RU2550834C1

RU2550834C1 - Method and device for gas compression

Info

Publication number: RU2550834C1
Application number: RU2014108112/05A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владиславович Курочкин
Original assignee: Андрей Владиславович Курочкин
Priority date: 2014-03-03
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2015-05-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: method including gas mixing with heated throttled circulating part of the compressed gas, the received mixture compression, compressed mixture cooling under dephlegmation conditions by the external cooling medium and throttled circulating part of the compressed gas with production of the compressed gas, that is divided to circulating and balance parts, and stable condensate production. For the method implementation the device is suggested, it contains a compressor connected with line of compressed mixture supply with fractional column, equipped with two heat-mass-exchange units cooled by the throttled circulating part of the compressed gas and by external cooling medium, at that top of the fractional column is equipped with compressed gas output line, and bottom - with condensate output line, and in line supplying the circulating part of the compressed gas connecting compressed gas output line and gas supply gas the throttling device is installed.

EFFECT: reduced temperature of compressed gas, reduced pressure of saturated condensate vapours, reduced losses of heavy components received from associated petroleum gas of the fuel gas with reduced water and hydrocarbons dew point.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для компримирования газа и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности для компримирования газа, содержащего пары малолетучих (тяжелых) компонентов, в том числе попутного нефтяного газа, с получением сжатого газа и конденсата тяжелых компонентов.The invention relates to methods and devices for compressing gas and can be used in oil and gas and other industries for compressing a gas containing vapors of low-volatility (heavy) components, including associated petroleum gas, to produce compressed gas and condensate of heavy components.

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).A known method of compressing gas [Sokolov E.Ya., Singer N.M. Inkjet apparatus. - 3rd ed., Revised. - M .: Energoatomizdat, 1989, p.8] by compression in a jet compressor with a working medium, which is used as gas or liquid, and subsequent separation of the compress to produce compressed gas, condensate or spent working medium mixed with condensate. The method is carried out using a device consisting of a jet compressor equipped with gas and operating medium supply lines and connected by a supply line of a mixture of compress and working medium with a separator equipped with compressed gas and condensate discharge lines (or a condensate mixture with an exhausted working medium).

Основным недостатком известных способа и устройства являются большие энергозатраты из-за низкого к.п.д. струйных аппаратов. Кроме того, получаемый сжатый газ загрязнен компонентами рабочей среды, а конденсат является нестабильным и имеет высокое давление насыщенных паров.The main disadvantage of the known method and device are high energy costs due to the low efficiency inkjet devices. In addition, the resulting compressed gas is contaminated by the components of the working medium, and the condensate is unstable and has a high saturated vapor pressure.

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 хладоагента, 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 хладоагентом (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 дополнительно оборудуют линией вывода легкого конденсата. При компримировании попутного нефтяного газа, при необходимости, из сжатого газа путем дросселирования может быть получен топливный газ для газопоршневых установок.The closest in technical essence to the claimed invention is a method and apparatus for compressing gas [Dronin A.P., Pugach I.A. Hydrocarbon gas separation technology, M .: Chemistry, 1976, p.31], which consists of a compressor equipped with a gas inlet line and a compressor outlet line, on which a refrigerator is installed, equipped with external refrigerant I / O lines connected by a chilled supply line a compressor with a separator equipped with compressed gas and condensate discharge lines. In this case, the gas is compressed using a compressor to obtain a compress, which is cooled by an external refrigerant (for example, water or air) and separated to obtain compressed gas and condensate. When compressing the gas that forms the stratified condensate, it is separated to produce light and heavy condensates, and the separator is additionally equipped with a light condensate discharge line. When compressing associated petroleum gas, if necessary, from compressed gas by throttling can be obtained fuel gas for gas reciprocating plants.

Недостатками известных способа и устройства являются:The disadvantages of the known method and device are:

- относительно высокая температура сжатого газа, что затрудняет его дальнейшую переработку, например, путем адсорбционной очистки, низкотемпературной сепарации и пр.,- a relatively high temperature of the compressed gas, which complicates its further processing, for example, by adsorption treatment, low-temperature separation, etc.,

- высокое давление насыщенных паров конденсата из-за растворения в нем компонентов газа, что затрудняет его дальнейшее использование,- high pressure of saturated vapor of the condensate due to the dissolution of gas components in it, which complicates its further use,

- потери тяжелых компонентов (например, углеводородов C₅₊ при компримировании попутного нефтяного газа),- loss of heavy components (for example, C ₅₊ hydrocarbons when compressing associated petroleum gas),

- высокая температура точки росы по воде и углеводородам топливного газа, получаемого дросселированием сжатого попутного нефтяного газа, что затрудняет эксплуатацию газопоршневых установок.- the high temperature of the dew point of water and hydrocarbons of fuel gas obtained by throttling compressed associated petroleum gas, which complicates the operation of gas reciprocating plants.

