CZ20013726A3 - Zařízení pro nízkoteplotní separaci plynu - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro nízkoteplotní separaci plynu, zejména zemního plynu, odváděného z podzemních zásobníků , vytvořených ve velkých hloubkách pod zemí z vyčerpaných ložisek ropy, přičemž zařízení je opatřeno výměníky tepla, redukčním ventilem, nízkoteplotním separátorem plynné a kapalné frakce , přívodním a odváděcím potrubím plynu a odváděcím potrubím kapalné frakce. Dosavadní stav techniky

Známá zařízení pro čištění zemního plynu skladovaného v prostorech po vytěžení ropy z podzemních ložisek využívají technologie nízkoteplotní separace doprovodných kapalin a vyšších uhlovodíků s tím, že pro dosažení požadovaných teplot nutných pro zkapalnění vyšších uhlovodíků do podoby t.zv. gasolinu a zkapalnění vodní páry je využíváno škrtícího efektu, vzniklého při redukci tlaku skladovaného surového plynu. Nevýhodou této technologie je skutečnost, že při malém tlakovém spádu nelze dosáhnout požadovaného ochlazení a je nutno tlakový spád zvyšovat technicky komplikovaným a energeticky náročným dotlačovacím kompresorem zpracovávajícím velké množství plynu. Další podstatnou nevýhodou známých zařízení je skutečnost, že po relativně dlouhou dobu není při uvádění zařízení do provozu dosahováno požadované pracovní teploty aparátů a kvalita vyčištěného plynu potom neodpovídá požadavkům pro jeho předávání do systémů distribuce zemního plynu.

Cílem technického řešení je proto vytvoření zařízení pro nízkoteplotní separaci plynu, které je možno v krátké době uvést do provozu a tím snížit množství vystupujícího odseparovaného zemního plynu s nevhodným složením a které nebude vyžadovat zařazení dotlačovacího kompresoru.

Podstata technického řešeni

Vytyčeného cíle je dosaženo zařízením pro nízkoteplotní separaci plynu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že přívodní potrubí plynu k nízkoteplotnímu separátoru plynné a kapalné frakce je napojeno na chladicí zařízení. Tím je dosaženo předchlazení zařízení při uvádění do provozu i eliminace nedostatečného chladícího efektu od redukce tlaku čištěného plynu při malém zpracovávaném tlakovém spádu.Zařazením chladicího zařízení je dosaženo • · · ··

- 2 ·· ··· >· »

• · • · • · 4 4 ·· • · • · nižších teplot separovaného plynu a tím zkapalnění a následně kvalitnějšího odloučení vyšších uhlovodíků a vody. K předchlazení vlastního nízkoteplotního separátoru plynné a kapalné frakce je tento nízkoteplotní separátor opatřen chladicím pláštěm, napojeným rovněž na chladicí zařízení. Dosažení požadované teploty čištěného plynu je při uvádění zařízení do provozu zajištěno tak, že se předchladí nízkoteplotní separátor plynné a kapalné frakce a jeden z výměníků tepla. Průtok čištěného plynu je pak postupně zvyšován tak, aby byla dodržena procesem požadovaná teplota v nízkoteplotním separátoru plynné a kapalné frakce.Výměníkový prvek některého z výměníků tepla je přitom napojen na přívodní potrubí odseparovaného plynu. Tím je využito chladu odseparovaného plynu k ochlazení přiváděného plynu do zařízení. Přívodní potrubí odseparovaného plynu je přitom vyústěno z nízkoteplotního separátoru plynné a kapalné frakce. Tento separátor je dále napojen na separátor kapalných frakcí, ze kterého je vyvedeno přívodní potrubí lehké frakce, přivedené k výměníkovému prvku jednoho z výměníku tepla. Chladu odseparované lehké frakce je tak využito k ochlazení separovaného plynu a sníží se tak nároky na chladicí výkon chladicího zařízení. Redukční ventil může být přitom umisťován jak do potrubí přívodu čištěného plynu mezi výměníky tepla , tak do přívodního potrubí čištěného plynu mezi výměník tepla a chladicí zařízení.

Přehled obrázků na výkrese

Zařízení pro nízkoteplotní separaci plynu podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiloženém výkrese.

Příklad provedení vynálezu

V jednom z možných provedení je přívodní potrubí 8 surového zemního plynu napojeno na separátor 1 hrubých nečistot, který je ve spodní části napojen na odváděči potrubí 22 hrubého odpadu a ve vrchní části je napojen na přívodní potrubí 9 k prvnímu výměníku 2 tepla, napojenému dále přívodním potrubím 10 k druhému výměníku 3 tepla, napojenému přívodním potrubím 12 plynu k nízkoteplotnímu separátoru 5 plynné a kapalné frakce. Toto přívodní potrubí 12 plynu je přitom napojeno na výměník tepla chladicího zařízení 4 , na který je také napojen přívodním potrubím 24 chladicího média a odváděcím potrubím 25 chladicího média chladicí plášť 23 , provedený na obvodu, nízkoteplotního separátoru 5 plynné a kapalné frakce, z jehož vrchní části je vyústěno přívodní potrubí 13.

