устройство для подготовки газа

Формула изобретения

1. Устройство для подготовки газа, содержащее вихревой аппарат первой ступени сепарации, сепаратор второй ступени, сборник жидкости, отличающееся тем, что содержит в качестве вихревого аппарата первой ступени вихревую трубу первой ступени сепарации, в качестве сепаратора второй ступени - циклонно-вихревой сепаратор, вихревую трубу третьей ступени сепарации с выходной трубой и емкость-дегазатор, причем выходная труба вихревой трубы третьей ступени сепарации снабжена соплом Вентури, емкость-дегазатор снабжен патрубками для ввода конденсата из вихревой трубы первой степени сепарации и циклонно-вихревого сепаратора и патрубком для вывода газа, испарившегося из конденсата, в вихревую трубу первой ступени сепарации, при этом вихревая труба первой ступени сепарации, циклонно-вихревой сепаратор, вихревая труба третьей ступени сепарации и емкость-дегазатор соединены и установлены внутри сборника жидкости, снабженного патрубком для ввода газа, соединенным с входной частью вихревой трубы первой ступени сепарации, патрубком для выхода осушенного газа высокого давления, соединенным с выходной трубой вихревой трубы третьей ступени сепарации, и патрубком для вывода конденсата.

2. Устройство для подготовки газа по п.1, отличающееся тем, что вихревая труба третьей ступени выполнена двухконтурной.

3. Устройство для подготовки газа по п.1 или 2, отличающееся тем, что емкость-дегазатор снабжен перепускным клапаном поплавкового типа для поддерживания заданного уровня жидкости в ней и выравнивания давления в аппаратах первой и второй ступеней сепарации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для очистки и осушки газов от влаги и высших углеводородов для получения топливного газа и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и нефтехимической промышленности.

Известна установка для исследования газоконденсатных скважин, включающая последовательно установленные предварительный сепаратор, вихревую камеру первой ступени снижения давления, теплообменник и сепаратор первой ступени снижения давления, вихревую камеру второй ступени снижения давления, теплообменник и сепаратор второй ступени снижения давления, эжекторы смешения потоков [Патент РФ №2070965, кл. Е 21 В 47/00, 43/24, 1996 г.].

Недостатком этой установки является наличие эжекторов, которые могут работать в строго ограниченном соотношении давлений и расходов газа.

Наиболее близким к заявляемому объекту является устройство для подготовки газа, включающее предварительный сепаратор, вихревой сепаратор, вихревую камеру второй ступени снижения давления, теплообменник-сепаратор второй ступени снижения давления, сборник жидкости [Патент РФ №2149678, кл. B 01 D 53/26, 2000 г.].

Недостаток данного устройства - низкое качество и эффективность сепарации. Кроме того, устройство требует больших капитальных затрат и имеет высокую металлоемкость из-за больших габаритов оборудования.

Изобретение направлено на повышение качества и эффективности сепарации с одновременным снижением капитальных затрат и металлоемкости устройства.

Это достигается тем, что устройство для подготовки газа, включающее вихревой аппарат первой ступени сепарации, сепаратор второй ступени, сборник жидкости, в качестве вихревого аппарата первой ступени сепарации содержит вихревую трубу, в качестве сепаратора второй ступени - циклонно-вихревой сепаратор, при этом оно снабжено вихревой трубой третьей ступени сепарации, выходная труба которого снабжена соплом Вентури, и емкостью-дегазатором с патрубками для ввода конденсата из вихревой трубы и циклонно-вихревого сепаратора и патрубком для вывода газа, испарившегося из конденсата, в вихревую трубу первой ступени сепарации, при этом вся технологическая цепь аппаратов сепарации размещена внутри сборника жидкости, снабженного патрубком для ввода газа, соединенным с входной частью вихревой трубы первой ступени сепарации, патрубком для выхода осушенного газа высокого давления, соединенным с выходной трубой вихревой трубы третьей ступени сепарации, патрубком для вывода газа низкого давления и патрубком для вывода конденсата.

Вихревая труба третьей ступени выполнена двухконтурной.

Кроме того, емкость-дегазатор снабжен перепускным клапаном поплавкового типа для поддерживания заданного уровня жидкости в ней и выравнивания давления в аппаратах первой и второй ступени сепарации.

На чертеже приведено предлагаемое устройство для подготовки газа.

