Установка для осушки газа

Полезная модель относится к оборудованию для разделения компонентов газовых смесей, в частности к устройству осушке газа от примесей (механические примеси, жидкостные примеси и нефтегазовые фракции), содержащихся в газовом потоке, и может быть использована в газоподготовке, технологиях извлечения попутных продуктов из газа, подготовке газа к транспорту и т.п.
Процесс разрушения трубопроводов под воздействием внешней окружающей и внутренней среды называется коррозией. Среда, в которой трубопровод подвергается коррозии, называется коррозионной или агрессивной. По характеру взаимодействия металла труб со средой различают два основных типа коррозий химическую и электрохимическую.
Химической коррозией называется процесс разрушения всей поверхности металла при его контакте с химически агрессивным агентом. Химическая коррозия имеет сплошной характер.
Электрохимическая коррозия - это процесс разрушения металла, сопровождающийся образованием и прохождением электрического тока. При электрохимической коррозии на поверхности металла образуется не сплошное, а местное повреждение в виде пятен и раковин большой глубины.
Основной проблемой на промысле является коррозия трубопровода как по шлейфам газовых скважин, так и при подготовке газа к транспорту, что приводит к утонению трубопровода. Использование химических реагентов, что удорожает стоимость газа и усложняет процесс.
Так происходит износ лопаток турбодетандера пылевым потоком, содержащимся в газе, что приводит к частым ремонтам оборудования издержками на комплектацию запасными частями, использование с невысокой эффективностью работу сепараторов газа, которые в свою очередь обладают высокими показателями по уносу капельной жидкости и комплектуются дорогостоящими фильтр элементами, срок службы которых ограничен.
Из уровня техники известно устройство для разделения одного или нескольких компонентов из многокомпонентного газового потока высокого давления, установленное перед сепаратором и в котором обогащенный газ через входной трубопровод и через ссужающийся канал (сменный эффузор) поступает в кубовую часть для сбора уловленной жидкости, соединенный с каналом, соединенный с сепарационным резервуаром. Отбор жидкой фазы осуществляют путем направления газожидкостной смеси на перфорированную перегородку с отклонением потока от прямолинейного движения. В результате, под действием возникающих при отклонении потока центробежных сил капли жидкой фазы поступают в приемник. Окончательная сепарация компонентов осуществляется в жидкой фазе (US 3528217, 15.09.1970).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и эксплуатации при малой эффективности осушки газа.
Техническая проблема, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в необходимости расширения арсенала устройств/установок для осушки газа, параметры, характеристики которых обеспечивают расширение функциональных возможностей и универсальность заявленного устройства, позволяющего провести очистку газа от жидкостных примесей и удалить механические, пылевые и паровые примеси, содержащиеся в газе, за счет малых размеров, простоты монтажа (на фланцевых соединениях) и обслуживания по сравнению с классическими сепараторами, отсутствием дорогостоящего внутреннего оборудования, возможностью установки нескольких устройств для осушки газа для более эффективной осушки газа.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении эффективности осушки газов и удаления значительной части механических примесей, увеличении отбора газового конденсата в паровой и пылевых фазах, вследствие чего повышается удельный выход нестабильного конденсата, что ведет к повышению выхода стабильного конденсата.
Заявленное устройство обеспечит выход дополнительного продукта и улучшит качество технологических параметров газа.
Указанный технический результат достигается в устройстве для осушки газа, содержащем емкость для сбора уловленной жидкости с соосно расположенными входным и выходным трубопроводами и электромагнитным клапаном, при этом во входном трубопроводе расположено направляющее устройство для закрутки газового потока, выходной трубопровод выполнен с конусообразным входом и возможностью вхождения во входной трубопровод.
Емкость для сбора уловленной жидкости имеет кубовую форму и содержит уровнемер, термометр и манометр для замера давления газа имеет кубовую форму и содержит уровнемер, термометр и манометр для замера давления газа и связана через электромагнитный клапан с емкостью для отстоя и дальнейшей перекачки жидкости.
Между емкостью для сбора уловленной жидкости и емкостью для отстоя и дальнейшей перекачки жидкости установлен расходомер.
На емкости для отстоя и дальнейшей перекачки жидкости установлен насос для перекачки уловленной жидкости в разделитель.
Направляющее устройство для закрутки газового потока выполнено конусообразным с лопастями, меняющими направление газового потока и укрупняющее пылевую и паровую фазы газового конденсата и жидкости.
