БЛОК ОСУШКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
HIGH-PRESSURE NATURAL GAS DRYING UNIT

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) для осушки природного газа высокого давления.
Используемые на АГНКС системы осушки газа чаще всего не содержат средств прямого контроля степени насыщения адсорбента влагой как во время осушки природного газа, так и в процессе регенерации. При этом процесс осушки природного газа прекращается задолго до полного насыщения адсорбента влагой, а во время регенерации, наоборот, значительно увеличивается время регенерации для гарантированного удаления всей влаги из адсорбента, что вызывает дополнительные затраты энергоресурсов.
Известен блок осушки природного газа высокого давления компрессорной станции (Патент Украины на изобретение №23212, кл. F04B 41/02, F04D 27/00, опубл. 12.11.99 Бюл. №7), содержащий линию нагнетания с запорной арматурой, линию регенерации с запорной арматурой, на которой последовательно установлены влагомаслоотделитель, подогреватель, подключенные параллельно через обратные клапаны два адсорбера.
Недостатками данного блока осушки природного газа высокого давления компрессорной станции является:
- осушка и регенерация газа происходит только при работе основного компрессора;
- в данной конструкции блока осушки природного газа нет возможности точно отследить процесс насыщения адсорбента влагой.
В основу изобретения поставлена задача - повышение эффективности работы АГНКС за счет цикличности процесса регенерации, снижение энергозатрат, повышение автоматизации процесса осушки и регенерации, минимизация ручного труда.
Поставленная задача решается тем, что заявляемый блок осушки природного газа высокого давления, как и известный, содержит линию нагнетания, линию регенерации с запорной арматурой и регулирующей арматурой каждая, и на линии регенерации последовательно установлены влагомаслоотделитель, подогреватель, подключенные параллельно через обратные клапаны два адсорбера, согласно изобретению, каждый из адсорберов снабжен датчиком давления и термопреобразователем, кроме того, на линии регенерации дополнительно установлены буферная емкость с датчиком давления и термопреобразователем и циркуляционный компрессор с датчиком давления, а на линии нагнетания дополнительно установлен датчик точки росы, подключенный к выходам адсорберов.
Также, блок осушки природного газа высокого давления дополнительно снабжен электронной системой управления.
И электронная система управления соединена с запорной и регулирующей арматурой.
Кроме того, запорная и регулирующая арматура на линии нагнетания и регенерации выполнена в виде электромагнитных клапанов.
Предложенная конструкция блока осушки природного газа высокого давления, с дополнительно установленными на линии регенерации буферной емкостью и циркуляционным насосом, в которой регенерация адсорбента производится газом из буферной емкости, позволяет сделать этот процесс непрерывным, не зависящим от работы основного компрессора. Это значительно уменьшает время регенерации, а значит и энергозатраты.
Контроль степени насыщения влагой адсорбента в адсорберах датчиком росы, подключенным к электронной системе управления, обеспечивает высокую эффективность процесса осушки и регенерации за счет более точного определения момента завершения интенсивного выделения влаги из адсорбента, что позволяет снизить энергозатраты процесса осушки газа.
Кроме того, контроль степени насыщения адсорбента позволяет избежать наличия в нем нерегулируемого количества влаги, что обеспечивает устойчивую, бесперебойную работу всей компрессорной станции.
Применение запорной арматуры в виде электромагнитных клапанов, соединенных с электронной системой управления осушки, позволяет полностью автоматизировать процесс регенерации адсорбента и осушки газа.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема блока осушки природного газа высокого давления.
Блок осушки природного газа высокого давления состоит из линии 1 нагнетания, линии 2 регенерации и линии 3 всасывания основного компрессора (не показан). На линии 1 нагнетания параллельно подключены два адсорбера 4 и 5, с установленными на них термопреобразователями 6 и 7 соответственно и датчиками 8 и 9 давления соответственно. Линия 1 нагнетания снабжена запорной арматурой в виде электромагнитных клапанов 10-13.