Устройство включает цилиндрический вертикальный или горизонтальный сборник жидкости 1, внутри которого установлены последовательно соединенные в технологическую цепь вихревая труба 2 первой ступени для отделения от газа конденсата в виде воды и высших углеводородов, циклонно-вихревой сепаратор 3 второй ступени для отделения капельной жидкости от газа, двухконтурную вихревую трубу 4 третьей ступени для осушки газа от паров воды, выходная труба 5 которого снабжена соплом Вентури 6, а также емкость-дегазатор 7. Емкость-дегазатор 7 снабжена патрубками 8 и 9, соответственно, для ввода конденсата из вихревой трубы 2 и циклонно-вихревого сепаратора 3, и патрубком 10 для вывода газа, испарившегося из конденсата, в вихревую трубу 2. Двухконтурная вихревая труба 4 и емкость-дегазатор 7 снабжены патрубками 11 и 12, соответственно, для вывода жидкости в сборник жидкости 1. При этом емкость-дегазатор снабжена перепускным клапаном 13 поплавкового типа для поддерживания заданного уровня жидкости в нем и выравнивания давления в аппаратах первой и второй ступени сепарации. Сборник жидкости 1 снабжен патрубком 14 для ввода газа, соединенным с входом вихревой трубы 2, патрубком 15 для выхода осушенного газа высокого давления, соединенным с выходной трубой 5 осушенного газа двухконтурной вихревой трубы 4, патрубком 16 для вывода газа низкого давления и патрубком 17 для вывода конденсата.

Сепаратор работает следующим образом.

Газ с примесью конденсата вводят под давлением в сборник жидкости 1 по патрубку 14 в вихревую трубу 2, где под действием центробежных сил происходит первая ступень сепарации, при которой отделяется большая часть конденсата от газа в виде воды и высших углеводородов (горячий поток) и вводится по патрубку 8 в емкость-дегазатор 7, где происходят испарение высших углеводородов, возврат охлажденных паров на выход вихревой трубы 2 первой ступени сепарации и дополнительное охлаждение потока газа. При этом поток газа, дополнительно охлажденный, подготовленный к выпадению конденсата и содержащий остаточную капельную жидкость после первой ступени, поступает в циклонно-вихревой сепаратор 3 для сепарации второй ступени, откуда дополнительно вводится конденсат в емкость-дегазатор 7 по патрубку 9. Газ из циклонно-вихревого сепаратора 3 поступает в двухконтурную вихревую трубу 4, где происходят дополнительное охлаждение до точки росы и выпадение конденсата воды, который выводится в горячем потоке в сборник жидкости 1 под слой накопившейся жидкости, и вывод осушенного газа по трубе 5 в сопло Вентури 6. Сопло Вентури, создавая разрежение, отсасывает расчетное количество газа, испарившегося из конденсата, накопившегося в сборнике жидкости 1, и задает режим работы технологической схемы по давлению. Из устройства осушенный газ выводится по патрубку 15, а конденсат - по патрубку 17. Патрубок 16 служит для аварийного сброса газа из емкости-дегазатора. Из емкости-дегазатора 7 испарившийся из конденсата газ возвращается в вихревую трубу 2, а конденсат выводится в полость сборника жидкости 1. При этом перепускной клапан 13 поплавкового типа поддерживает заданный уровень жидкости в емкости-дегазаторе и выравнивает давление в аппаратах первой и второй ступени сепарации, не допуская проскока газа высокого давления в сборник жидкости 1.

Использование предлагаемого устройства для подготовки газа позволит по сравнению с прототипом повысить эффективность сепарации за счет того, что отвод газа из емкости-дегазатора, испарившегося из конденсата, на сепарацию первой ступени в вихревую трубу дает возможность вернуть в процесс дополнительное количество углеводородов, а улавливание газов, испарившихся из сборника жидкости, при помощи сопла Вентури - увеличить выход газов (углеводородов пропановой фракции). Причем при возврате испарившихся из конденсата газов в вихревую трубу происходит дополнительное охлаждение газов, что в сочетании с технологическими приемами по подготовке газа на последующих ступенях сепарации способствует улучшению качества сепарации.

Кроме того, предлагаемое устройство характеризуется компактным размещением малогабаритного модульного оборудования, что позволит по сравнению с прототипом снизить металлоемкость и капитальные затраты.

Следует отметить, что предлагаемое устройство является более энергетически выгодной конструкцией, что становится возможным за счет использования для поддержания теплового баланса холодных потоков температуры отходящего конденсата.