EA025118B1 - Flareless condensate stabilization in combination with gas conditioning - Google Patents
Flareless condensate stabilization in combination with gas conditioning Download PDFInfo
- Publication number
- EA025118B1 EA025118B1 EA201270157A EA201270157A EA025118B1 EA 025118 B1 EA025118 B1 EA 025118B1 EA 201270157 A EA201270157 A EA 201270157A EA 201270157 A EA201270157 A EA 201270157A EA 025118 B1 EA025118 B1 EA 025118B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- stream
- separator
- fluid
- expander
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G5/00—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas
- C10G5/06—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas by cooling or compressing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cyclones (AREA)
- Drying Of Gases (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу и системе для кондиционирования газа.The invention relates to a method and system for gas conditioning.
Уровень техникиState of the art
Регулирование точки росы и стабилизация конденсата представляют собой обычную практику в газовой и нефтяной промышленности. Воду и углеводороды извлекают из газа для соответствия техническим условиям трубопровода, которые имеют отношение к национальной системе распределения, или для создания дополнительной статьи доходов. Эти факторы в сочетании с имеющейся в наличии технологией привели к громадному многообразию технологических схем кондиционирования газа и технологических схем стабилизации конденсата для компаний, занимающихся обработкой газа. Схемы регулирования точки росы углеводородов могут быть основаны на следующих технологиях: адсорбция и/или охлаждение хладагентом и/или охлаждение расширением.Dew point control and condensate stabilization are common practice in the gas and oil industries. Water and hydrocarbons are extracted from gas to meet pipeline specifications that are relevant to the national distribution system, or to create an additional revenue item. These factors, combined with the available technology, have led to a huge variety of gas conditioning technology schemes and condensate stabilization technology schemes for gas processing companies. Hydrocarbon dew point control schemes can be based on the following technologies: adsorption and / or refrigerant cooling and / or expansion cooling.
Адсорбцию главным образом применяют для одновременного удаления воды и углеводородов из обедненных высоконапорных газовых потоков.Adsorption is mainly used to simultaneously remove water and hydrocarbons from depleted high-pressure gas streams.
Охлаждение хладагентом в основном используют при низких давлениях. Охлаждающее средство применяют для охлаждения газа и тем самым конденсации углеводородов.Refrigerant cooling is mainly used at low pressures. A cooling agent is used to cool the gas and thereby the condensation of hydrocarbons.
В наиболее распространенном охлаждении расширением применяют регулировочный вентиль Джоуля-Томсона. Охлаждение в режиме Джоуля-Томпсона представляет собой менее эффективное изоэнтальпийное охлаждение, нарушающее имеющиеся условия давления, поэтому повторное сжатие не имеет места.In the most common expansion expansion, a Joule-Thomson control valve is used. Joule-Thompson cooling is a less efficient isoanthalpic cooling that violates the existing pressure conditions, so re-compression does not occur.
Для более эффективного охлаждения может быть использовано изоэнтропийное расширение, такое как в турбодетандере или циклонном сепараторе, таком как описано в патентном документе \УО 03/029739А2. Оба включают фазу расширения и повторного сжатия.For more efficient cooling, an isentropic expansion can be used, such as in a turboexpander or cyclone separator, such as described in patent document UO 03 / 029739A2. Both include phase expansion and re-compression.
Полученный в результате этого конденсат из всех вышеупомянутых технологий может быть впоследствии стабилизирован или выведен как нестабильный конденсат. Для стабилизации конденсата необходимо удалить легкие углеводороды, которые растворены в конденсате. Это может быть достигнуто либо снижением давления до атмосферного и тем самым взрывным испарением жидкостей в несколько блоки, либо отпариванием легких фракций газа из жидкостей с использованием стабилизационной колонны. Стабилизационная колонна действует при несколько более высоких давлениях, чем резервуар для взрывного испарения, но требует подведения теплоты для удаления легких углеводородов из жидкости.The resulting condensate from all of the above technologies can subsequently be stabilized or withdrawn as an unstable condensate. To stabilize the condensate, light hydrocarbons that are dissolved in the condensate must be removed. This can be achieved either by reducing the pressure to atmospheric and thereby explosive evaporation of liquids in several blocks, or by stripping light gas fractions from liquids using a stabilization column. The stabilization column operates at slightly higher pressures than the explosive evaporation tank, but requires heat to be removed to remove light hydrocarbons from the liquid.
Удаленные легкие углеводороды могут быть отправлены на сжигание в факеле или вновь объединены с основным потоком технологического газа. В результате сжигания теряется ценный продукт и имеются выбросы СО2. Во многих странах переходят на бесфакельную методику.The removed light hydrocarbons can be flared or re-combined with the main process gas stream. As a result of burning, a valuable product is lost and there are CO 2 emissions. In many countries, they are switching to a torchless technique.
Для объединения легких углеводородов с основным потоком технологического газа необходимо подвергнуть отходящий газ повторному сжатию с использованием компрессорной установки для отходящего газа, поскольку резервуары для взрывного испарения или стабилизационные колонны обычно работают при относительно низких давлениях.To combine light hydrocarbons with the main process gas stream, it is necessary to re-compress the off-gas using an off-gas compressor unit, since blasting tanks or stabilization columns usually operate at relatively low pressures.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Целью настоящего изобретения является создание системы схемы, которая не использует сжигание в факеле и дополнительные установки для повторного сжатия или тому подобное.The aim of the present invention is to provide a circuit system that does not use flaring and additional installations for re-compression or the like.
Эта цель достигается за счет создания системы для кондиционирования газа, содержащей блок разделения, основанного на охлаждении расширением, содержащий детандер и сепаратор и выполненный с возможностью принятия входного потока, являющегося частью поступающего газового потока, блок стабилизации, содержащий ректификационную колонну и выполненный с возможностью принятия промежуточного потока из блока разделения, основанного на охлаждении расширением, и струйный насос, один вход которого соединен с верхним выходом ректификационной колонны, а второй вход предназначен для принятия входного потока, являющегося другой частью поступающего газового потока, причем выход струйного насоса соединен с блоком разделения для направления в него возвратного сырьевого потока.This goal is achieved by creating a gas conditioning system comprising a separation unit based on expansion cooling, comprising an expander and a separator and adapted to receive an inlet stream that is part of the incoming gas stream, a stabilization unit containing a distillation column and configured to accept an intermediate flow from the separation unit, based on expansion cooling, and a jet pump, one inlet of which is connected to the upper outlet of the distillation column it is, and the second input is designed to accept the input stream, which is another part of the incoming gas stream, and the output of the jet pump is connected to the separation unit for directing the return feed stream into it.
Предпочтительно, детандер блока разделения, основанного на охлаждении расширением, выполнен с возможностью такого расширения и адиабатического охлаждения входного потока, что по меньшей мере часть первоначально газообразных компонентов становятся перенасыщенными и образуют капельки жидкости в газообразной текучей среде, и сепаратор выполнен с возможностью принятия по меньшей мере части расширенного потока из детандер, причем сепаратор содержит по меньшей мере один разделительный резервуар, предназначенный для образования верхнего потока и нижнего потока.Preferably, the expander of the separation unit based on expansion cooling is configured to expand and adiabatically cool the inlet stream so that at least a portion of the initially gaseous components become supersaturated and form droplets of liquid in the gaseous fluid, and the separator is configured to accept at least part of the expanded flow from the expander, and the separator contains at least one separation tank designed to form the upper stream and the lower stream.
Предпочтительно, промежуточный поток из блока разделения, основанного на охлаждении расширением, представляет собой нижний поток.Preferably, the intermediate stream from the separation unit based on expansion cooling is a bottom stream.
Предпочтительно, блок стабилизации дополнительно содержит коагулятор и теплообменник, при этом коагулятор предназначен для принятия промежуточного потока и создания верхнего потока, который нагревается с помощью теплообменника перед направлением в ректификационную колонну.Preferably, the stabilization unit further comprises a coagulator and a heat exchanger, wherein the coagulator is designed to receive an intermediate stream and create an overhead stream that is heated by the heat exchanger before being sent to the distillation column.
Предпочтительно, ректификационная колонна выполнена с возможностью разделения по меньшей мере части промежуточного потока и создания фракционированного верхнего потока и фракционированного нижнего потока.Preferably, the distillation column is configured to separate at least a portion of the intermediate stream and create a fractionated overhead stream and a fractionated bottom stream.
Предпочтительно, давление возвратного сырьевого потока находится между давлением фракциони- 1 025118 рованного верхнего потока и входного потока и является равным или превышает давление в положении введения возвратного сырьевого потока.Preferably, the pressure of the return feed stream is between the pressure of the fractionated 1,025118 overhead stream and the inlet stream and is equal to or greater than the pressure in the insertion position of the return feed stream.
Предпочтительно, блок разделения, основанного на охлаждении расширением, содержит циклонный сепаратор для текучей среды или клапан Джоуля-Томсона и разделительный резервуар, заключающий в себе детандер и сепаратор.Preferably, the expansion cooling based separation unit comprises a cyclone fluid separator or a Joule-Thomson valve and a separation tank including an expander and a separator.
Предпочтительно, система дополнительно содержит компрессор для повышения давления возвратного сырьевого потока, при этом положение введения возвратного сырьевого потока находится по потоку до детандера.Preferably, the system further comprises a compressor for increasing the pressure of the return feed stream, wherein the position for introducing the return feed stream is upstream of the expander.
Предпочтительно, положение введения возвратного сырьевого потока находится на полпути к детандеру.Preferably, the introduction position of the return feed stream is halfway to the expander.
