УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Настоящая полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована для обработки газовой смеси и, в частности, очистки или сепарации природных или попутных нефтяных газов от нежелательных примесей, например, сероводорода и меркаптанов или, наоборот, отделения от газовой смеси наиболее желательного - ценного продукта, например, гелия для его широкого использования в промышленности.
Известно устройство для обработки газовой смеси - очистки попутного нефтяного газа от сероводорода, включающее впрыскиватель реагентов-поглотителей в очищаемую среду (Исмагилова З.Ф. и др. Разработка и применение поглотителей сероводорода и меркаптанов при освоении и обустройстве нефтегазовых месторождений, ж. Нефтепромысловое дело, №9, 2007, с.77-78).
Недостатком этого устройства является низкое качество очистки газа от сероводорода при большом содержании его в газе, а также большие эксплуатационные расходы.
Известно устройство для обработки газовой смеси - очистки природного газа от сероводорода, включающее последовательно соединенные мембранные аппараты и компрессор, ввод для неочищенного газа и отвод для очищенного газа от сероводорода (Технология переработки природного газа и конденсата, Справочник, Москва, ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002, ч.1, с.496-497).
Недостатками устройства являются быстрое загрязнение мембран и необходимость периодической их регенерации, а также высокие капитальные затраты.
Известно устройство для обработки газовой смеси с переводом части газов в гидратное состояние и получением смеси, обогащенной гелием (SU 342655, 11.07.1972). Известное устройство включает узел образования гидрата газа в виде теплообменника с водой и системой барботирования газовой смеси в слое воды.
Недостатком известного устройства является трудность его освобождения от гидрата газа и необходимость периодической остановки для непроизводительных работ, связанных с очисткой самого устройства от продуктов теплообменных реакций.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы устройства за счет возможности обеспечения его непрерывной работы и простоты обслуживания, связанной с удалением гидрата газа.
3
Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для обработки газовой смеси включает узел образования гидрата газа в виде теплообменника с водой и системой барботирования газовой смеси в слое воды, обеспечивающих возможность образования гидрата газа, по меньшей мере одного вида, в воде с плотностью упомянутого гидрата, меньшей 1 г/см, и узел отделения гидрата газа от воды, который выполнен в виде накопительной емкости, по меньшей мере одной, имеющей возможность периодического сообщения с узлом образования гидрата газа выше уровня поверхности воды через промежуточный канал, обеспечивающий возможность перемещения гидрата газа в накопительную емкость, при этом внутренние поверхности узла образования гидрата газа и накопительной емкости имеют антиадгезионное покрытие в отношении к гидрату газа.
Кроме того:
промежуточный канал выполнен с возможностью перемещения гидрата газа в накопительную емкость под действием гравитации;
промежуточный канал имеет наклон в сторону накопительной емкости 3-20 градусов;
в качестве антиадгезионного покрытия использован фторопласт на основе политетрафторэтилена, или резина, или целлюлоза, или синтетические смолы;
узел образования гидрата газа дополнительно имеет канал для подачи воздуха или газа в зоне скопления гидрата газа, близкой к поверхности воды, для принудительного перемещения гидрата газа в накопительную емкость;
накопительная емкость в нижней части имеет люк для ее освобождения от гидрата газа.
накопительная емкость в верхней части имеет герметичный люк и канал для подачи воздуха или газа для принудительной разгрузки накопительной емкости от гидрата газа;
газовая смесь в системе барботирования содержит газ, по меньшей мере один, из группы: метан, этан, пропан.
Диапазон наклона промежуточного канала в 3-20 градусов выбран практически из условий проявления гравитации, ощутимой гидратной фазой и обеспечения необходимой компактности устройства.
Антиадгезионное покрытие используют в устройстве потому, что гидратная фаза имеет свойство прилипать к поверхностям, с которыми взаимодействует. При этом это свойство для разных газов проявляется по разному.
Устройство в общем виде показано на фиг.1.
Устройство включает узел образования гидрата газа в виде теплообменника с водой и системой барботирования газовой смеси в слое воды - 1 (детали условно не показаны), обеспечивающих возможность образования гидрата газа в зоне 2. Имеется узел отделения гидрата газа от воды, который выполнен в виде накопительной емкости, по меньшей мере одной. На фигуре 1 условно показаны две накопительные емкости 3, 4. Они имеют возможность периодического сообщения с узлом образования гидрата газа 1 выше уровня поверхности воды через промежуточный канал, по меньшей мере один. На фиг.1 условно показаны два промежуточных канала 5, 6. Эти каналы обеспечивают возможность перемещения гидрата газа из зоны 2 в накопительные емкости 3, 4. Внутренние поверхности узла образования гидрата газа и накопительной емкости имеют антиадгезионное покрытие в отношении к гидрату газа (условно не показано). Кроме того, на фиг.1 показана трубка 7 для подачи газа в воду для его барботирования, перемычки 8, 9 между узлом образования гидрата газа и промежуточными каналами 5, 6, люки 10, 11 для выемки гидрата газа, а также вода 12 в узле образования гидрата газа 1.
Устройство работает следующим образом.
3
3
3
3
Через трубку 7 подают газовую смесь. В узле 1 создают термобарические условия для образования газового гидрата. При этом, используют газовую смесь, обеспечивающую возможность образования гидрата газа, по меньшей мере одного вида, в воде, с плотностью упомянутого гидрата, меньшей 1 г/см. Для этого может быть использована газовая смесь в системе барботирования, содержащая газ, по меньшей мере один, из группы: метан, этан, пропан. В результате газовый гидрат, по меньшей мере одного вида, в конечной фазе его формирования будет плавать на поверхности воды (плотность гидрата метана составляет 0,913 г/см, гидрата этана - 0,967 г/см, гидрата пропана - 0,899 г/см).
Промежуточные каналы 5 и 6 имеют возможность поочередного открытия и перемещения образующегося газового гидрата, по меньшей мере одного вида в накопительные емкости 3, 4, в которых созданы такие же термобарические условия в отношении газового гидрата. После наполнения одной из емкостей, перемычку 8 или 9 закрывают, термобарические условия изменяют до условий стабильности газового гидрата. После этого люки 10 или 11 открывают и газовый гидрат извлекают. Во время открытия одной перемычки 8 или 9 - другая закрыта.
Накопительных емкостей типа 3, 4 может быть больше в зависимости от объема обрабатываемого газа.
Устройство, при таком его выполнении, обеспечивает непрерывность процесса обработки газовой смеси с отделением гидрата газа без остановки работы устройства. Перевод газа одного или нескольких видов в гидратную фазу способствует очистке или сепарации обрабатываемой газовой смеси от нежелательных примесей или обогащению газа на выходе, не образующего гидрата, желательным продуктом.