Задачей изобретения является снижение температуры сжатого газа, снижение давления насыщенных паров конденсата, уменьшение потерь тяжелых компонентов, а также получение из попутного нефтяного газа топливного газа со сниженной температурой точки росы по воде и углеводородам.The objective of the invention is to reduce the temperature of the compressed gas, reduce the pressure of saturated vapor of the condensate, reduce the loss of heavy components, as well as obtain from associated petroleum gas fuel gas with a reduced dew point temperature in water and hydrocarbons.

При реализации изобретения в качестве технического результата достигается:When implementing the invention as a technical result is achieved:

- увеличение объемного выхода сжатого газа, уменьшение потерь тяжелых компонентов со сжатым газом и снижение давления насыщенных паров конденсата за счет охлаждения компрессата в дефлегматоре,- an increase in the volumetric output of compressed gas, a decrease in the loss of heavy components with compressed gas and a decrease in the pressure of saturated vapor of the condensate due to cooling of the compressor in the reflux condenser,

- снижение температуры сжатого газа, а также получение из попутного нефтяного газа топливного газа со сниженной температурой точки росы по воде и углеводородам за счет дополнительного охлаждения компрессата в дефлегматоре топливным газом.- lowering the temperature of the compressed gas, as well as obtaining from associated petroleum gas fuel gas with a reduced dew point temperature for water and hydrocarbons due to additional cooling of the compressor in the reflux condenser with fuel gas.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем сжатие газа с помощью компрессора, охлаждение компрессата внешним хладоагентом и его сепарацию с получением сжатого газа и конденсата, особенность заключается в том, что охлаждение компрессата осуществляют в дефлегматоре, при этом компрессат после охлаждения внешним хладоагентом подвергают дополнительному противоточному охлаждению дросселированной циркулирующей частью сжатого газа, сжатый газ разделяют на балансовую и циркулирующую части, последнюю дросселируют и подают в качестве хладоагента в дефлегматор, а в качестве конденсата получают стабилизированный конденсат.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method, comprising compressing gas using a compressor, cooling the compressor with an external refrigerant and separating it to produce compressed gas and condensate, the peculiarity is that the compressor is cooled in a reflux condenser, while the compressor is cooled after external cooling the refrigerant is subjected to additional countercurrent cooling by the throttled circulating part of the compressed gas, the compressed gas is divided into the balance and circulating parts, the last They are throttled and fed as a refrigerant to a reflux condenser, and stabilized condensate is obtained as condensate.

Стабилизированный конденсат может быть при необходимости дополнительно охлажден до температуры транспортировки или переработки.The stabilized condensate may, if necessary, be further cooled to the temperature of transportation or processing.

При компримировании газа, образующего при охлаждении расслаивающийся конденсат, последний целесообразно дополнительно сепарировать.When compressing a gas that forms a stratified condensate during cooling, it is advisable to separate the latter additionally.

Предлагаемый способ осуществляют с помощью устройства, состоящего из компрессора, оснащенного линией ввода газа и линией подачи компрессата, на которой установлен холодильник, оборудованный линиями ввода/вывода внешнего хладоагента, и сепаратор, оснащенный линией вывода сжатого газа, особенность которого заключается в том, что в качестве холодильника и сепаратора установлен дефлегматор, низ которого оборудован линией вывода стабилизированного конденсата, при этом в верхней части дефлегматора размещен тепломассообменный блок, верх которого соединен линией подачи топливного газа, оборудованной дроссельным устройством, с линией вывода сжатого газа, а низ оснащен линией вывода топливного газа, а в средней части дефлегматора выше линии подачи компрессата размещен тепломассообменный блок, оборудованный линиями ввода/вывода внешнего хладоагента.The proposed method is carried out using a device consisting of a compressor equipped with a gas input line and a compressor supply line, on which a refrigerator is installed, equipped with external refrigerant I / O lines, and a separator equipped with a compressed gas output line, the feature of which is that As a refrigerator and a separator, a reflux condenser is installed, the bottom of which is equipped with a stabilized condensate outlet line, while a heat and mass transfer unit is placed in the upper part of the reflux condenser, top to torogo connected to the fuel gas supply line equipped with a throttling device, with compressed gas outlet line and the bottom line is equipped with a fuel-gas output, and in the middle part above the feed dephlegmator situated teplomassoobmennyh kompressata line unit equipped with a line input / output external coolant.

