УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к установкам, в конструкциях которых используются струйная техника, для утилизации низкопотенциальных (низконапорных) углеводородных газов путем их эжекционного сжатия для дальнейшей подготовки, переработки или использования. В качестве низкопотенциальных газов могут утилизироваться газы первой, второй, конечной ступеней сепарации нефти, газы отпарки с установок регенерации гликолей, факельные газы и др.
Известна насосно-эжекторная установка для утилизации газов сепарации нефти (Авторское свидетельство №1439292, МКИ 4: F04 5/54, приоритет 23.11/1987), содержащая сепаратор, соединенный последовательно по жидкости рециркулируемой линией с насосом, эжектором, сепаратором; патрубок подвода низкопотенциальной газовой среды эжектора с сепаратором нефти, при этом, на рециркулируемой линии перед эжектором установлен теплообменник для охлаждения потока газовой среды нефтью, а сепаратор снабжен линией отбора сжатого газа сепарации.
Недостатком этой установки является утилизация газа только одной ступени сепарации нефти. Для утилизации газов второй ступени сепарации с другим давлением, составом необходима еще одна аналогичная установка, что повышает капитальные и энергетические затраты на утилизацию низкопотенциальных газов.
Известна насосно-эжекторная установка (Авторское свидетельство №1535114, МКИ: F04F 5/48), содержащая сепаратор первой ступени сжатия, соединенный последовательно по жидкости линией рециркуляции с насосом, эжектором, сепаратором, а патрубок подвода газа к эжектору соединен с линией низкопотенциальной газовой среды из нефти; линия сжатого газа сепаратора первой ступени соединена с патрубком подвода газа к эжектору второго контура сжатия газа, при подаче на него жидкости от насоса первой ступени, при этом линия рециркуляции первого контура снабжена линиями подачи регенерированного абсорбента и отбора насыщенного абсорбента. Преимуществом этой установки, по сравнению с авторским свидетельством №1535114, является возможность повышения давления низконапорных газов в две ступени последовательно, а также возможность одновременного сжатия и осушки газа.
Недостатком этого технического решения является возможность утилизации газа одного давления и состава, т.е. газа одной ступени сепарации.
Известна насосно-эжекторная установка, представленная на технической конференции, проведенной 11-13 ноября 2009 г.в г.Нижневартовск (прилагаем программу конференции и каталог) (прототип), содержащая несколько ступеней сжатия (эжекторов), каждая ступень сжатия снабжена линией рециркуляции текучей среды с последовательно соединенными по жидкости насосом, эжектором, трехфазным разделителем, патрубком подвода газа к эжектору с линией для подачи низкопотенциальной газовой среды собственного состава и давления. Трехфазный разделитель снабжен линией отбора сжатого газа через регулирующий клапан в сепаратор, трехфазный разделитель снабженный линиями рециркуляции текучей среды для сжатия газов разного давления и состава, линиями отбора разделенных фаз расположенными в его центральной части. На линии сжатого газа последовательно установлены, регулятор давления сжатого газа, сепаратор, нагреватель газа. Трехфазный разделитель снабжен:
- холодильниками снятия тепла от сжатия газов;
- сепарационно-коалесцирующими насадками перед линиями отбора разделенных фаз.
Недостатками такой установки являются: большая занимаемая площадь, протяженная трубопроводная обвязка с опорами и фундаментами, большое количество холодильников высокого давления равное количеству насосов, а также арматуры, большие затраты энергии на снятие тепла от сжатия газа и для обогрева технологического оборудования в холодное время года и производственных помещений, затраты на изоляцию аппаратов и трубопроводов.
Технический результат, заключается в повышении эффективности снятия тепла низкопотенциальных газов охлаждающей текучей средой в одном холодильнике, уменьшении материалоемкости при компактном размещении технологического оборудования, снижении энергозатрат, за счет использования тепла от сжатия газов на обогрев помещений с технологическим оборудованием, контрольно-регулирующей и измерительной аппаратурой требующей обогрева при отрицательных температурах окружающего воздуха и использование тепла на технологические нужды; улучшение условий труда обслуживающего персонала, особенно в районах Крайнего Севера в зимний период.
Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в установке утилизации низкопотенциальных газов, содержащей:
- трехфазный разделитель с эжекторами, каждый из которых снабжен патрубком подачи пассивных низкопотенциальных газов собственного давления и состава, патрубком подачи высоконапорной текучей среды и диффузором выхода смеси в трехфазный разделитель, насосами подачи высоконапорной текучей среды;
- холодильник снятия тепла от сжатия низкопотенциальных газов;
- сепаратор и подогреватель сжатых низкопотенциальных газов;
трехфазный разделитель снабжен рециркуляционным насосом для подачи разделенной текучей среды низкого давления в холодильник, а выход из холодильника линией возврата охлажденной среды низкого давления в трехфазный разделитель, при этом, трехфазный разделитель и рециркуляционный насос размещены в блок-боксе, в котором дополнительно установлен блок управления установкой, а холодильник снятия тепла от сжатия низкопотенциальных газов расположен на блок-боксе, выше трехфазного разделителя.
В блок-боксе установлен подогреватель газов.
Рециркуляционный насос соединен с системами отопления и (или) технологического обогрева.
Холодильник снятия тепла от сжатия низкопотенциальных газов выполнен в виде аппарата воздушного охлаждения с люком, расположенным в блок-боксе под ним.
Сепаратор низкопотенциальных газов установлен на блок-боксе.
Снабжение трехфазного разделителя рециркуляционным насосом для подачи разделенной текучей среды низкого давления в холодильник и линией возврата охлажденной среды низкого давления из холодильника в трехфазный разделитель, позволило повысить эффективность снятия тепла низкопотенциальных газов за счет охлаждения текучей среды, тем самым уменьшив давление в холодильнике до давления в трехфазном разделителе, обеспечить снятие тепла одним холодильником независимо от числа работающих ступеней сжатия газа (работающих эжекторов).
Размещение трехфазного разделителя и рециркуляционного насоса в блок-боксе, установление в нем дополнительно блока управления установкой, и расположение холодильника снятия тепла от сжатия низкопотенциальных газов на блок-боксе, над трехфазным разделителем позволило:
- уменьшить материалоемкость и площадь застройки при компактном размещении технологического оборудования, контрольно-регулирующей и измерительной аппаратуры требующей расположения в производственном помещении (блок-боксе) с положительной температурой;
- использовать поверхность трехфазного разделителя с положительной температурой, образующейся от тепла при сжатии газов, в качестве обогревателя производственного помещения (блок-бокса);
- снизить энергозатраты на охлаждение низкопотенциальных газов, за счет частичного использования тепла образующегося от сжатия газа на обогрев помещения (блок-бокса) и для технологических нужд, например, обогрев трубопроводов низкопотенциальных газов для предотвращения гидратообразования;
Выполнение холодильника снятия тепла от сжатия низкопотенциальных газов в виде аппарата воздушного охлаждения и выполнение под ним в блок-боксе люка, позволило обеспечить помещение дополнительной вытяжной вентиляцией.
Установка воздушного холодильника на блок-боксе выше трехфазного разделителя увеличивает его срок службы за счет исключения его засорения листвой, пылью, примесями в воздухе от цветения деревьев и цветов.
Выполнение установки утилизации низкопотенциальных газов, таким образом, позволило уменьшить материалоемкость, за счет уменьшения протяженности коммуникаций (трубопроводной обвязки и ее изоляции, сокращения фундаментов, количества арматуры, снижения давления в холодильнике газа), уменьшить энергозатраты на охлаждение газа за счет использования части тепла на обогрев блок-бокса и использования для технологических нужд.