На линии 2 регенерации последовательно установлены влагомаслоотделитель 14, буферная емкость 15, с установленными на ней термопреобразователем 16 и датчиком 17 давления, подогреватель 18 с термопреобразователем 19, и циркуляционный компрессор 20 с датчиком 21 давления. Между линией 1 нагнетания и линией 2 регенерации установлены обратные клапаны 22 и 23, подключенные к адсорберам 4 и 5 соответственно. Линия 2 регенерации снабжена электромагнитными клапанами 24-29, а линия 3 всасывания основного компрессора электромагнитным клапаном 30. Кроме того, на выходе линии 1 нагнетания установлен датчик 31 точки росы, подключенный к адсорберам 4 и 5 и к электронной системе 32 управления.
Работает устройство следующим образом.
Во время работы блока осушки природного газа высокого давления, один из адсорберов работает в режиме осушки газа, а второй в режиме регенерации адсорбента.
3
При запуске блока осушки природного газа высокого давления, электромагнитные клапаны 10-13 открыты, датчик 31 росы замеряет показания влаги на выходе работающего в режиме осушки адсорбера 4 или 5. В зависимости от показаний датчика 31 точки росы выбирается адсорбер, в котором показатель точки росы более 9 мг/м. Этот адсорбер будет переключен в режим регенерации, а второй в режим осушки.
Рассмотрим случай, когда адсорбер 4 работает в режиме осушки, а адсорбер 5 - в режиме регенерации. Поток влажного природного газа из линии 1 нагнетания поступает в адсорбер 4, при этом электромагнитные краны 10, 11 открыты. Осушенный в адсорбере 4 природный газ выходит через обратный клапан 22 на выход АГНКС.
3
После сигнала датчика 31 точки росы о превышении количества влаги на выходе из адсорбера 4 более 9 мг/м поступает сигнал на электронную систему 32 управления. Электромагнитные клапаны 10, 11 закрываются и открываются электромагнитные клапаны 12, 13. Адсорбер 5 начинает работать в режиме осушки.
Перед началом цикла регенерации необходимо произвести сброс газа из адсорбера 4. Для чего открываются электромагнитные клапана 24 и 30, и газ сбрасывается на вход основного компрессора по линии 3 всасывания основного компрессора. При этом замеряется значение давления в адсорбере 4 датчиком 8 давления. Оно должно быть на 2-3 КПа больше давления на входе газа в основном компрессоре. После достижения заданного значения давления газа, клапан 30 закрывается.
Цикл регенерации начинается путем открытия электромагнитного клапана 27, вследствие чего осушенный газ, по линии 2 регенерации подается в буферную емкость 15 до достижения давления в буферной емкости 15 значения Р≤1,5 МПа. Значение уровня давления в буферной емкости 15 контролируется датчиком 17 давления. При достижении заданного давления в 1,5 МПа электромагнитный клапан 27 закрывается. При этом запускается подогреватель 18 и при достижении температуры масла в подогревателе 18 более 110°C открываются электромагнитные клапаны 28, 29, 24, после чего запускается циркуляционный компрессор 20, давление в котором контролируется датчиком 21 давления.
Газ из буферной емкости 15 нагнетается в подогреватель 18 и подогревается до температуры 110-140°C. Контроль температуры нагревания газа в подогревателе 18 осуществляется термопреобразователем 19. Подогретый газ через электромагнитный клапан 28 поступает в адсорбер 4, где происходит процесс регенерации адсорбента. При достижении в адсорбере 4 (контроль давления осуществляется датчиком 8 давления) давления P=10-15 КПа (подается сигнал с пульта 32 управления) циркуляционный компрессор 20 останавливается, а газ через электромагнитные клапаны 24 и 29 поступает во влагомаслоотделитель 14, где происходит его охлаждение и отделение влаги и масла. Охлажденный, прошедший влагомаслоотделение газ поступает в буферную емкость 15. При понижении давления в адсорбере 4 до 2-3 КПа больше давления на входе основного компрессора (контролируется датчиком 8 давления) циркуляционный компрессор 20 запускается в работу и процесс повторяется до достижения в адсорбере 4 температуры 90°-95°C (контроль температуры осуществляется термопреобразователем 6). На этом процесс регенерации считается завершенным.
Таким образом, отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают решение поставленной задачи, а использование заявляемого изобретения в промышленном производстве позволяет автоматизировать процесс осушки газа, минимизировать ручной труд, добиться непрерывности процесса регенерации и осушки, тем самым снизить энергозатраты на ведение всего процесса до 25%.