Для охлаждения стабилизированного конденсата на линии вывода последнего может быть дополнительно установлен холодильник.To cool the stabilized condensate, a refrigerator can be additionally installed on the discharge line of the latter.

Для вывода легкого конденсата при компримировании газа, образующего при охлаждении конденсат, расслаивающийся на легкий и тяжелый конденсаты, низ дефлегматора целесообразно дополнительно оборудовать линией вывода легкого конденсата, при этом линия вывода конденсата служит линией вывода тяжелого конденсата.In order to discharge light condensate when compressing a gas that forms condensate during cooling, which decomposes into light and heavy condensates, it is advisable to equip the bottom of the reflux condenser with an output line of light condensate, while the condensate discharge line serves as a heavy condensate discharge line.

В предлагаемом способе охлаждение компрессата, осуществляемое в дефлегматоре, оборудованном тепломассообменными блоками, позволяет сконденсировать тяжелые компоненты газа с образованием флегмы, а также осуществить фракционирование последней, за счет чего уменьшить потери тяжелых компонентов со сжатым газом, увеличить объемный выход последнего и снизить давление насыщенных паров конденсата.In the proposed method, the cooling of the compressor, carried out in a reflux condenser equipped with heat and mass transfer units, allows condensation of the heavy gas components to form reflux, as well as fractionation of the latter, thereby reducing the loss of heavy components with compressed gas, increasing the volumetric yield of the latter and lowering the pressure of saturated condensate vapor .

Дополнительное противоточное охлаждение компрессата топливным газом, охлаждаемым при дросселировании за счет эффекта Джоуля-Томпсона до температуры более низкой, чем температура внешнего хладоагента, позволяет дополнительно снизить температуру сжатого газа и получить топливный газ со сниженной температурой точки росы по воде и углеводородам.Additional countercurrent cooling of the compress with fuel gas cooled during throttling due to the Joule-Thompson effect to a temperature lower than the temperature of the external refrigerant allows to further reduce the temperature of the compressed gas and to obtain fuel gas with a reduced water and hydrocarbon dew point temperature.

Оснащение устройства взамен холодильника и сепаратора дефлегматором, оборудованным двумя тепломассообменными блоками, охлаждаемыми топливным газом и внешним хладоагентом, позволяет осуществить предложенный способ и достичь заявленного технического результата за счет использования вторичного энергоресурса - тепла компрессата, которое в известных способах безвозвратно теряется.Equipping the device instead of a refrigerator and a separator with a reflux condenser equipped with two heat and mass transfer units cooled by fuel gas and an external refrigerant allows the proposed method to be achieved and to achieve the claimed technical result through the use of a secondary energy resource - compress heat, which is irretrievably lost in the known methods.

В качестве дефлегматора может быть использован, например, фракционирующий аппарат с падающей пленкой.As a reflux condenser, for example, a fractionating apparatus with a falling film can be used.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом (фиг.). Газ (I) сжимают компрессором 2, компрессат (II) охлаждают в условиях дефлегмации сначала внешним хладоагентом (III) в тепломассообменном блоке 3 дефлегматора 4, затем топливным газом (IV) в тепломассообменном блоке 5, с верха дефлегматора 4 выводят сжатый газ (V), который разделяют на балансовую часть (VI), которую выводят с установки, и циркулирующую часть (VII), которую дросселируют с помощью устройства 6 (условно показан дроссельный вентиль), полученным охлажденным топливным газом (VIII) охлаждают компрессат в верхнем тепломассообменном блоке 5 и выводят с установки. Из низа дефлегматора выводят стабилизированный конденсат (IX).The proposed method is as follows (Fig.). The gas (I) is compressed by compressor 2, the compressor (II) is cooled under reflux first by an external refrigerant (III) in the heat and mass transfer unit 3 of the reflux condenser 4, then by fuel gas (IV) in the heat and mass transfer block 5, from the top of the reflux condenser 4 the compressed gas (V) is discharged , which is divided into the balance part (VI), which is removed from the installation, and the circulating part (VII), which is throttled by means of a device 6 (a throttle valve is conventionally shown), the compress in the upper heat and mass transfer unit 5 is cooled by the cooled fuel gas (VIII), and bringing out with the installation. Stabilized condensate (IX) is removed from the bottom of the reflux condenser.

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером.The invention is illustrated by the following example.