Направляющее устройство для закрутки газового потока выполнено с возможностью вращения на заданные параметры и установлено на оси с приводом.
Лопасти направляющего устройства расположены по спирали с возможностью установки разных углов направления потока.
Емкость для отстоя и дальнейшей перекачки жидкости содержит трехфазный разделитель.
Данное конструктивное выполнение устройства (установки) для осушки газа позволяет провести очистку газа от жидкости (жидкостных примесей) и удалить механические, пылевые и паровые примеси, содержащиеся в газе. Устройство для осушки газа может быть выполнено в теплоизолированном корпусе с подогревом для использования в условиях крайнего севера или без подогрева для жаркого климата. Газожидкостный поток в теле трубопровода движется по определенной закономерности. Большая часть жидкости движется, но стенкам и дну трубопровода за счет гравитаций. Далее газоконденсатный и жидкостные потоки, находящиеся на внутренних стенках трубопровода, поступают в конусообразный вход (конусный вход) выходного трубопровода емкости для сбора уловленной жидкости, где стекают на дно емкости для сбора уловленной жидкости. Накопившаяся в емкости для сбора уловленной жидкости жидкость удаляется по средствам открытия по уровню электромагнитного клапана под минимальный уровень с учетом гидрозатвора в емкость для отстоя и дальнейшей перекачки жидкости (накопительную емкость). После отстоя по установленному уровню с учетом гидрозатвора по средством насоса перекачивается в разделительную емкость, установленную на промысле.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено в разрезе устройство для осушки газа; на фиг. 2 – двух ступенчатое исполнение устройства (установки) для осушки газа; на фиг. 3 – направляющее устройство.
На линии входа газа в устройстве для осушки газа установлены:
– задвижка с автоматическим (ручным) приводом, предназначенная для отключения технологической линии очистки и осушки газа от входного коллектора технологического цеха;
– термометр для замера температуры газа на входе в устройства для осушки газа и передачи данных на пульт оператора.
Устройство для осушки газа содержит емкость (сосуд) 1 для сбора уловленной жидкости, имеющую кубовую форму и содержащее уровнемер, термометр 2 для замера по месту и с выводом на пульт температуры низа емкости 1, манометр 3 для замера давления газа в жидкой фазе, и электромагнитный (запорный) клапан 4.
Емкость 1 для сбора уловленной жидкости имеет соосно расположенные входной 5 и выходной 6 трубопроводы. Во входном трубопроводе 5 расположено направляющее устройство 7 для закрутки газового потока. Выходной трубопровод 6 выполнен с конусообразным входом 8 и возможностью вхождения во входной трубопровод 5.
Направляющее устройство 7 для закрутки газового потока выполнено конусообразным (вершина конусообразного направляющего устройства 7 направлена в сторону (навстречу) газовому потоку) с лопастями 13, например, расположенными по спирали и меняющими направление газового потока и укрупняющее пылевую и паровую фазы газового конденсата и жидкости. Направляющее устройство 7 для закрутки газового потока может быть по разному установлено во входном трубопроводе 5, стационарно или с возможностью вращения, принудительного от привода или самовращения под воздействием потока газа. В случае стационарного расположения направляющее устройство 7 закреплено во входном трубопроводе 5 посредством стоек 14 или кронштейнов, а при выполнении с возможностью вращения на оси (валу, передающему крутящий момент).
Устройство для осушки газа, в зависимости от технологических параметров месторождения, может быть настроено по заданным параметрам по месту его установки.
Например, направляющее устройство может использоваться по заданным параметрам на количество оборотов, зависящих от параметров месторождения.
Емкость 1 для сбора уловленной жидкости связана через электромагнитный клапан 4 и трубопровод 9 с емкостью 10 для отстоя и дальнейшей перекачки жидкости.
Сигнал с уровнемера поступает на пульт оператора о минимальном или максимальном уровне в емкости 1 для сбора уловленной жидкости, блок управления подает на открытие или закрытие электромагнитного клапана 4 сброса в емкость 10 для отстоя и дальнейшей перекачки жидкости при настроенном уровне жидкости в емкости 1.
Между емкостью 1 для сбора уловленной жидкости и емкостью 10 для отстоя и дальнейшей перекачки жидкости, в сливном трубопроводе 9, установлен расходомер 11.