Предпочтительно, блок разделения, основанного на охлаждении расширением, содержит циклонный сепаратор для текучей среды, имеющий кожух, в котором размещен центральный корпус с образованием кольцевого зазора между внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью центрального корпуса и созданием сужающейся впускной секции для текучей среды, причем циклонный сепаратор для текучей среды предназначен для облегчения прохождения основного потока через сужающуюся впускную секцию, и центральный корпус содержит центральный выпускной канал, предназначенный для введения центрального потока в основной поток, причем центральный выпускной канал образует положение введения возвратного сырьевого потока.Preferably, the expansion cooling-based separation unit comprises a cyclone fluid separator having a casing in which the central housing is arranged to form an annular gap between the inner surface of the casing and the outer surface of the central housing and creating a tapering fluid inlet section, the cyclone separator for fluid is intended to facilitate the passage of the main stream through the tapering inlet section, and the Central housing contains a Central outlet a channel for introducing a Central stream into the main stream, and the Central exhaust channel forms the position of the introduction of the return feed stream.
Предпочтительно, положение введения возвратного сырьевого потока находится на разделительном резервуаре.Preferably, the introduction position of the return feed stream is located on a separation tank.
Предпочтительно, блок разделения, основанного на охлаждении расширением, содержит турбодетандер, реализующий детандер, разделительный резервуар, реализующий сепаратор, и компрессор, реализующий компрессор.Preferably, the expansion-based separation unit comprises a turbo-expander implementing an expander, a separation tank implementing the separator, and a compressor implementing the compressor.
Предпочтительно, положение введения возвратного сырьевого потока находится на впускном канале в разделительный резервуар.Preferably, the introduction position of the return feed stream is located at the inlet to the separation tank.
Предпочтительно, положение введения возвратного сырьевого потока находится по потоку после разделительного резервуара и по потоку до компрессора.Preferably, the introduction position of the return feed stream is downstream of the separation tank and downstream of the compressor.
Предпочтительно, система дополнительно содержащая блок предварительного разделения, содержащий по меньшей мере один разделительный резервуар и теплообменник и выполнен с возможностью принятия входящего газового потока, охлажденного в теплообменнике, и разделения входящего газового потока посредством по меньшей мере одного разделительного резервуара с образованием обогащенного газом выходного потока и обогащенного жидкостью выходного потока, причем обогащенный газом выходной поток является входном потоком.Preferably, the system further comprising a pre-separation unit comprising at least one separation tank and a heat exchanger and configured to receive an inlet gas stream cooled in the heat exchanger and separate the inlet gas stream by at least one separation tank to form a gas-rich outlet stream and a liquid enriched outlet stream, the gas enriched outlet stream being an inlet stream.
Указанная цель также достигается за счет создания способа кондиционирования газа с использованием системы, принимающей фракционированный верхний поток и часть входного потока, взятого по потоку до детандер, для объединения этих потоков в возвратный сырьевой поток, согласно которому подают входной поток в блок разделения, основанного на охлаждении расширением, в котором формируют промежуточный поток; подают промежуточный поток в ректификационную колонну блока стабилизации; создают в ректификационной колонне фракционированный верхний поток и фракционированный нижний поток; подают по меньшей мере часть фракционированного верхнего потока и часть входного потока, отобранную по потоку до детандера, в струйный насос для объединения двух указанных потоков в возвратный сырьевой поток; повторно из струйного насоса в блок разделения, основанного на охлаждении расширением, вводят возвратный сырьевой поток либо в детандер, либо по потоку до детандера, либо по потоку после детандера.This goal is also achieved by creating a method of conditioning the gas using a system that accepts a fractionated overhead stream and a portion of the inlet stream taken upstream of the expander to combine these streams into a return feed stream, according to which the inlet stream is fed to a cooling-based separation unit an extension in which an intermediate stream is formed; supplying an intermediate stream to a distillation column of a stabilization unit; create a fractionated upper stream and a fractionated lower stream in a distillation column; supplying at least a portion of the fractionated overhead stream and a portion of the inlet stream, taken downstream to the expander, to a jet pump to combine the two streams into a return feed stream; repeatedly from the jet pump to the separation unit, based on expansion cooling, the return feed stream is introduced either into the expander, or upstream to the expander, or downstream after the expander.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Ниже варианты изобретения описаны только в качестве примера со ссылкой на сопроводительные схематические чертежи, на которых соответствующие ссылочные позиции обозначают соответствующие части и на которых показано следующее:The following embodiments of the invention are described by way of example only with reference to the accompanying schematic drawings, in which corresponding reference numbers indicate corresponding parts and which show the following:
фиг. 1 схематически изображает систему согласно одному варианту исполнения; фиг. 2а-2б - блоки на основе охлаждения расширением; фиг. 3-6 - системы согласно вариантам исполнения.FIG. 1 schematically depicts a system according to one embodiment; FIG. 2a-2b — blocks based on expansion cooling; FIG. 3-6 - systems according to options for execution.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Представленные варианты исполнения включают в себя блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением. Этому блоку 200 разделения может предшествовать блок 100 предварительного разделения, и ниже по потоку относительно него может быть предусмотрен блок 300 стабилизации. Фиг. 1 показывает схематический вид такой разделительной системы, которая ниже будет описана более подробно.Presented embodiments include a separation unit 200 based on expansion cooling. This separation unit 200 may be preceded by a preliminary separation unit 100, and a stabilization unit 300 may be provided downstream of it. FIG. 1 shows a schematic view of such a separation system, which will be described in more detail below.
Принцип работы блока 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, базируется на быстром расширении текучей среды, которое сопровождается снижением давления и тем самым охлаждением и конденсацией первоначально газообразных компонентов, создающей капельки жидкости. Капельки жидкости могут быть отделены от остальной текучей среды. После расширения текучая среда может быть подвергнута повторному сжатию.The principle of operation of the separation unit 200, based on expansion cooling, is based on the rapid expansion of the fluid, which is accompanied by a decrease in pressure and thereby cooling and condensation of the initially gaseous components, creating droplets of liquid. Liquid droplets can be separated from the rest of the fluid. After expansion, the fluid may be re-compressed.
Такой блок 200 разделения может включать в себя детандер ЕХР, сепаратор §ЕР и, возможно, ком- 2 025118 прессор СОМ. В общем, блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, предназначен для принятия входного потока газообразной текучей среды, расширения и, тем самым, адиабатического охлаждения входного потока в детандере, чтобы по меньшей мере часть первоначально газообразных компонентов становилась перенасыщенной и конденсировалась с образованием капелек жидкости в газообразной текучей среде, принятия по меньшей мере части расширенного потока в сепараторе, содержащем по меньшей мере один разделительный резервуар, предназначенный для образования верхового потока и кубового потока, и повторного сжатия в компрессоре по меньшей мере части поступившего входного потока после расширения.Such a separation unit 200 may include an EXP expander, a §EP separator, and possibly a COM compressor. In general, expansion cooling-based separation unit 200 is designed to receive an input stream of gaseous fluid, expand, and thereby adiabatically cool the input stream in an expander, so that at least a portion of the initially gaseous components become supersaturated and condense to form liquid droplets in gaseous fluid, accepting at least a portion of the expanded flow in a separator containing at least one separation tank designed to the formation of the top stream and bottoms stream, and re-compression in the compressor at least part of the incoming input stream after expansion.
Разделительный резервуар может представлять собой резервуар для дегазации жидкости, например, такой как разделительный резервуар с гравитационным принципом действия, разделительный резервуар с фильтром или резервуар для центробежного разделения, или разделительный резервуар любого пригодного типа.The separation vessel may be a liquid degassing vessel, such as, for example, a gravitational separation vessel, a filter separation vessel or a centrifugal separation vessel, or any suitable type separation vessel.
Блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, может дополнительно включать в себя сепараторы, такие как разделительные резервуары и т.п. Детандер ЕХР, сепаратор 8ЕР и компрессор СОМ могут быть использованы различными путями, некоторые примеры которых будут приведены ниже с привлечением фиг. 2а-2б, соответственно показывающих циклонный сепаратор для текучей среды, альтернативный вариант циклонного сепаратора для текучей среды, турбодетандер-компрессор и редукционный клапан или клапан Джоуля-Томсона.The expansion cooling-based separation unit 200 may further include separators, such as separation tanks, and the like. The EXP expander, 8EP separator, and COM compressor can be used in various ways, some examples of which will be given below with reference to FIG. 2a-2b, respectively, showing a cyclone fluid separator, an alternative embodiment of a cyclone fluid separator, a turboexpander compressor, and a Joule-Thomson pressure reducing valve or valve.
Циклонный сепаратор Τν для текучей среды.Τν cyclone separator for fluid.
Извлечение газоконденсатных жидкостей из природного газа является обычной практикой в нефтяной и газовой промышленности. Указанные жидкости извлекают для создания дополнительной стоимости или ввиду определенных технических условий, которые должны быть соблюдены. Фиг. 2а схематически изображает циклонный сепаратор Τν для текучей среды, который может быть использован на блоки 200 разделения, основанного на охлаждении расширением.The recovery of gas condensate liquids from natural gas is a common practice in the oil and gas industry. These liquids are recovered to create added value or due to certain technical conditions that must be met. FIG. 2a schematically shows a cyclone fluid separator Τν that can be used on expansion cooling-based separation units 200.