«

4 • 44 ·

·

4

44«

4

4 • 4

-3 • ·♦· • · · » ··

44· •4 odseparovaného plynu, které je napojeno na výměníkový prvek 20 prvního výměníku 2 tepla a ze spodní Části tohoto výměníkového prvku 20 je odvedeno odváděči potrubí 18 odseparovaného plynu , do kterého je zařazeno ohřívací zařízení 19 . Ze spodní části separátoru 5 plynné a kapalné frakce je vyvedeno odváděči potrubí 14 kapalné frakce , zaústěné do separátoru 6 kapalných frakcí, přičemž ze spodní části tohoto separátoru 6 je vyvedeno odváděči potrubí ]_6 těžké frakce a z vrchní části tohoto separátoru 6 je vyvedeno přívodní potrubí 15 lehké frakce, zaústěné do výměníkového prvku 21 druhého výměníku 3 tepla, ze kterého je vyvedeno odváděči potrubí 17 lehké frakce. V přívodním potrubí 10 k druhému výměníku 3 teplaje zařazen také redukční ventil 7 . V jiném z možných provedení může být však tento redukční ventil 7 zařazen za druhý výměník 3 tepla.

Surový zemní plyn je přiváděn přívodním potrubím 8 surového zemního plynu do separátoru 1 hrubých nečistot, kde dojde k odseparování hrubých nečistot, které se odvádějí odváděcím potrubím 22 hrubého odpadu. Nahrubo odseparovaný plyn vstupuje do přívodního potrubí 9 k prvnímu výměníku tepla, kterým proudí do spodní části tohoto prvního výměníku 2 tepla, projde přes výměníkový prvek 20 prvního výměníku tepla , kde se ochladí a vstupuje do přívodního potrubí 10 k druhému výměníku tepla. V tomto přívodním potrubí 10 se ochlazený plyn tlakově zredukuje a současně ochladí v redukčním ventilu 7 a proudí dále do druhého výměníku 3 tepla, kde se dále ochladí průchodem přes výměníkový prvek 21 druhého tepelného výměníku a vstupuje do přívodního potrubí 12 plynu, kde je dále ochlazen průchodem přes výměník chladicího zařízení 4 a odveden k nízkoteplotnímu separátoru 5 plynné a kapalné frakce , kde při teplotě zhruba -15°C dojde k oddělení zkapalněných vyšších uhlovodíků v podobě t.zv.gasolinu a dojde také k odseparování odpovídajícího množství vodních par. Před vstupem do redukčního ventilu 7 je do čištěného plynu nastřikován prostředek pro eliminaci vzniku hydrátů. Odseparovaný plyn je z nízkoteplotního separátoru 5 plynné a kapalné frakce odveden přívodním potrubím J_3 odseparovaného plynu do výměníkového prvku 20 prvního tepelného výměníku, kde již odseparovaný plyn předává svůj chlad přiváděnému surovému plynu. Po průchodu odseparovaného plynu výměníkovým prvkem 20 prvního tepelného výměníku je tento plyn odveden odváděcím potrubím 18 odseparovaného plynu do sítě, přičemž je zahřát na potřebnou teplotu v ohřívacím zařízení 19 . Odseparované kapalné nečistoty v nízkoteplotním separátoru 5 plynné a kapalné frakce jsou odvedeny odváděcím • · · · · ♦ ·· v • 444 «····· « . 4 “ ··* ·· 4·· 44 44 444 potrubím 14 kapalné frakce do separátoru 6 kapalných frakcí , ze kterého je těžká frakce odvedena odváděcím potrubím 16 těžké frakce a naopak lehká frakce je odvedena přívodním potrubím 15 lehké frakce do výměníkového prvku 21 druhého tepelného výměníku 3, kde tato lehká frakce předá svůj chlad přiváděnému čištěnému plynu a odchází odváděcím potrubím 17 lehké frakce.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   LZařízení pro nízkoteplotní separaci plynu , opatřené zejména výměníky tepla, redukčním ventilem, nízkoteplotním separátorem plynné a kapalné frakce, přívodním a odvádécím potrubím plynu a odváděcím potrubím kapalné frakce, vyznačující se tím, že přívodní potrubí (12) plynu k nízkoteplotnímu separátorů (5) plynné a kapalné frakce je napojeno na chladicí zařízení (4).
2. 2. Zařízení podle nároku 1 , vyznačující se tím , že nízkoteplotní separátor (5) plynné a kapalné frakce je opatřen chladicím pláštěm (23), napojeným na chladicí zařízení (4).
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2 , vyznačující se tím, že z nízkoteplotního separátoru (5) plynné a kapalné frakce je vyvedeno odváděči potrubí (14) kapalné frakce, které je napojeno na separátor (6) kapalných frakcí, ze kterého je vyvedeno odváděči potrubí (16) těžké frakce a přívodní potrubí (15) lehké frakce,které je přivedeno k výměníkovému prvku (21) jednoho z výměníků tepla