УСТРОЙСТВО ОСУШКИ КОМПРИМИРОВАННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
COMPRESSED NATURAL GAS DRYER

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС) для осушки природного газа в устройстве осушки.
Наиболее близким по технической сущности является устройство осушки и регенерации компрессорной станции с линией подачи газа с рекуперативным теплообменником и теплообменником подогрева газа регенерации, линией охлаждения газа с запорным вентилем и регулирующим дросселем, с запорной и регулирующей аппаратурой. [см. Патент Украины на изобретение №23212, кл. F04B 41/02, F04D 27/00, дата публикации - 12.11.99 г.].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство не позволяет осуществить подачу подогретого газа, направленного для регенерации адсорбента на узел редуцирования, не позволяет обеспечить достаточный уровень очистки газа потребителю, не обеспечивает необходимый КПД блока управления с пневмоприводами шаровых кранов, в результате чего нет возможности упрощения конструкции и сокращения энергетических затрат.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства осушки компримированного газа с рациональным использованием энергетических ресурсов.
Сущность изобретения заключается в использовании устройства газодинамической температурной стратификации (УГТС) в процессе осушки компримированного природного газа (КПГ), использование фильтра тонкой очистки газа, влагоотделителя, электроприводных шаровых кранов.
Технический результат состоит - в упрощении конструкции устройства осушки АГНКС, увеличении надежности его работы, снижении потребных энергетических затрат.
Согласно изобретению, заявленный технический результат, достигается тем, что, устройство осушки компримированного природного газа, содержит систему трубопроводов с расположенными на ней обратными клапанами, кранами шаровыми, вентилями запорными манометровыми, манометрами; два параллельно подключенных и последовательно регенерируемых адсорбера; после которых клапан поддержания давления и линией регенерации газа с установленными кранами игольчатыми, регулирующим клапаном; дроссельными вентилями; электронагревателем; рекуперативным теплообменником; клапанами предохранительными.
Особенность заключается в том, что система трубопроводов имеет установленые на ней фильтр тонкой очистки с влагоотделителем, электроприводные шаровые краны, устройство разрывное и коллектор продувок, а также устройство газодинамической температурной стратификации.
Изобретение поясняется чертежом, показывающим схему его реализации.
Устройство осушки компримированного природного газа, содержит систему трубопроводов с расположенными на ней обратными клапанами 1-9, кранами шаровыми 10-12, вентилями запорными манометровыми 13-18, манометрами 19-24; и электроприводными шаровыми кранами 25-33; два параллельно подключенных и последовательно регенерируемых адсорбера 34-35; после которых расположены фильтр 36 тонкой очистки и устройство газодинамической температурной стратификации 37 соединённое с клапаном 38 поддержания давления и линией регенерации газа с установленными кранами игольчатыми 39-40, регулирующим клапаном 41; дроссельными вентилями 42-44; электронагревателем 45; рекуперативным теплообменником 46; влагоотделителем 47; клапанами 48-50 предохранительными; устройством разрывным 51 и коллектором продувок 52.
Устройство осушки компримированного природного газа с УГТС работает следующим образом.
Сжатый (компримированный) в компрессорной установке природный газ поступает на осушку через обратный клапан 1, открытый электроприводной шаровой кран 25 и направляется в адсорберы 34, где происходит поглощение влаги из газа.
После адсорберов 34 сухой газ проходит через фильтр тонкой очистки 36, где очищается от пыли адсорбента. Затем направляется в УГТС 37, где пройдя через дозвуковой поток выходит на клапан поддержания давления 38 и отводится потребителю. В то время как сжатый газ проходит осушку в адсорберах 34, в адсорберах 35 производится регенерация увлажненного адсорбента. Для этого часть осушенного газа высокого давления, пройдя через сверхзвуковой подогретый поток УГТС 37, подается через открытый кран 27 в линию регенерации. Что позволяет сократить время нагрева газа после редуцирования и значительно снизить мощность электронагревателя, тем самым повысить энергоэффективность процесса осушки КПГ.
Предварительно, перед этим, высокое давление в адсорберах 35 после открытия электроприводного крана шарового 30 снижается в регулирующем клапане 41. Сброс производится на всас компрессора (перед блоком входных кранов). Регулирующий клапан 41 отрегулирован таким образом, чтобы продолжительность сброса (падения) давления в адсорберах составляла 15÷20 мин. Такая необходимость обусловлена тем, что осушка газа производится при высоком давлении, а регенерация при низком, и быстрое снижение или поднятие давления может служить причиной механического разрушения адсорбента. В качестве редуцирующих устройств, обеспечивающих заданное давление и расход газа регенерации, установлены дроссельные вентили 42 и 43. Первая ступень редуцирования, представленная дроссельным вентилем 43, должна быть отрегулирована таким образом, что при давлении газа на входе в осушку Р=20÷25 МПа, после дроссельного вентиля 43 поддерживалось давление Р1=3,0÷5,0 МПа (манометр 21). Вторая ступень редуцирования, представленная дроссельным вентилем 42, окончательно устанавливает давление газа регенерации на 0,1÷0,2 МПа выше давления всасывания компрессора и расход газа регенерации, который не должен превышать 10% от общего объема осушаемого газа. Для предварительного нагрева охлажденного после первой ступени редуцирования газа регенерации дроссельного вентиля 43 используется рекуперативный теплообменник 46. Он же является охладителем горячего газа регенерации после адсорберов. После второй ступени редуцирования газ регенерации поступает в электронагреватель 45, после чего в горячем состоянии подается в адсорбер 35 через клапаны обратные 6 и 5. Горячий газ низкого давления проходит через слой увлажненного адсорбента в адсорберах 35, при этом адсорбент нагревается, влага испаряется и уносится потоком газа, затем влажный газ охлаждается в теплообменнике 46, и пройдя через влагоотделитель 47, сбрасывается на вход компрессора. Продолжительность этого процесса (десорбции) составляет по расчету 4÷5 часов. По завершении процесса десорбции адсорберы 35 включаются в режим охлаждения, при этом электроприводной шаровый кран 27 закрывается, а 28 - открывается. Давление охлаждающего газа и его расход устанавливается дроссельным вентилем 44. Продолжительность охлаждения составляет 0,5÷1,0 часа. После охлаждения адсорберов электроприводной шаровый кран 30 закрывается и давление адсорберах 35 постепенно поднимается до рабочего, после этого электроприводной шаровый кран 28 закрывается - на этом процесс регенерации завершается. Этот процесс контролируется по параметрам и дублируется по времени согласно алгоритму управления. По завершению режима осушки (сорбции) в адсорберах 34, регенерации в адсорберах 35, производится переключение адсорберов 34 в режим регенерации, а 35 - в режим осушки.