Патентный документ νθ 03/029739А2 описывает циклонный сепаратор, включающий в себя трубчатую горловинную часть, в которой поток текучей среды ускоряется, возможно, до сверхзвуковой скорости и быстро охлаждается в результате адиабатического расширения. Быстрое охлаждение будет обусловливать конденсацию и/или затвердевание конденсируемых паров в потоке текучей среды с образованием мелких капелек или частиц. Если поток текучей среды представляет собой поток природного газа, выходящий из эксплуатационной скважины для добычи природного газа, то конденсируемые пары могут включать воду, углеводороды, диоксид углерода, сероводород и ртуть. Кроме того, эти сепараторы включают в себя сборный узел из завихряющих лопаток во впускной части выше по потоку относительно горловинной части, причем лопатка или лопатки наклонены или образуют спираль относительно центральной оси горловинной части для создания закручивающегося движения потока текучей среды внутри сепаратора. Центробежные силы, возбуждаемые закручивающимся движением в смеси текучей среды, будут вовлекать сконденсированные и/или затвердевшие компоненты с относительно высокой плотностью в вихревое перемещение к наружной периферии внутренней стороны горловинной части и расширяющейся выпускной секции, тогда как газообразные компоненты с относительно низкой плотностью сосредоточиваются вблизи центральной оси сепаратора.Patent Document νθ 03 / 029739A2 describes a cyclone separator including a tubular neck portion in which a fluid stream is accelerated, possibly to a supersonic speed, and is rapidly cooled as a result of adiabatic expansion. Rapid cooling will cause condensation and / or solidification of the condensed vapors in the fluid stream to form small droplets or particles. If the fluid stream is a natural gas stream leaving a production well for natural gas production, then the condensable vapors may include water, hydrocarbons, carbon dioxide, hydrogen sulfide and mercury. In addition, these separators include an assembly of swirl vanes in the inlet portion upstream of the neck portion, the blade or vanes tilted or spiraling about the central axis of the neck portion to create a swirling movement of the fluid flow inside the separator. Centrifugal forces excited by swirling movement in a fluid mixture will involve condensed and / or hardened relatively high density components in a swirl movement to the outer periphery of the inside of the neck portion and the expanding outlet section, while gaseous components with relatively low density are concentrated near the central axis separator.
Газообразные компоненты впоследствии выводятся из циклонного сепаратора через первичный центральный выпускной трубопровод, тогда как обогащенный конденсатами поток текучей среды выводят из циклонного сепаратора через вторичный выпускной канал, который размещен на наружном периметре расширяющейся выпускной секции. Более подробное описание циклонного сепаратора приведено ниже.The gaseous components are subsequently discharged from the cyclone separator through the primary central outlet, while the condensate-rich fluid stream is removed from the cyclone separator through a secondary outlet, which is located on the outer perimeter of the expanding outlet. A more detailed description of the cyclone separator is given below.
В качестве одного примера фиг. 2а изображает вид в продольном разрезе сепаратора для текучей среды, который также может быть назван как циклонный сепаратор, циклонный инерционный сепаратор, циклонный сепаратор для текучей среды.As one example of FIG. 2a is a longitudinal sectional view of a fluid separator, which may also be referred to as a cyclone separator, a cyclone inertial separator, a cyclone fluid separator.
На фиг. 2а показан циклонный инерционный сепаратор, который включает в себя вихревое впускное устройство, имеющее грушевидный центральный корпус 1, на котором смонтированы завихряющие лопатки 2 и которое расположено коаксиально с центральной осью I циклонного сепаратора внутри циклонного сепаратора так, чтобы создать кольцеобразный зазор 3 между центральным корпусом 1 и кожухом 20 сепаратора.In FIG. 2a shows a cyclone inertial separator, which includes a vortex inlet device having a pear-shaped central body 1, on which swirl blades 2 are mounted and which is located coaxially with the central axis I of the cyclone separator inside the cyclone separator so as to create an annular gap 3 between the central body 1 and casing 20 of the separator.
Ширину кольцеобразного зазора 3 выбирают так, что площадь поперечного сечения кольцеобразного зазора постепенно сокращается ниже по потоку относительно завихряющих лопаток 2, чтобы в процессе применения скорость течения текучей среды в кольцеобразном зазоре постепенно возрастала и достигала сверхзвуковой скорости в месте ниже по потоку относительно завихряющих лопаток 2.The width of the annular gap 3 is chosen so that the cross-sectional area of the annular gap gradually decreases downstream relative to the swirl blades 2, so that during application, the flow rate of the fluid in the annular gap gradually increases and reaches supersonic speed in the place downstream relative to the swirl blades 2.
Циклонный сепаратор для текучей среды дополнительно включает в себя трубчатую горловинную часть 4, из которой во время применения закручивающийся поток текучей среды выводится в расширяющуюся разделительную камеру 5 для текучей среды, которая оснащена центральным первичным выпускным трубопроводом 7 для газообразных компонентов и наружным вторичным выпускным трубопроводом 6 для текучей среды, обогащенной конденсируемыми компонентами. Центральный корпус 1 имеет, по существу, цилиндрическую удлиненную концевую секцию 8, на которой установлен сборный узел выпрямляющих поток лопастей 19. Центральный корпус 1 имеет наибольшую наружную ширину или диаметр 2Котах, который является большим, чем наименьшая внутренняя ширина или диаметр 2Кпт1П The cyclone fluid separator further includes a tubular neck portion 4, from which, during use, a swirling fluid stream is discharged into an expanding fluid separation chamber 5, which is equipped with a central primary outlet pipe 7 for gaseous components and an external secondary outlet pipe 6 for fluid enriched in condensable components. The central body 1 has a substantially cylindrical elongated end section 8 on which the assembly of the flow-straightening vanes 19 is mounted. The central body 1 has the largest external width or diameter 2K max , which is larger than the smallest internal width or diameter 2K PT1P
- 3 025118 диаметр 2Нотах, который является большим, чем наименьшая внутренняя ширина или диаметр 2К||т||| трубчатой горловинной части 4.- 3 025118 diameter of 2H max , which is larger than the smallest internal width or diameter of 2K || t ||| tubular neck portion 4.
Трубчатая горловинная часть 4 включает в себя часть кольцеобразного зазора 3, имеющую наименьшую площадь поперечного сечения. Максимальный диаметр центрального корпуса 1 является большим, чем минимальный диаметр трубчатой горловинной части 4.The tubular neck portion 4 includes a portion of an annular gap 3 having the smallest cross-sectional area. The maximum diameter of the central body 1 is larger than the minimum diameter of the tubular neck portion 4.
Ниже описаны разнообразные компоненты циклонного сепаратора, как показанного на фиг. 2а.The various components of the cyclone separator as shown in FIG. 2a.
Завихряющие лопатки 2, которые ориентированы под углом (α) относительно центральной оси I, создают циркуляцию потока текучей среды. Угол α может варьироваться между 20 и 60°. Затем поток текучей среды направляется в кольцеобразный зазор 3. Площадь поперечного сечения зазора определяется как _ 2) ^гппег /· Ааппи1из’ п(Нои1ег Н 1ГSwirl vanes 2, which are oriented at an angle (α) relative to the central axis I, circulate the fluid flow. Angle α can vary between 20 and 60 °. Then, the fluid flow is directed into the annulus 3. The cross sectional area of the gap is defined as 2 _) ^ gppeg / A · appi1iz 'n (H H oi1eg 1D
Два последних члена представляют собой наружный радиус и внутренний радиус кольцеобразного канала в выбранном месте. Средний радиус кольцеобразного зазора определяется какThe last two members are the outer radius and the inner radius of the annular channel at the selected location. The average radius of the annular gap is defined as
Т.е.а.Х | 1/2 (Н.- е 'Ie.X | 1/2 (N.- e '
При максимальном значении среднего радиуса Нтеап,тах поток текучей среды протекает между сборным узлом завихряющих лопаток 2 со скоростью и, причем лопатки отклоняют направление течения потока текучей среды пропорционально углу (α) отклонения, и так получаются тангенциальный компонент скорости, который равен υφ=υ·δίη(α), и аксиальный компонент скорости их=и-со8(а).At the maximum value of the average radius H teap , max , the fluid flow flows between the assembly of the swirling blades 2 with speed and, moreover, the blades deflect the flow direction of the fluid flow in proportion to the deviation angle (α), and so the tangential velocity component is obtained, which is equal to υ φ = υ · δίη (α), and the axial component of the velocity is x = u-co8 (a).
В кольцеобразном зазоре 3 ниже по потоку относительно завихряющих лопаток 2 закрученный поток текучей среды расширяется до высоких скоростей, причем средний радиус сечения кольцеобразного зазора постепенно сокращается от Нтеап,тах до Нтеап,т1п.The annulus 3 downstream of the swirl imparting vanes 2 swirled fluid stream is expanded to high velocities, wherein the mean radius of the cross section of the annular gap gradually narrowing from N TEAP, max to H TEAP, S1G.
Во время этого кольцеобразного расширения потока происходят два следующих процесса:During this annular expansion of the flow, the following two processes occur:
(1) тепло или энтальпия (й) потока снижается на величину Дй=-1/2 и2, тем самым обусловливая конденсацию тех компонентов потока, которые первыми достигают фазового равновесия, что приводит к закрученному эмульсионному режиму двухфазного потока, содержащего мелкие капельки или твердые частицы;(1) the heat or enthalpy (s) of the flow decreases by the value of Dj = -1 / 2 and 2 , thereby causing the condensation of those components of the flow that first reach phase equilibrium, which leads to a swirling emulsion regime of a two-phase flow containing small droplets or solid particles;
(2) тангенциальный компонент скорости υφ увеличивается обратно пропорционально среднему радиусу кольцеобразного зазора, главным образом в соответствии с уравнением υ φ υ φ ,ι μιιιηΙ · (Нтеап,тах/Нтеап,т1п).(2) the tangential component of the velocity υφ increases inversely with the average radius of the annular gap, mainly in accordance with the equation υ φ υ φ , ι μιιιηΙ · (H teap, max / H teap, m1n ) .
Это обусловливает резкое повышение центробежного ускорения (ас) частиц текучей среды, которое в конечном итоге будет составлять величину порядка ас= (υφThis leads to a sharp increase in the centrifugal acceleration (a c ) of the fluid particles, which will ultimately be of the order of ac = (υφ
).)