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%, C₄ 15,10%, C₅ 9,92%, C₆₊ 2,48%, метил- и этил меркаптаны 0,002%, с температурой 40°C и давлением 0,58 МПа изб. сжимают до 3,53 МПа изб., компрессат с температурой 150,9°C, охлаждают атмосферным воздухом и топливным газом в условиях дефлегмации и получают 1,33 т/час конденсата с давлением насыщенных паров по Рейду 1116 кПа и 4469 нм³/час сжатого газа с температурой 35,7°C, часть которого дросселируют до 0,58 МПа изб. и получают 2000 нм³/час топливного газа с метановым индексом 45,5 (норма 44,5), температурой точки росы по воде -11,9°C и по углеводородам -5,4°C. Потери углеводородов C₅₊ составили 0,151 т/час.5000 nm ³ / hour of associated petroleum gas composition,% mass .: nitrogen 4.12%, oxygen 0.05%, carbon dioxide 1.33%, water less than 0.01%, hydrogen sulfide 0.02%, methane 24.47 %, ethane 20.11%, propane 22.38%, C ₄ 15.10%, C ₅ 9.92%, C ₆₊ 2.48%, methyl and ethyl mercaptans 0.002%, with a temperature of 40 ° C and pressure of 0.58 MPa compress to 3.53 MPa gage, compress with a temperature of 150.9 ° C, cool with atmospheric air and fuel gas under reflux conditions and obtain 1.33 t / h of condensate with saturated vapor pressure according to Reid 1116 kPa and 4469 nm ³ / h compressed gas with a temperature of 35.7 ° C, part of which is throttled to 0.58 MPa gage. and get 2,000 nm ³ / hour of fuel gas with a methane index of 45.5 (44.5 norm), a water dew point temperature of -11.9 ° C and a hydrocarbon temperature of -5.4 ° C. The loss of C ₅₊ hydrocarbons was 0.151 t / h.

При компримировании газа в соответствии с прототипом в аналогичных условиях получено 1,63 т/час углеводородного конденсата с давлением насыщенных паров по Рейду 1688 кПа и 4259 нм³/час сжатого газа с температурой 40,1°C, дросселированием части которого получено 2000 нм³/час топливного газа с метановым индексом 45,9, температурой точки росы по воде -11,7°C и по углеводородам 1,6°C. Потери углеводородов C₅₊ со сжатым газом составили 0,572 т/час.When gas was compressed in accordance with the prototype under similar conditions, 1.63 t / h of hydrocarbon condensate with a saturated vapor pressure of 1688 kPa and 4259 nm ³ / h of compressed gas with a temperature of 40.1 ° C were obtained with a throttling part of which 2000 nm ³ was obtained / hour of fuel gas with a methane index of 45.9, a water dew point temperature of -11.7 ° C and 1.6 ° C for hydrocarbons. The loss of C ₅₊ hydrocarbons with compressed gas was 0.572 t / h.

Из примера следует, что предложенные способ и устройство позволяют снизить температуру сжатого газа, снизить давление насыщенных паров конденсата, уменьшить потери тяжелых компонентов, а также получить топливный газ с пониженной температурой точки росы по воде и углеводородам. Изобретение может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности.From the example it follows that the proposed method and device can reduce the temperature of the compressed gas, reduce the pressure of the saturated vapor of the condensate, reduce the loss of heavy components, and also obtain fuel gas with a low temperature dew point on water and hydrocarbons. The invention can be used in the oil and gas and other industries.

Claims

1. A method of compressing gas, comprising compressing gas using a compressor, cooling the compressor with an external refrigerant and separating it to produce compressed gas and condensate, characterized in that the compressor is cooled in a reflux condenser, and the compressor, after cooling with an external refrigerant, is subjected to additional countercurrent cooling by a throttled circulating part of the compressed gas, the compressed gas is divided into balance and circulating parts, the latter is throttled and served as a refrigerant in the reflux mater, and stabilized condensate is obtained as condensate.

2. The method according to claim 1, characterized in that the stabilized condensate is further cooled.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the stratified condensate is additionally separated.

4. The device for implementing the method according to claim 1, consisting of a compressor equipped with a gas input line and a compressor supply line, on which a refrigerator is installed, equipped with external refrigerant I / O lines, and a separator equipped with a compressed gas output line, characterized in that a reflux condenser is installed as a refrigerator and a separator, the bottom of which is equipped with a stabilized condensate outlet line, while a heat and mass transfer unit is placed in the upper part of the reflux condenser, the top of which is connected by a Livni gas, equipped with a throttling device, with compressed gas outlet line and the bottom line is equipped with a fuel-gas output, and in the middle part above the feed dephlegmator situated teplomassoobmennyh kompressata line unit equipped with a line input / output external coolant.

5. The device according to claim 4, characterized in that a refrigerator is installed on the output line of the stabilized condensate.

6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that the reflux condenser is equipped with light and heavy condensate discharge lines.