способ подготовки магистрального газа на компрессорной станции

Формула изобретения

Способ подготовки магистрального газа на компрессорной станции, включающий охлаждение газа без конденсации углеводородов, отвод сконденсировавшейся влаги и нагрев газа сжатым газом замкнутого циркуляционного контура, отличающийся тем, что газ охлаждают посредством расширения до давления ниже давления газа в магистральном трубопроводе, после нагрева газ сжимают до давления в магистральном трубопроводе и затем охлаждают расширенным газом замкнутого циркуляционного контура.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к холодильной и газовой технике, а именно к способам подготовки магистрального газа к транспорту на компрессорной станции, а также может найти применение в нефтегазовой и химической промышленности при проведении осушки нефтяного газа, этана, пропана, бутана и кислорода.

Известен способ получения холода по замкнутому циклу, включающему процессы сжатия газа, регенеративного теплообмена и расширения его в турбодетандере с последующим возвращением на сжатие, в котором сжатый газ охлаждают при регенеративном теплообмене до температуры более низкой, чем на входе в турбодетандер, нагревают охлаждаемой средой и подают на расширение в турбодетандер. Необходимость охлаждения сжатого газа при регенеративном теплообмене до температуры более низкой, чем на входе в турбодетандер, обусловлена требованием обеспечения осушки газа и исключения попадания капель жидкости из газа в турбодетандер.

К недостаткам известного способа следует отнести снижение холодопроизводительности, обусловленное тем, что при охлаждении сжатого газа до температуры, более низкой, чем температура на входе в детандер, увеличиваются внешние теплопритоки и, соответственно, потери холода, все это снижает экономичность способа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки магистрального газа на компрессорной станции путем его охлаждения газом, который циркулирует в замкнутом контуре с последовательным его сжатием в компрессоре, охлаждением, расширением и нагревом, в котором магистральный газ перед охлаждением сжимают, а после охлаждения отделяют влагу и подогревают газом после компрессора, причем охлаждение газа ведут без конденсации углеводородов.

К недостаткам известного способа следует отнести необходимость сжатия магистрального газа до более высокого давления, чем давление в магистральном газопроводе, перед охлаждением для отделения влаги, содержащейся в газе, что приводит к избыточным затратам энергии, приводящим к снижению экономичности способа подготовки.

Необходимость осуществлять промежуточное охлаждение сжатого магистрального газа более высокого давления от температуры конца сжатия сначала окружающей средой, а затем охлаждение газом, который циркулирует в замкнутом контуре, увеличивает суммарные энергозатраты по известному способу, из-за необходимости осуществлять подвод окружающей среды для промежуточного охлаждения. Все это снижает экономичность способа.

Целью изобретения является повышение экономичности способа подготовки магистрального газа на компрессорной станции путем сокращения энергозатрат на отделение влаги от газа, без конденсации углеводородов, при подготовке или транспорте газа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе подготовки магистрального газа на компрессорной станции путем его охлаждения газом, который циркулирует в замкнутом контуре с последовательным его сжатием в компрессоре, охлаждением, расширением и нагревом, при этом после охлаждения магистрального газа отделяют влагу и подогревают газом после компрессора, причем охлаждение газа ведут без конденсации углеводородов, согласно изобретению магистральный газ до подготовки расширяют до давления ниже давления в магистральном газопроводе, от магистрального газа отделяют влагу, газ подогревают и сжимают до давления в магистральном газопроводе, после чего магистральный газ охлаждают газом, циркулирующим в замкнутом контуре.

Расширение магистрального газа ниже давления в магистральном газопроводе, как известно, обеспечивает понижение температуры газа, степень которой определяется технической конструкцией расширителя и термодинамическим процессом расширения. При использовании расширителя (детандера), как известно, возможна рекуперация энергии расширения путем использования ее для привода компрессора. Тем самым суммарные затраты на поджатие магистрального газа буду ниже, чем при сжатии газа до давления более высокого, чем давление в магистральном газопроводе, с последующей потерей избыточного давления после компрессорной станции.

Охлаждение магистрального газа циркулирующим в замкнутом контуре газом способствует эффективному теплообмену между потоками из-за возможности формирования необходимого температурного перепада между потоками газа. При этом из-за невысоких степеней сжатия газа в замкнутом цикле циркуляции сокращаются энергозатраты на обеспечение работы замкнутого цикла циркуляции газа.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема компрессорной станции, в которой обеспечивается заявляемый способ; на фиг. 2 - термодинамические процессы, осуществляемые согласно заявляемому способу.

В соответствии с заявляемым способом подготовки магистрального газа (фиг. 1) на компрессорной станции в линии магистрального газа последовательно размещены расширитель (детандер) 2, сепаратор влаги 3, теплообменник подогрева 4, дожимающий компрессор 5 и охладитель 6. В замкнутом контуре циркуляции служебного газа 7 между охладителем 6 и теплообменником подогрева 4 установлен компрессор 8 и между теплообменником подогрева 4 и охладителем 6 установлен расширитель (детандер) 9.

Способ подготовки магистрального газа на компрессорной станции осуществляют следующим образом (фиг. 1, 2).

Магистральный газ 1 поступает с параметрами P_мг и температурой T_ос в детандер 2, где происходит адиабатное расширение (процесс a-b) до давления P_в и температуры T_в; при расширении из газа выпадает влага, и температура газа повышается (процесс b-c). Далее газ подают в теплообменник подогрева 4, где подогревают до температуры T_д, равной температуре окружающей среды T_ос. Затем газ с параметрами P_в и T_д = T_ос в дожимающем компрессоре 5 сжимают (процесс d-e) до давления P_мг и температуры T_е, после чего газ охлаждают в охладителе 6 до температуры T_ос (процесс e-k). Цикл обработки магистрального газа завершается.

В замкнутом цикле циркуляции 7 компрессор 8 отсасывает служебный газ с параметрами P₁ и T₁ из охладителя 6 и нагнетает газ в теплообменник подогрева 4 с параметрами P₂ и T₂. Нагретый газ в теплообменнике подогрева 4 отдает теплоту магистральному газу и понижает температуру до T₃, после чего поступает на расширитель (детандер) 9, после которого достигаются параметры P₁ и T₄. Далее газ поступает в охладитель 6, где отводит теплоту магистрального газа и повышает температуру до значения T₁. Цикл работы в замкнутом цикле циркуляции завершается.

Предлагаемый способ подготовки магистрального газа на компрессорной станции позволяет повысить холодопроизводительность в замкнутом цикле циркуляции газа, интенсифицировать процесс осуществления фазового перехода воды при осушке магистрального газа и, тем самым, снизить расход электроэнергии на сжатие магистрального газа и выработку холода в замкнутом цикле циркуляции газа.

Данный способ позволяет повысить экономичность подготовки магистрального газа на компрессорной станции.