φ.Ι'ίΜΗΐ /Нтеап,т1п,φ.Ι'ίΜΗΐ / N theap, t1p,
В трубчатой горловинной части 4 может быть обеспечено дополнительное расширение до более высоких скоростей потока текучей среды, или может выдерживаться главным образом постоянная скорость. В первом случае непрерывно продолжается конденсация, и будет нарастать масса частиц. В последнем случае конденсация почти прекращается после определенного периода релаксации. В обоих случаях воздействие центробежных сил заставляет частицы перемещаться к наружному периметру сечения потока, смежному с внутренней стенкой кожуха 20 сепаратора, что называется зоной разделения. Период времени, в течение которого частицы перемещаются к этому наружному периметру сечения потока, определяет длину трубчатой горловинной части 4. Понятно, что частицы могут включать твердые или затвердевшие частицы.In the tubular neck portion 4, further expansion to higher fluid flow rates can be provided, or a substantially constant speed can be maintained. In the first case, condensation continues continuously, and the mass of particles will increase. In the latter case, condensation almost ceases after a certain period of relaxation. In both cases, the action of centrifugal forces causes the particles to move to the outer perimeter of the flow section adjacent to the inner wall of the separator casing 20, which is called the separation zone. The period of time during which the particles move to this outer perimeter of the flow section determines the length of the tubular neck portion 4. It is understood that the particles can include solid or solidified particles.
Ниже по потоку относительно трубчатой горловинной части 4 влажная текучая среда, обогащенная конденсируемыми компонентами, проявляет тенденцию концентрироваться вблизи внутренней поверхности расширяющейся разделительной камеры 5 для текучей среды, и сухая текучая среда с газообразными компонентами сосредоточивается на центральной оси I или вблизи нее, после чего влажная текучая среда, обогащенная конденсируемыми компонентами, выводится в наружный вторичный выпускной канал 6 для текучей среды через один паз или серию пазов, (микро) пористые участки, тогда как сухие газообразные компоненты выводятся в центральный первичный выпускной трубопровод 7 для текучей среды.Downstream of the relatively tubular neck portion 4, the wet fluid enriched in condensable components tends to concentrate near the inner surface of the expandable separation chamber 5 for the fluid, and the dry fluid with gaseous components concentrates on or near the central axis I, after which the wet fluid the medium enriched with condensable components is discharged into the external secondary fluid outlet 6 through a single groove or a series of grooves, (micro) pores true sections, while dry gaseous components are discharged into the central primary fluid outlet 7.
В расширяющемся первичном выпускном трубопроводе 7 для текучей среды поток текучей среды дополнительно затормаживается, чтобы остаточная кинетическая энергия преобразовалась в потенциальную энергию.In the expanding primary fluid outlet 7, the fluid stream is further braked so that the residual kinetic energy is converted to potential energy.
Расширяющийся первичный выпускной трубопровод может быть оснащен сборным узлом выпрямляющего течение устройства, таким как выпрямляющие течение лопасти 19, для утилизации энергии циркуляции.The expanding primary exhaust pipe may be equipped with an assembly for rectifying the flow of the device, such as rectifying the flow of the blade 19, to utilize the circulation energy.
Используемый термин текучая среда относится к жидкости, газу и их комбинации. Текучие среды также могут содержать твердые частицы.The term fluid is used to refer to a liquid, a gas, and combinations thereof. Fluids may also contain solid particles.
Завихряющие лопатки 2 могут быть заменены другими подходящими устройствами, придающими закручивающееся движение. Например, завихряющие лопатки 2 могут быть сформированы так, чтобы создавать приток текучей среды по касательной.Swirl vanes 2 can be replaced with other suitable devices that impart a twisting motion. For example, swirl vanes 2 can be formed so as to create a tangential flow of fluid.
Выпрямляющие течение лопасти 19 могут быть заменены другими подходящими устройствами,Rectifying blades 19 can be replaced by other suitable devices,
- 4 025118 выпрямляющими течение.- 4,025118 rectifying the current.
Циклонный сепаратор для текучей среды главным образом имеет вращательную симметрию относительно центральной оси I.The cyclone fluid separator mainly has rotational symmetry about the central axis I.
Следует подчеркнуть, что вышеописанный циклонный сепаратор представляет собой только пример, и описанные ниже варианты исполнения могут быть также использованы в циклонных сепараторах другого типа, таких как сепаратор, описанный со ссылкой на патентный документ АО 0023757.It should be emphasized that the cyclone separator described above is only an example, and the embodiments described below can also be used in other types of cyclone separators, such as the separator described with reference to patent document AO 0023757.
Циклонный сепаратор ТА для текучей среды, как описанный и показанный на фиг. 2а, может быть применен для высоконапорных потоков, т.е. давление непосредственно выше по потоку относительно центрального корпуса типично может составлять 100 бар (10 МПа).The cyclone fluid separator TA as described and shown in FIG. 2a can be applied to high pressure flows, i.e. the pressure immediately upstream of the central body may typically be 100 bar (10 MPa).
Циклонный сепаратор для текучей среды, показанный на фиг. 2а, может быть применен на блоке 200 разделения, основанного на охлаждении расширением.The cyclone fluid separator shown in FIG. 2a may be applied to an expansion cooling unit 200.
Детандер ЕХР может быть образован кольцеобразным зазором 3 ниже по потоку относительно завихряющих лопаток 2 вплоть до расширяющейся разделительной камеры 5 для текучей среды, включая трубчатую горловинную часть 4. Сепаратор 8ЕР может быть сформирован разделительной камерой 5 для текучей среды. Компрессор СОМ может быть сформирован наружным вторичным выпускным каналом 6 для текучей среды и центральным первичным выпускным каналом 7 для текучей среды. Эти части схематически изображены на фиг. 2а.The expander can be formed by an annular gap 3 downstream of the swirl blades 2 up to the expanding separation chamber 5 for the fluid, including the tubular neck portion 4. The separator 8EP can be formed by a separation chamber 5 for the fluid. The COM compressor may be formed by an external secondary fluid outlet 6 and a central primary fluid outlet 7. These parts are shown schematically in FIG. 2a.
Циклонный сепаратор ТА' для текучей среды с дополнительным центральным потоком.Cyclonic fluid separator TA 'with additional central flow.
Фиг. 2Ь схематически изображает альтернативный циклонный сепаратор ТА для текучей среды, который может быть применен на блоки 200 разделения, основанного на охлаждении расширением.FIG. 2b schematically depicts an alternative cyclone fluid separator TA that can be applied to expansion cooling separation units 200.
Фиг. 2Ь показывает вид поперечного сечения сепаратора для текучей среды согласно одному варианту исполнения. Для обозначения таких же, как выше, деталей использованы одинаковые ссылочные позиции. Использован грушевидный центральный корпус 10, на котором смонтированы завихряющие лопатки 2. Центральный корпус 10 размещен коаксиально центральной оси I сепаратора для текучей среды внутри сепаратора так, что между центральным корпусом 10 и сепаратором создан кольцеобразный зазор 3. Поток текучей среды, поступающий в сепаратор для текучей среды через этот кольцеобразный зазор, называется основным потоком. Сепаратор для текучей среды дополнительно включает в себя трубчатую горловинную часть 4, расширяющуюся разделительную камеру 5 для текучей среды, которая оснащена центральным первичным выпускным каналом 7 для газообразных компонентов, и наружным вторичным выпускным каналом 6 для текучей среды, обогащенной конденсируемыми компонентами.FIG. 2b shows a cross-sectional view of a fluid separator according to one embodiment. The same reference numbers are used to indicate the same parts as above. A pear-shaped central body 10 is used on which swirl blades are mounted 2. The central body 10 is arranged coaxially with the central axis I of the fluid separator inside the separator so that an annular gap 3 is created between the central body 10 and the separator. The fluid flow entering the fluid separator media through this annular gap is called the main flow. The fluid separator further includes a tubular neck portion 4, an expanding fluid separation chamber 5, which is equipped with a central primary outlet 7 for gaseous components, and an external secondary fluid outlet 6, enriched with condensable components.
Согласно этому варианту исполнения центральный корпус 10 не включает в себя, по существу, цилиндрическую удлиненную концевую секцию 8, как на фиг. 2а. Вместо нее центральный корпус 10 включает в себя центральный выпускной канал 13. Центральный выпускной канал 13 размещен на стороне ниже по потоку относительно центрального корпуса 10 и направлен в сторону горловинной части 4. Положение и направление центрального выпускного канала 13, по существу, совпадают с центральной осью I. Центральный выпускной канал 13 предназначен для введения центрального потока в циклонный сепаратор 1 для текучей среды.According to this embodiment, the central body 10 does not include a substantially cylindrical elongated end section 8, as in FIG. 2a. Instead, the central body 10 includes a central outlet channel 13. The central outlet channel 13 is located on the downstream side relative to the central body 10 and is directed toward the neck portion 4. The position and direction of the central outlet channel 13 substantially coincide with the central axis I. The central outlet channel 13 is for introducing a central stream into the cyclone fluid separator 1.
