміна дросельного штуцера 3 у відомому способі на запропонований енергорозділювальний пристрій дає виграш по охолодженню при використанні того ж перепаду тиску, оскільки в енергорозділювальному пристрої можливе застосування надзвукового дифузора з системою косих і прямого стрибків ущільнення або так званих безскачкових. Даний пристрій дозволяє гальмувати надзвуковий потік газу відносно невеликими втратами повного тиску.
Число Маха у надзвукових каналах енергорозділювального пристрою лежить в інтервалі М=1,5-3. При М 3 перебіг у надзвукових каналах може стати нестійким за рахунок великої вологості газу (нагадаємо, що ми маємо справу з "сирими" газом), а також у зв'язку з тим, що падіння тиску в дифузорі стає дуже великим, незважаючи на застосування систем стрибків ущільнення або спеціально спрофільованих безстрибкових дифузорів.
Співвідношення тисків на вході та виході із надзвукових каналів P 0 /P 1 лежить в інтервалі P 0 /P 1 =1,3-1,9. При P 0 / P 1) 0 / P 1 & gt; 1,9 тиску після надзвукових каналів може не вистачити для накачування в промисловий газозбірний колектор. Крім того, конденсат вищих вуглеводнів, що утворюється надзвуковому каналі енергорозділювального пристрою, може сильно зменшити значення коефіцієнта відновлення температури. Це дозволить цьому пристрою працювати більш ефективно.
Приклад Сирий газ зі свердловини надходить до встановлення комплексної підготовки газу (УКПГ), у складі якої знаходиться встановлення низькотемпературної сепарації (УНТС). Схема працюючих в даний час УНТС показано на фіг. 2. Схема способу винаходу з усіма параметрами аналізованого прикладу показана на фіг. 1.
Витратагазу перед першим теплообмінником (безпосередньо пов'язаним з високотемпературним сепаратором) дорівнює 50 кг/с, співвідношення масових витрат охолоджуваного та нагрівається газів в енергорозділювальному пристрої прийнято 2:1. Перепад тисків у надзвукових каналах у цьому способі прийнятий таким же, як на дросельному штуцері у відомому способі.
Відомо, що кожен градус зниження температури в УНТС відповідає
1% збільшення виходу конденсату. Таким чином, порівнюючи розподіл температур в УНТС у способі винаходу та відомому способі, можна бачити, що спосіб винаходу дозволяє збільшити вихід конденсату не менше ніж на 5%, що становить від 2000 до 3000 т/рік для однієї свердловини.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб низькотемпературної сепарації промислового газу, що включає початкове відділення крапельної рідини у високотемпературному сепараторі, що відрізняється тим, що в і охолодженого в теплообміннику, безпосередньо пов'язаному з високотемпературним сепаратором, після того як він пропущений через дозвуковий канал енергорозділювального пристрою у вигляді кожухотрубного теплообмінника з роздільними входами для газу в дозвуковий і надзвукові канали, іншу частину газу з високотемпературного сепаратора пропускають через надзвук до числа Маха М = 1,5 - 3,0, після чого його охолоджують у теплообміннику, безпосередньо пов'язаному із середньотемпературним сепаратором, і змішують з газом, охолодженим у дроселі та відведеним з низькотемпературного сепаратора, а далі цю сумішподіляють на рідку і газоподібну фракції в середньотемпературному сепараторі, при цьому охолодження в одному і іншому теплообмінниках здійснюють газом, відведеним із середньотемпературного сепаратора, а відношення повного початкового тиску на вході в надзвукові канали і повного тиску на виході з надзвукових каналів енергорозділювального пристрою ,3 – 1,9.