Рециркуляционный насос может быть соединен с системами отопления, для обеспечения теплом, что улучшает условия труда обслуживающего персонала, особенно в районах Крайнего Севера в зимний период. Рециркуляционный насос используется и для технологического обогрева для снижения энергетических затрат на охлаждение газа.
Заявителем и авторами не известны аналогичные установки для утилизации низкопотенциальных газов, которые могли бы повысить эффективность снятия тепла низкопотенциальных газов охлаждающей текучей средой в одном холодильнике, обеспечить уменьшение площадей, облегчение монтажа и обслуживания, снижение металлоемкости, энергетических, эксплуатационных и капитальных затрат, а также улучшение условий труда обслуживающего персонала при утилизации низкопотенциальных газов.
На фигуре изображена установка для утилизации низкопотенциальных газов.
Установка утилизации низкопотенциальных газов (фиг.), состоит из блок-бокса 1, в котором установлен трехфазный разделитель 2 с эжекторами 3, 4, каждый из которых снабжен патрубками подачи пассивных низкопотенциальных газов 5 первой ступени сепарации нефти, патрубками (с трубопроводами) подачи высоконапорной текучей среды 6 и диффузорами выхода смеси 7 в трехфазный разделитель; эжекторами 8, 9, каждый из которых снабжен патрубками подачи пассивных низкопотенциальных газов 10 второй ступени сепарации нефти, патрубками (с трубопроводами) подачи высоконапорной текучей среды 11, и диффузорами выхода смеси 12. Каждый из эжекторов 3, 4, 8, 9 снабжены соответственно насосами подачи высоконапорной текучей среды 13, 14, 15, 16. В блок-боксе 1 установлен блок управления установкой 17, На блок-боксе 1, выше трехфазного разделителя 2 размещен холодильник 18 для снятия тепла от сжатия низкопотенциальных газов, вход, в который соединен с рециркуляционным насосом 19 трубопроводом 20, а выход из холодильника соединен с трехфазным разделителем 2, трубопроводом 21. Вход на рециркуляционный насос 19 соединен с трехфазным разделителем 2 трубопроводом 22.
Трехфазный разделитель 2 трубопроводами 23 соединен с насосами 13, 14, 15, 16. Штуцер отбора сжатых газов 24 трехфазного разделителя 2 соединен трубопроводом 25 с сепаратором 26, который установлен на блок-боксе 1 и соединен трубопроводом 27 с подогревателем газов 28, который снабжен штуцером выхода подготовленного газа 29. Трубопровод 20 снабжен штуцерами 30 для отбора нагретой текучей среды для технических нужд и обогрева других помещений.
Холодильник 18 снятия тепла от сжатия низкопотенциальных газов может быть выполнен в виде аппарата воздушного охлаждения, а блок-бокс 1 снабжен вентиляционным люком, расположенным под аппаратом воздушного охлаждения (на фиг. не показаны).
Трехфазный разделитель 2 снабжен линией 31 для отбора жидких углеводородов, образующихся при сжатии низкопотенциальных газов.
Трехфазный разделитель 2, также снабжен штуцерами 32 возврата охлажденной текучей среды (охлажденного теплоносителя) от внешнего потребителя (ранее отобранной из штуцеров 30 для технических нужд и обогрева других помещений).
Установка для утилизации низкопотенциальных газов различного состава и давления (фиг.) работает следующим образом.
В эжекторы 3, 4, каждый из которых снабжен патрубками подачи пассивных низкопотенциальных газов 5 первой ступени сепарации нефти, подаются низкопотенциальные газы одного состава и давления (фиг.), а в патрубки подачи высоконапорной текучей среды 6 подают жидкость (воду или водный раствор гликоля) с помощью насосов 13 и 14 для повышения давления низкопотенциальных газов. Охлажденную текучую среду низкого давления отбирают по трубопроводам 23 из трехфазного разделителя 2.