Таким образом, согласно этому варианту исполнения представлен сепаратор для текучей среды, включающий в себя горловинную часть 4, размещенную между сужающейся впускной секцией для текучей среды и расширяющейся выпускной секцией для текучей среды, причем расширяющаяся выпускная секция для текучей среды включает в себя внутренний первичный выпускной канал 7 для текучей среды, обедненной конденсируемыми компонентами, и наружный вторичный выпускной канал 6 для текучей среды, обогащенной конденсируемыми компонентами, и центральный корпус 10, размещенный выше по потоку относительно горловинной части 4 во впускной секции для текучей среды и расположенный, по существу, коаксиально центральной оси I сепаратора для текучей среды, причем сепаратор для текучей среды предназначен для облегчения течения основного потока через сужающуюся впускную секцию для текучей среды и горловинную часть 4 в сторону расширяющейся выпускной секции для текучей среды, причем центральный корпус 10 включает в себя центральный выпускной канал 13, направленный в сторону трубчатой горловинной части 4 и предназначенный для введения центрального потока в сторону горловинной части 4. Центральный выпускной канал 13 размещен выше по потоку относительно горловиной части 4.Thus, according to this embodiment, a fluid separator is provided comprising a neck portion 4 located between a tapering fluid inlet section and an expanding fluid outlet section, wherein the expanding fluid outlet section includes an internal primary outlet 7 for a fluid depleted in condensable components, and an external secondary outlet 6 for a fluid enriched in condensable components, and a central housing 1 0 located upstream of the neck portion 4 in the fluid inlet section and disposed substantially coaxially with the central axis I of the fluid separator, the fluid separator being designed to facilitate the flow of the main stream through the tapering fluid inlet section and neck portion 4 toward an expanding fluid outlet section, the central body 10 including a central exhaust channel 13 directed toward the tubular neck portion 4, etc. dnaznachenny for introducing a central flow towards the throat portion 4. The central outlet channel 13 situated upstream of the neck part 4.
Канал 12 может быть использован для направления потока текучей среды в центральный выпускной канал 13.The channel 12 can be used to direct the flow of fluid into the Central outlet channel 13.
При применении центральный поток, по существу, совпадает с центральной осью I и окружен основным потоком. Центральный поток может представлять собой закрученный поток.In use, the central stream substantially coincides with the central axis I and is surrounded by the main stream. The central stream may be a swirling stream.
Центральный поток текучей среды, созданный центральным выпускном каналом 13, обеспечивает стабильность основного потока на всем протяжении сепаратора ТА' для текучей среды. Центральный поток играет роль, подобную, по существу, цилиндрической удлиненной концевой секции 8, описанной выше с привлечением фиг. 2а, в том плане, что центральный поток предотвращает нарушение вихревого движения на центральной оси основного потока.The central fluid stream created by the central outlet channel 13 ensures the stability of the main stream throughout the fluid separator TA '. The central flow plays a role similar to the substantially cylindrical elongated end section 8 described above with reference to FIG. 2a, in the sense that the central flow prevents disturbance of the vortex movement on the central axis of the main flow.
Поскольку центральный поток не является жестким объектом (как концевая секция 8) и движется в том же направлении, что и основной поток, трение между центральным потоком и основным потокомSince the central stream is not a rigid object (like end section 8) and moves in the same direction as the main stream, friction between the central stream and the main stream
- 5 025118 является относительно низким. Это увеличивает производительность сепаратора для текучей среды.- 5,025,118 is relatively low. This increases the performance of the fluid separator.
Согласно одному варианту исполнения сепаратор для текучей среды включает в себя завихряющее устройство 2 для создания закрученного движения основного потока, по меньшей мере, внутри части сепаратора Т^' для текучей среды. Примером такого завихряющего устройства являются завихряющие лопатки 2, показанные на фиг. 2Ь и описанные выше с привлечением фиг. 2а.According to one embodiment, the fluid separator includes a swirl device 2 for creating a swirling movement of the main stream, at least within the part of the fluid separator T ^ '. An example of such a swirl device is swirl vanes 2 shown in FIG. 2b and described above with reference to FIG. 2a.
Центральный корпус 1 может иметь, по существу, круглую форму по направлению поперек оси и выше по потоку относительно завихряющего устройства 2 включает носовую секцию, диаметр которой постепенно увеличивается так, что степень увеличения диаметра постепенно снижается по направлению ниже по потоку, и центральный корпус 10 ниже по потоку относительно завихряющего устройства дополнительно включает в себя секцию, диаметр которой постепенно сокращается по направлению ниже по потоку. Это показано на фиг. 2Ь, изображающей, по существу, грушевидный центральный корпус 10.The central body 1 may have a substantially circular shape in the direction transverse to the axis and upstream of the swirl device 2 and includes a nose section whose diameter is gradually increased so that the degree of increase in diameter gradually decreases in the downstream direction, and the central body 10 is lower downstream of the swirl device further includes a section whose diameter is gradually reduced in the downstream direction. This is shown in FIG. 2b, depicting a substantially pear-shaped central body 10.
Сепаратор Т^' для текучей среды может включать в себя кожух 20, в котором центральный корпус 10 размещен так, что между внутренней поверхностью кожуха 20 и наружной поверхностью центрального корпуса 10 создан кольцеобразный зазор 3.The fluid separator T ^ 'may include a housing 20 in which the central housing 10 is arranged such that an annular gap 3 is created between the inner surface of the housing 20 and the outer surface of the central housing 10.
Сепаратор Т^' для текучей среды может включать в себя центральный выпускной канал 13, который имеет завихряющее устройство для создания закручивающегося движения центрального потока внутри по меньшей мере части сепаратора для текучей среды (не показано). Завихрение, приданное центральному потоку, может быть меньшим, чем завихрение основного потока (т.е. с меньшим числом оборотов в секунду или меньшим числом оборотов в расчете на расстояние по пути в направлении центральной оси I, чтобы не происходило разрушения вихревого движения центрального потока). Приданием закручивающегося движения центральному потоку сокращают градиент скорости в тангенциальном направлении между центральным потоком и основным потоком.The fluid separator T ^ 'may include a central outlet 13, which has a swirl device to create a swirling movement of the central stream within at least a portion of the fluid separator (not shown). The turbulence imparted to the central flow may be less than the turbulence of the main flow (i.e., with fewer revolutions per second or fewer revolutions per distance along the path in the direction of the central axis I, so that the vortex motion of the central flow does not break) . By imparting a swirling motion to the central stream, the velocity gradient is reduced tangentially between the central stream and the main stream.
Например, входная скорость в осевом (то есть продольном) направлении центрального потока является относительно низкой, типично 20 м/с, и 0-20 м/с в тангенциальном направлении, в то время как в этой точке скорость основного потока является высокой, даже, возможно, по-прежнему дозвуковой, например, 250 м/с в осевом направлении и 100 м/с по касательной. Однако основной поток в этой точке уже может быть сверхзвуковым.For example, the input velocity in the axial (i.e. longitudinal) direction of the central flow is relatively low, typically 20 m / s, and 0-20 m / s in the tangential direction, while at this point the main flow velocity is high, even, possibly still subsonic, for example, 250 m / s in the axial direction and 100 m / s in the tangent. However, the main flow at this point may already be supersonic.
Поэтому количество движения центрального потока будет стимулироваться наружным основным потоком как в осевом, так и в тангенциальном направлении (подобно принципу действия струйного насоса/газового эжектора). Функция концевой секции 8 (т.е. предотвращение дополнительного тангенциального ускорения, вызывающего разрушение вихря) заменяется газообразным центральным потоком. Вместо обусловленного трением рассеяния импульса на границе удлиненного концевого участка 8 используют (т.е. переносят) часть количества движения основного потока для стимулирования центрального газового потока.Therefore, the amount of movement of the central stream will be stimulated by the external main stream both in the axial and in the tangential direction (similar to the principle of the jet pump / gas ejector). The function of the end section 8 (i.e., the prevention of additional tangential acceleration causing the destruction of the vortex) is replaced by a gaseous central stream. Instead of the friction-induced scattering of the pulse at the boundary of the elongated end portion 8, part of the momentum of the main stream is used (i.e. transferred) to stimulate the central gas stream.
Между кожухом 20 и центральным корпусом 10 для крепления центрального корпуса 10 может быть расположен ряд перекладин 21. Перекладины 21 могут быть размещены выше по потоку относительно завихряющего устройства 2, чтобы перекладины 21 оказывали меньшее влияние на основной поток. Согласно одному альтернативному варианту завихряющее устройство 2 и перекладины 21 объединены в единую цельную деталь. Кроме того, одна или более перекладин 21 могут быть пустотелыми и соединенными с проточным каналом 12 в качестве направляющей потока к центральному выпускному каналу 13.Between the casing 20 and the central body 10 for attaching the central body 10, a series of bars 21 can be arranged. The bars 21 can be placed upstream of the swirl device 2 so that the bars 21 have less impact on the main flow. According to one alternative embodiment, the swirl device 2 and the crossbeams 21 are combined into a single integral part. In addition, one or more rungs 21 can be hollow and connected to the flow channel 12 as a flow guide to the central outlet channel 13.
На фиг. 2Ь изображены три символа давления: Р0, Р1 и Р2. Р0 представляет давление выше по потоку относительно центрального корпуса 10 и типично может составлять величину порядка 100 бар (10 МПа). Р1 представляет давление в положении центрального выпускного канала 13 и типично может быть на 50-70% ниже, чем Р0. Р2 представляет давление в положении вторичного выпускного трубопровода 6 и типично может быть на 25-50% ниже, чем входное давление Р0. Будет понятно, что значения давлений Р0, Р1 и Р2 могут варьироваться в зависимости от давления, подводимого к сепаратору Т^' для текучей среды, и реальной формы сепаратора Т^' для текучей среды и центрального корпуса 10. Однако обычно соблюдается следующее соотношение: Р0>Р2>Р1.In FIG. 2b shows three pressure symbols: P0, P1 and P2. P0 represents upstream pressure relative to the central body 10 and can typically be of the order of 100 bar (10 MPa). P1 represents the pressure in the position of the central outlet channel 13 and typically may be 50-70% lower than P0. P2 represents the pressure in the position of the secondary exhaust pipe 6 and typically may be 25-50% lower than the inlet pressure P0. It will be understood that the pressures P0, P1 and P2 may vary depending on the pressure supplied to the separator T ^ 'for the fluid and the actual shape of the separator T ^' for the fluid and the central housing 10. However, the following relationship is usually observed: P0 > P2> P1.