На емкости 10 для отстоя и дальнейшей перекачки жидкости установлен насос для перекачки уловленной жидкости в разделитель (не показано) и содержит трехфазный разделитель, термометр 2, уровнемер и манометр 12 для замера давления жидкости. Уровнемер, установленный на емкости 10, подает сигнал на пульт оператора о максимальном или минимальном уровне, блок управления подает сигнал на откачку насосом жидкости из емкости 10 в разделитель.
Устройство для осушки газа работает следующим образом.
Сырой газ поступает во входной трубопровод с направляющим устройством, где за счёт раскручивания газа и резкого изменения направления его движения создается направленный поток газа, который укрупняет пылевую и паровую фазы газоконденсатной и жидкостной смеси и раскидывает их на периферию (на стенки трубопровода). Вследствие центробежной силы жидкостный поток осаждается на стенках входного трубопровода и за счет гравитационного осаждения часть стекает на дно входного трубопровода. Далее газоконденсатный и жидкостные потоки, находящиеся на внутренних стенках входного трубопровода, поступают в конусообразный вход (конусное устройство) выходного трубопровода емкости для сбора уловленной жидкости, где стекают на дно емкости для сбора уловленной жидкости. Накопившаяся в емкости для сбора уловленной жидкости жидкость удаляется по средствам открытия по уровню электромагнитного клапана (с возможностью ручного привода) под минимальный уровень с учетом гидрозатвора. Контроль уровня жидкости в устройстве для осушки газа осуществляет блок управления через сигнализаторы уровня, установленные на каждом устройстве для осушки газа. Так же установлен расходомер на сливном трубопроводе из емкости для сбора уловленной жидкости в емкость для отстоя и дальнейшей перекачки жидкости. После отстоя по установленному уровню с учетом гидрозатвора посредством насоса перекачивается в разделительную емкость (с задвижкой на выходе с ручным и электрическим приводом и обратным клапаном) газового конденсата и воды (трехфазный разделитель), установленную на промысле.
Преимущества устройства для осушки газа
Данное устройство позволяет провести очистку газа от жидкостных примесей и удалить механические, пылевые и паровые примеси содержащиеся в газе, универсальность данной установки заключается в малых размерах, простотой монтажа (на фланцевых соединениях) и обслуживания по сравнению с классическими сепараторами, отсутствием дорогостоящего внутреннего оборудования за исключением лопастного винта (с приводом), возможностью установки нескольких устройств для осушки газа для более эффективной осушки газа.
При установки устройства для осушки газа на промысле в комплексе с сепараторами, при условий установки до сепаратора, позволяет снизить жидкостную нагрузку на аппарат и повысить качество осушки газа продлить срок службы внутреннего оборудования сепаратора.
Устройство для осушки газа позволяет удалить значительную часть жидкости, что положительно повлияет на турбинную и компрессорную части турбодетандера стачивание лопаток турбины жидкостью снизится, нагрузка на аппарат понизится, что позволит тратить меньшее времени и средств на обслуживание комплектацию и ремонт турбодетандера.
Так же универсальность данного устройства позволяет применить ее без винтовой части, для сепараций газа на шлейфах кустов газовых скважин, что позволит удалить значительную часть механических примесей и жидкостной фазы газового потока. Снижение жидкостной нагрузки на трубопровод позволит уменьшить коррозию в трубопроводе. Что приведет к уменьшению количества применяемых химических реагентов, предотвращающих коррозию.
Применение данного устройства позволит снизить поступление жидкости и механических примесей на линию входных фильтр сепараторов и пробкоуловителей, что положительно повлияет на сепарационное оборудование и продлит службу внутреннего оборудования. При эксплуатации позволит минимизировать возможность гидратообразования путем отвода жидкости из шлейфов и транспортировки ее по трубопроводу оборудованному теплоносителем или обогревом.
Основным преимуществом данного устройства является возможность увеличения отбора газового конденсата в паровой и пылевых фазах, вследствие чего повышается удельный выход нестабильного конденсата, что ведет к повышению выхода стабильного конденсата.
Предварительные расчеты по устройству для осушки газа с направляющим средством (устройством) дают следующие результаты: применение заявленного устройства для осушки газа дает результат оценивающийся в от 20 до 40 % выхода газового конденсата, от потерь газового конденсата с газом.
Применение данной установки позволит повысить качество осушки газа с возможность изменения системы сепарации.
Данная установка эксплуатируется по заданным технологическим параметрам и может быть реализована на любом месторождений газа.