В эжекторы 8, 9, каждый из которых снабжен патрубками для подачи пассивных низкопотенциальных газов 10 второй ступени сепарации нефти подают низкопотенциальные газы другого состава и давления (фиг.). В патрубки подачи высоконапорной текучей среды 11 с помощью насосов 15 и 16 для повышения давления низкопотенциальных газов подают высоконапорную жидкость (воду или водный раствор гликоля). Охлажденную текучую среду низкого давления отбирают для подачи в насосы 15 и 16 по трубопроводам 23 из трехфазного разделителя 2.
Газожидкостную смесь подают в горизонтальный трехфазный разделитель 2 из эжекторов 3, 4 через диффузоры выхода смеси 7 с левой стороны, а из эжекторов 8, 9 через диффузоры выхода смеси 12 с правой стороны. В трехфазном разделителе 2 газожидкостная смесь делится на сжатые газы, которые отводят через штуцер отбора сжатых газов 24, и текучую среду низкого давления, разделяющуюся на углеводородный конденсат, который выводят из трехфазного разделителя 2 через линию отбора углеводородного конденсата 31 и воду (водный раствор), которую собирают в нижней части трехфазного разделителя 2 и возвращают в трубопроводы 23.
Тепло выделившееся от сжатия газов, снимают с помощью холодильника 18, понижая температуру текучей среды, а, следовательно, сжатых газов, которые контактируют с текучей средой в эжекторах, для этого по трубопроводу 22 текучую среду низкого давления через рециркуляционный насос 19 по трубопроводу 20 подают в холодильник 18, в котором ее охлаждают (осуществляют снятие тепла от сжатия низкопотенциальных газов) и по трубопроводу 21 возвращают в трехфазный разделитель 2.
Охлажденные низкопотенциальные газы из трехфазного разделителя 2 через штуцер 21 по трубопроводу 25 направляют на окончательную сепарацию в сепаратор 26, очищенные сжатые низкопотенциальные газы по трубопроводу 27 направляют в подогреватель газа 28 для нагрева выше температуры сепарации примерно на 20°С, с целью исключения выпадения жидкой фазы, после чего через штуцер 29 направляют потребителю.
Нагретую текучую среду низкого давления или ее часть направляют рециркуляционным насосом 19 через штуцера 30 для отопления помещений и (или) технологического обогрева с ее возвратом в трехфазный разделитель 2 через штуцера 32. Обогрев блок-бокса 1 осуществляется от тепла, снимаемого с поверхности неизолированного корпуса трехфазного разделителя 2 размещенного в блок-боксе 1.
Управление установкой для утилизации низкопотенциальных газов осуществляют посредством блока управления 17, размещенного в блок-боксе 1.
В случае выполнения холодильника 18 снятия тепла от сжатия низкопотенциальных газов в виде аппарата воздушного охлаждения под ним в блок-боксе может быть размещен люк, который позволяет обеспечить помещение дополнительной вытяжной вентиляцией.
Использование предлагаемой полезной модели установки для утилизации низкопотенциальных газов позволило повысить эффективность снятия тепла низкопотенциальных газов за счет охлаждения текучей среды, уменьшения материалоемкости, компактного размещения установки, которая обуславливается малой занимаемой площадью, так как основное технологическое оборудование размещено в одном блок-боксе на легких фундаментах;
обеспечить снижение энергозатрат на охлаждение низкопотенциального газа, за счет обогрева блок-бокса теплом, выделяемым через поверхность трехфазного разделителя от сжатия низкопотенциальных газов, при этом расположенное в блок-боксе технологическое оборудование, трубопроводная обвязка и приборы контроля и регулирования не требуют изоляции; тепло текучей среды может быть использовано для отопления других технологических помещений и (или) для технологических нужд, тем самым обеспечивая улучшение условий труда обслуживающего персонала, особенно в районах Крайнего Севера в зимний период. Обеспечить помещение блок-бокса дополнительно вытяжной вентиляцией, за счет выполнения холодильника, расположенного на нем, в виде аппарата воздушного охлаждения и люка в блок-боксе под ним.