Таким образом, в процессе применения центральный выпускной канал 13 находится при первом давлении Р1 (т.е. пространство, в которое центральный выпускной канал 13 подает центральный поток, находится при первом давлении Р1), и вторичный выпускной канал 6 находится при втором давлении Р2, причем первое давление Р1 является более низким, чем второе давление Р2. Текучая среда, подводимая через центральный выпускной канал 13, типично имеет более высокое давление, чем первое давление Р1, для обеспечения равномерного течения.Thus, in the process of application, the central outlet channel 13 is at the first pressure P1 (i.e., the space into which the central outlet channel 13 supplies the central stream is at the first pressure P1), and the secondary outlet channel 6 is at the second pressure P2, wherein the first pressure P1 is lower than the second pressure P2. The fluid supplied through the central outlet channel 13 typically has a higher pressure than the first pressure P1 to ensure uniform flow.
Как описано с привлечением фиг. 2а, на удлиненной концевой секции 8 расположены выравнивающие поток лопасти 19. Однако в описываемых здесь вариантах исполнения удлиненная концевая секция 8 отсутствует. Поэтому может быть предусмотрено выравнивающее поток устройство 19', такое как выравнивающие поток лопасти, которое устанавливают на обшивке 14 диффузора или корпусе 18 диффузора (как показано на фиг. 2Ь). Более подробное описание приведено в патентной заявке РСТ/НЪ2008/050172 .As described with reference to FIG. 2a, flow equalizing vanes 19 are located on the elongated end section 8. However, in the embodiments described here, the elongated end section 8 is absent. Therefore, a flow-leveling device 19 ′ may be provided, such as flow-leveling vanes, which are mounted on the diffuser skin 14 or the diffuser body 18 (as shown in FIG. 2b). A more detailed description is given in patent application PCT / H2008 / 050172.
Таким образом, создан способ разделения смеси текучей среды с использованием сепаратора дляThus, a method for separating a fluid mixture using a separator for
- 6 025118 текучей среды, как описанного выше. Способ может включать в себя подачу первой текучей среды с образованием основного потока, подачу второй текучей среды с образованием центрального потока.- 6,025,118 fluid, as described above. The method may include supplying a first fluid to form a main stream, supplying a second fluid to form a central stream.
Циклонный сепаратор ΤΨ' для текучей среды, описанный с привлечением фиг. 2Ъ, может быть использован на блоки 200 разделения, основанного на охлаждении расширением.The cyclone fluid separator ΤΨ 'described with reference to FIG. 2b can be used on expansion cooling units 200.
Детандер ЕХР может быть образован кольцеобразным зазором 3 ниже по потоку относительно завихряющих лопаток 2 вплоть до расширяющейся разделительной камеры 5 для текучей среды, включая трубчатую горловинную часть 4. Сепаратор 8ЕР может быть сформирован разделительной камерой 5 для текучей среды. Компрессор СОМ может быть сформирован наружным вторичным выпускным каналом 6 для текучей среды и центральным первичным выпускным каналом 7 для текучей среды.The expander can be formed by an annular gap 3 downstream of the swirl blades 2 up to the expanding separation chamber 5 for the fluid, including the tubular neck portion 4. The separator 8EP can be formed by a separation chamber 5 for the fluid. The COM compressor may be formed by an external secondary fluid outlet 6 and a central primary fluid outlet 7.
Циклонный сепаратор Т^' для текучей среды с дополнительным центральным потоком, описанный с привлечением фиг. 2Ъ, представляет собой только пример, и другое подобное устройство также может быть применено для функционирования в качестве циклонного сепаратора для текучей среды с дополнительным центральным потоком, такое как устройство, описанное в международной патентной заявке \УО 2009/028987.The cyclonic separator T ^ 'for a fluid with an additional central flow described with reference to FIG. 2b is just an example, and another similar device can also be used to function as a cyclone fluid separator with an additional central stream, such as the device described in international patent application \ UO 2009/028987.
Турбодетандер-компрессор ТЕС.TEC turboexpander compressor.
Фиг. 2с схематически изображает турбодетандер-компрессор ТЕС, который может быть использован на блоки 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, в качестве одной альтернативы вышеописанным циклонным сепараторам Т^' для текучей среды.FIG. 2c schematically depicts a TEC turbo-expander compressor that can be used on expansion cooling-based separation units 200, as one alternative to the above described T ^ 'cyclone fluid separators.
Турбодетандер-компрессор ТЕС может включать турбодетандер ТЕ, предназначенный для принятия входного потока 61. Турбодетандер ТЕ может быть скомпонован с радиальным или аксиальным течением, с помощью которого высоконапорный входной поток 61 расширяется, образуя расширенный поток 62. Турбодетандер ТЕ может включать в себя турбинный ротор, который приводится в движение расширяющимся входным потоком 61. Созданная энергия может быть передана на компрессор ТС для привода компрессора ТС, как будет разъяснено ниже.The TEC turbo-expander compressor may include a TE turbo-expander for receiving inlet 61. The TE turbo-expander can be configured with a radial or axial flow, by which the high-pressure inlet 61 expands to form an expanded flow 62. The TE turbo-expander can include a turbine rotor, which is driven by the expanding input stream 61. The generated energy can be transferred to the compressor of the vehicle to drive the compressor of the vehicle, as will be explained below.
Поскольку энергию получают от расширяющегося входного потока 61, и расширение представляет собой изоэнтропийный процесс (т.е. процесс с почти постоянной энтропией), расширенный поток 62, который находится при более низком давлении, чем входной поток 61, также имеет более низкую температуру, чем входной поток 61, например -50°С или ниже. Это обусловливает конденсацию и образование капелек жидкости.Since energy is obtained from the expanding inlet stream 61, and the expansion is an isentropic process (i.e., a process with almost constant entropy), the expanded stream 62, which is at a lower pressure than the inlet stream 61, also has a lower temperature than the input stream 61, for example -50 ° C or lower. This causes condensation and the formation of droplets of liquid.
Расширенный поток 62 передают на разделительный резервуар У4, например резервуар У4 для низкотемпературного разделения. Капельки жидкости, которые сформировались, будут главным образом извлечены в донной части разделительного резервуара У4 и образуют выходной поток 64, обогащенный жидкостью. Прочие компоненты будут формировать обогащенный газом выходной поток 63, который выводят из верхней части разделительного резервуара У4.The expanded stream 62 is transferred to a separation tank U4, for example a reservoir U4 for low temperature separation. The droplets of liquid that have formed will be mainly removed in the bottom of the separation tank U4 and form an outlet stream 64 enriched in liquid. Other components will form a gas-rich outlet stream 63, which is discharged from the upper part of the separation tank U4.
Этот обогащенный газом выходной поток 63 подают в компрессор ТС. Будет понятно, что могут быть использованы компрессоры многих типов.This gas enriched outlet stream 63 is fed to a compressor TC. It will be understood that many types of compressors can be used.
Компрессор ТС предназначен для повышения давления обогащенного газом выходного потока 63 с образованием повторно сжатого выходного потока 65. Опять же, соблюдается следующее соотношение: Р0'>Р2'>Р1', где Р0' представляет давление входного потока 61, Р1' представляет давление расширенного потока 62, и Р2' представляет давление выходного потока 65, как обозначено на фиг. 2с.The compressor TC is designed to increase the pressure of the gas-enriched outlet stream 63 with the formation of a re-compressed outlet stream 65. Again, the following relation is observed: P0 '> P2'> P1 ', where P0' represents the pressure of the inlet stream 61, P1 'represents the pressure of the expanded stream 62, and P2 'represents the pressure of the outlet stream 65, as indicated in FIG. 2s
Согласно примеру, приведенному на фиг. 2с, компрессор ТС находится в соединении с детандером ТЕ через вал 8Н. Вал 8Н используют для привода компрессора ТС с использованием работы, полученной от входного потока 61 с помощью турбодетандера ТЕ. В процессе применения вал 8Н может вращаться. Конечно, передача энергии может быть достигнута любым подходящим путем, возможно, без вала 8Н. Передача энергии может быть обеспечена электрическим путем.According to the example of FIG. 2c, the TC compressor is connected to the TE expander through an 8H shaft. The shaft 8H is used to drive the compressor of the vehicle using the work received from the input stream 61 using a TE turboexpander. During application, the shaft 8H can rotate. Of course, energy transfer can be achieved in any suitable way, possibly without an 8H shaft. Power transmission can be provided by electrical means.
Турбодетандер-компрессор ТЕС, показанный на фиг. 2с, может быть использован на блоки 200 разделения, основанного на охлаждении расширением.The TEC turbo-expander compressor shown in FIG. 2c, may be used on expansion cooling units 200.
Детандер ЕХР может быть сформирован турбодетандером ТЕ. Сепаратор 8ЕР может быть сформирован разделительным резервуаром У4. Компрессор СОМ может быть сформирован компрессором ТС. Эти части схематически изображены на фиг. 2с.An expander can be formed by a TE turboexpander. The separator 8EP can be formed by a separation tank U4. The COM compressor can be formed by the TC compressor. These parts are shown schematically in FIG. 2s
Клапан Джоуля-Томсона.Joule-Thomson valve.
Фиг. 26 схематически изображает клапан Джоуля-Томсона, который может быть использован на блоки 200 разделения, основанного на охлаждении расширением. Квалифицированному специалисту известны многие различные клапаны Джоуля-Томсона. Один пример клапана Джоуля-Томсона приведен на фиг. 26, схематически изображающей традиционный клапан с сетчатым затвором для работ с регулированием течения, как поставляемый фирмой Мокуе16 Уакск В.У., в котором поток текучей среды дросселируют через перфорированную втулку или клетку 23, которая соединена с корпусом 22 клапана поршневого типа.FIG. 26 schematically illustrates a Joule-Thomson valve that can be used on expansion cooling-based separation units 200. The skilled artisan knows many different Joule-Thomson valves. One example of a Joule-Thomson valve is shown in FIG. 26, which schematically depicts a conventional mesh valve for flow control, as supplied by Mokue16 Wack W.U., in which a fluid stream is throttled through a perforated sleeve or cage 23 that is connected to a piston-type valve body 22.
Общеупотребительный дроссельный клапан фирмы Мокуе16, показанный на фиг. 26, включает в себя кожух 21 клапана, в котором корпус 22 поршневого типа размещен с возможностью скольжения и будучи связан с перфорированной втулкой 23 так, что при вращении зубчатого колеса 24 на оси 25 клапана зубчатый поршневой шток 26 заставляет корпус 22 совершать возвратно-поступательное движениеThe common Mokue butterfly valve 16 shown in FIG. 26 includes a valve housing 21 in which the piston-type housing 22 is slidably mounted and connected to the perforated sleeve 23 so that when the gear 24 is rotated on the valve axis 25, the piston piston rod 26 causes the housing 22 to reciprocate
- 7 025118 в выходном канале 27 для текучей среды, как иллюстрируется стрелкой 28. Клапан имеет выходной канал 29 для текучей среды, который имеет кольцеобразную секцию 29А ниже по потоку, которая может охватывать поршень 22 и/или перфорированную втулку 23, и поток текучей среды, который при этом может протекать от входного канала 29 для текучей среды в выходной канал 27 для текучей среды, регулируется осевым положением корпуса 22 относительно присоединенной к нему перфорированной втулки 23.- 7,025,118 in the fluid outlet 27, as illustrated by arrow 28. The valve has a fluid outlet 29 that has an annular section 29A downstream that may span the piston 22 and / or perforated sleeve 23 and the fluid stream , which may then flow from the fluid inlet 29 to the fluid outlet 27, is controlled by the axial position of the housing 22 relative to the perforated sleeve 23 connected thereto.
Традиционная втулка 23 включает в себя перфорации 30 пазы или отверстия которые имеют радиальную ориентацию, т.е. перпендикулярно цилиндрической поверхности втулки 23. Смещением поршня 22 во втулке 23 в осевом направлении можно регулировать проходное сечение потока.A conventional sleeve 23 includes perforations 30 with grooves or holes that have a radial orientation, i.e. perpendicular to the cylindrical surface of the sleeve 23. By displacing the piston 22 in the sleeve 23 in the axial direction, the flow passage can be adjusted.
Возможны такие варианты этого клапана, что, например, имеющееся свободное давление для изоэнтальпийного расширения может быть использовано для создания закручивающегося потока приданием специфической геометрической формы запорному устройству клапана и/или штоку клапана. Кинетическая энергия затем рассеивается главным образом в результате гашения завихрений вдоль длины трубы, протяженной ниже по потоку относительно клапана. Закручивающийся поток может быть создан с помощью перфораций 30, которые имеют тангенциальный компонент относительно центральной оси корпуса втулки 23.Variants of this valve are possible such that, for example, the available free pressure for isoenthalpic expansion can be used to create a swirling flow by imparting a specific geometric shape to the valve closure device and / or valve stem. Kinetic energy is then dissipated mainly as a result of quenching the vortices along the length of the pipe, extended downstream of the valve. Swirling flow can be created using perforations 30, which have a tangential component relative to the Central axis of the housing of the sleeve 23.
Ниже по потоку относительно выпускного канала 27 для текучей среды может быть размещен сепаратор 8ЕР, например, сформированный разделительным резервуаром У3, таким как низкотемпературный сепаратор или гидратный сепаратор.Downstream of the fluid outlet 27, a separator 8EP, for example, formed by a separation tank U3, such as a low temperature separator or a hydrated separator, can be placed.
Конечно, могут быть также применены клапаны Джоуля-Томсона других типов.Of course, other types of Joule-Thomson valves may also be used.
В общем, клапан Джоуля-Томсона включает в себя детандер ЕХР (сформированный перфорациями 30 на фиг. 26), за которым может следовать сепаратор 8ЕР (например, сформированный разделительным резервуаром У3).In general, the Joule-Thomson valve includes an EXP expander (formed by perforations 30 in FIG. 26), which may be followed by a separator 8EP (for example, formed by a separation tank U3).
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
Варианты осуществления изобретения, представленные ниже с привлечением фиг. 1, 3 и 4, показывают технологическую схему для регулирования точки росы углеводородов, основанную на технологии охлаждения расширением, тем самым с использованием блоки 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, например, с использованием турбодетандера-компрессора ТЕС, клапана ДжоуляТомсона или циклонного сепаратора Т^, Т^', как описанных выше с привлечением фиг. 2а-26Embodiments of the invention presented below with reference to FIG. 1, 3 and 4, show a flow chart for controlling the dew point of hydrocarbons based on expansion cooling technology, thereby using expansion separation blocks 200 based on expansion cooling, for example, using a TEC turbo-expander compressor, a Joule-Thomson valve, or a T ^ cyclone separator , T ^ ', as described above with reference to FIG. 2a-26
Эти варианты исполнения описывают схему регулирования точки росы углеводородов, включающую в себя блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, и блок 300 стабилизации. Выше по потоку относительно блока 200 разделения может быть предусмотрен блок 100 предварительного разделения, пример которого будет описан первым.These embodiments describe a hydrocarbon dew point control circuit including an expansion cooling separation unit 200 and a stabilization unit 300. Upstream of the separation unit 200, a preliminary separation unit 100 may be provided, an example of which will be described first.
В вариантах исполнения используют блок разделения, основанного на охлаждении расширением, возможно, включающую блок повторного сжатия. В некоторых вариантах исполнения блок повторного сжатия может отсутствовать, как в случае, где технологическая схема для регулирования точки росы углеводородов основывается только на технологии расширения с использованием клапана ДжоуляТомпсона. Блок повторного сжатия также может быть встроен изначально, например, в случае, где применяют циклонный сепаратор Т^, Т^', как описанный выше.Embodiments use a separation unit based on expansion cooling, optionally including a re-compression unit. In some embodiments, a re-compression unit may not be present, as is the case where the process flow for controlling the dew point of hydrocarbons is based only on expansion technology using a Joule-Thompson valve. The re-compression unit can also be built in initially, for example, in the case where a cyclone separator T ^, T ^ 'is used, as described above.
Блок 100 предварительного разделения.Block 100 preliminary separation.
Может быть предусмотрен блок 100 предварительного разделения, включающий в себя первый разделительный резервуар У1, теплообменник НЕ1 и второй разделительный резервуар У2. Блок 100 предварительного разделения предназначен для принятия входного потока II для предварительного разделения, который может представлять собой поступающий газовый поток, включающий в себя углеводороды. Примеры такой блока 100 предварительного разделения схематически изображены на фиг. 3-6 и более схематично на фиг. 1.A pre-separation unit 100 may be provided, including a first separation tank U1, a heat exchanger HE1, and a second separation tank U2. The pre-separation unit 100 is designed to accept an input stream II for pre-separation, which may be an incoming gas stream including hydrocarbons. Examples of such a pre-separation unit 100 are shown schematically in FIG. 3-6 and more schematically in FIG. one.
В общем, блок 100 предварительного разделения может быть предназначен для принятия газового потока, также называемого входным потоком II, для предварительного разделения, который охлаждают, например, с использованием первого теплообменника НЕ1. Первый теплообменник НЕ1 может быть газо-газовым теплообменником, в котором для охлаждения используют относительно холодный выводимый газ. Могут быть также применены другие охлаждающие устройства или комбинации охлаждающих устройств, например воздухоохладитель, пропановый холодильник, газожидкостный теплообменник.In general, the pre-separation unit 100 may be designed to receive a gas stream, also called inlet stream II, for pre-separation, which is cooled, for example, using a first heat exchanger HE1. The first heat exchanger HE1 may be a gas-gas heat exchanger in which a relatively cold exhaust gas is used for cooling. Other cooling devices or combinations of cooling devices, for example an air cooler, a propane refrigerator, a gas-liquid heat exchanger, can also be used.
Входной поток II для предварительного разделения соединен с первым разделительным резервуаром У1, который может представлять собой сепаратор гравитационного принципа действия или разделительный резервуар любого другого пригодного типа. Первый разделительный резервуар У1 образует первый выходной поток Ь1, обогащенный жидкостью, и первый выходной поток С1, обогащенный газом. Первый разделительный резервуар У1 главным образом используют для разделения свободных жидкостей.The input stream II for preliminary separation is connected to the first separation tank U1, which may be a gravitational principle separator or a separation tank of any other suitable type. The first separation tank U1 forms a first liquid-rich outlet stream L1 and a first gas-rich outlet stream C1. The first separation tank U1 is mainly used to separate free liquids.
Первый обогащенный газом выходной поток 01 направляют через теплообменник НЕ1 и вводят во второй разделительный резервуар У2, который может представлять собой сепаратор гравитационного принципа действия или разделительный резервуар любого другого пригодного типа. Второй разделительный резервуар У2 образует второй выходной поток Ь2, обогащенный жидкостью, и второй обогащенный газом выходной поток 02. Второй выходной поток Ь2, обогащенный жидкостью, может бытьThe first gas-enriched outlet stream 01 is guided through a heat exchanger HE1 and introduced into a second separation tank U2, which may be a gravity separator or a separation tank of any other suitable type. The second separation tank Y2 forms a second liquid-rich outlet stream b2 and a second gas-enriched outlet stream 02. The second liquid-enriched outlet stream b2 may be
- 8 025118 объединен с первым выходным потоком Ь1, обогащенным жидкостью, внутри или вне блоки 100 предварительного разделения и может формировать выходной поток для блоки 300 стабилизации.- 8 025118 is combined with the first liquid enriched output stream L1, inside or outside the preliminary separation units 100, and can generate an output stream for the stabilization units 300.
Второй обогащенный газом выходной поток 02 используют в качестве второго входного потока 12 для блока 200 разделения, основанного на охлаждении расширением.The second gas-rich outlet stream 02 is used as the second inlet stream 12 for the expansion-based separation unit 200.
Блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением.Block 200, based on expansion cooling.
Блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, предназначен для принятия входного потока 12 и возвратного сырьевого потока Р8 из блоки 300 стабилизации.The expansion cooling separation unit 200 is adapted to receive an input stream 12 and a return feed stream P8 from stabilization units 300.
Входной поток 12 может создаваться, например, на блоке 100 предварительного разделения. В этом случае входной поток 12 может быть сформирован вторым выходным потоком 02, обогащенным газом.The input stream 12 can be created, for example, on the block 100 preliminary separation. In this case, the input stream 12 may be formed by the second gas-rich output stream 02.
Давление входного потока 12 может быть относительно высоким, например порядка 100 бар (10 МПа), и он может иметь температуру типично 298 К (25°С). Давление снижают расширением в детандере ЕХР, таком как образованном циклонным сепаратором Т^, Т^' для текучей среды, как описано выше с привлечением фиг. 2а и 2Ь, в турбодетандер-компрессоре ТЕС, как описано выше с привлечением фиг. 2с, или в клапане Джоуля-Томпсона, описанном выше с привлечением фиг. 26.The pressure of the inlet stream 12 may be relatively high, for example of the order of 100 bar (10 MPa), and it may have a temperature of typically 298 K (25 ° C.). The pressure is reduced by expansion in an EXP expander, such as formed by a cyclone separator T ^, T ^ 'for a fluid, as described above with reference to FIG. 2a and 2b, in a TEC turbo-expander compressor, as described above with reference to FIGS. 2c, or in the Joule-Thompson valve described above with reference to FIG. 26.
Благодаря расширению температура входного потока 12 значительно снижается, в результате образуя жидкие углеводороды, хотя выходная температура в случае клапанов Джоуля-Томсона может быть выше, чем для других, вследствие его изоэнтальпийного охлаждения.Due to the expansion, the temperature of the inlet stream 12 is significantly reduced, resulting in the formation of liquid hydrocarbons, although the outlet temperature in the case of Joule-Thomson valves may be higher than for others due to its iso-enthalpy cooling.
В случае применения циклонного сепаратора Т^, Т^' для текучей среды полученные жидкости, по меньшей мере частично, отделяют внутри циклонного сепаратора Т^, Т^' для текучей среды. Циклонный сепаратор Т^, Т^' для текучей среды создает обогащенный конденсируемыми компонентами поток СЕ через наружный вторичный выпускной канал 6 и обогащенный газообразными компонентами поток 0Е через центральный первичный выпускной канал 7. Обогащенный конденсируемыми компонентами поток СЕ может содержать некоторое количество газового проскока, типично 30-35%.In the case of using a cyclone separator T ^, T ^ 'for a fluid, the resulting liquids are at least partially separated inside the cyclone separator T ^, T ^' for a fluid. The cyclone separator T ^, T ^ 'for the fluid generates a stream CE enriched in the condensed components through the external secondary outlet 6 and a gas stream 0E enriched in the gaseous components through the central primary outlet 7. The stream CE enriched in the condensed components may contain a certain amount of gas leakage, typically 30 -35%.
В случае применения циклонного сепаратора Т\У для текучей среды согласно фиг. 2а возвратный сырьевой поток Р8 может быть подан непосредственно в разделительный резервуар У3, тем самым без извлечения конденсируемых компонентов из возвратного сырьевого потока Р8. В случае циклонного сепаратора Т^' для текучей среды с дополнительным центральным потоком, согласно фиг. 2Ь, возвратный сырьевой поток Р8 нагнетают на полпути во время процесса расширения, т.е. через центральный выпускной канал 13, и тем самым конденсируемые компоненты из Р8 также будут получены с дополнительным потоком СЕ, обогащенным конденсируемыми компонентами. Это схематически показано на фиг. 4.In the case of using a cyclone T \ U separator for the fluid according to FIG. 2a, the return feed stream P8 can be fed directly to the separation tank U3, thereby without extracting condensable components from the return feed stream P8. In the case of a cyclone separator T ^ 'for a fluid with an additional central stream, according to FIG. 2b, the return feed stream P8 is injected halfway during the expansion process, i.e. through the central outlet channel 13, and thereby the condensable components from P8 will also be obtained with an additional CE stream enriched in the condensed components. This is schematically shown in FIG. 4.
Поток СЕ, обогащенный конденсируемыми компонентами, подают в разделительный резервуар У3 для удаления газового проскока.The CE stream enriched with condensable components is fed into a separation tank U3 to remove gas leakage.
Разделительный резервуар У3 может представлять собой гидратный сепаратор или низкотемпературный сепаратор. В гидратном сепараторе используют тепло, поступающее для регулирования образования гидратов, тогда как для низкотемпературного сепаратора требуется дегидратация по потоку выше блока 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, или подавление образования гидратов химическим ингибитором. Сепаратор У3 может представлять собой резервуар для дегазации жидкости, сепаратор У3 тем самым производит верхний поток Т8, главным образом включающий в себя газовый проскок, и нижний поток В8. Пример гидратного сепаратора приведен в патентном документе νΟ 2006/070019.The separation tank U3 may be a hydrated separator or a low temperature separator. The hydrate separator uses heat to control the formation of hydrates, while the low temperature separator requires dehydration upstream of the separation unit 200 based on expansion cooling or suppression of hydrate formation by a chemical inhibitor. The separator U3 may be a reservoir for degassing liquids, the separator U3 thereby produces an upper stream T8, mainly including a gas breakthrough, and a lower stream B8. An example of a hydrated separator is given in patent document νΟ 2006/070019.
Обогащенный газом поток 0Е из циклонного сепаратора ТV, Т^ для текучей среды и верхний поток Т8 из гидратного сепаратора У3 могут быть объединены и использованы для охлаждения входного потока 11 для предварительного разделения в блоке 100 предварительного разделения, после которого газ будет выведен наружу.The gas-enriched stream 0E from the cyclone separator TV, T ^ for the fluid and the upper stream T8 from the hydrate separator U3 can be combined and used to cool the inlet stream 11 for preliminary separation in the preliminary separation unit 100, after which the gas will be discharged to the outside.
В случае применения турбодетандера-компрессора ТЕС, показанного на фиг. 2с, в блоке 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, в качестве альтернативы циклонному сепаратору ТV, Т^ для текучей среды входной поток 12 (сравнимый с входным потоком 61, показанным на фиг. 2с) расширяют в турбодетандере ТЕ с образованием расширенного потока Е8 (сравнимым с расширенным потоком 62 на фиг. 2с). Пример этого показан на фиг. 5.In the case of using the TEC turbo-expander compressor shown in FIG. 2c, in the expansion-based separation unit 200, as an alternative to the cyclone separator TV, T ^ for fluid, the inlet stream 12 (comparable to the inlet stream 61 shown in FIG. 2c) is expanded in the TE expander to form an expanded stream E8 ( comparable to the expanded stream 62 in Fig. 2C). An example of this is shown in FIG. 5.
Расширенный поток Е8, который включает в себя сконденсированные жидкости, направляют в низкотемпературный сепаратор У4. Выше по потоку относительно низкотемпературного сепаратора У4 требуется дегидратация или подавление образования гидратов химическим ингибированием.The expanded stream E8, which includes condensed liquids, is sent to a low-temperature separator U4. Upstream of the relatively low temperature separator U4, dehydration or inhibition of hydrate formation by chemical inhibition is required.
Низкотемпературный сепаратор У4 также образует верхний поток Т8 (сравнимый с выходным потоком 63, обогащенным газом, на фиг. 2с) и нижний поток В8 (сравнимый с выходным потоком 64, обогащенным жидкостью, на фиг. 2с).The low temperature separator U4 also forms an upper stream T8 (comparable to gas enriched outlet 63, in FIG. 2c) and a lower B8 stream (comparable to liquid enriched outlet 64, in FIG. 2c).
Относительно холодный верхний поток Т8 может быть использован для охлаждения входного потока 11 для предварительного разделения в блоке 100 предварительного разделения. После этого верхний поток Т8 может быть направлен в компрессор ТС. Компрессор ТС предназначен для повышения давления верхнего потока Т8 с образованием повторно сжатого выходного потока. Могут быть использованы компрессоры многих типов.The relatively cold overhead stream T8 can be used to cool the inlet stream 11 for pre-separation in the pre-separation unit 100. After that, the upper stream T8 can be directed to the compressor of the vehicle. Compressor TC is designed to increase the pressure of the overhead stream T8 with the formation of a re-compressed output stream. Many types of compressors can be used.
Нижний поток В8 может быть дополнительно обработан в блоке 300 стабилизации.Bottom stream B8 may be further processed in stabilization unit 300.
- 9 025118- 9 025118
В случае применения клапана Джоуля-Томсона расширенный поток Εδ, созданный ниже по потоку относительно клапана Джоуля-Томсона (сравнимый с клапаном 27 на фиг. 26), который включает сконденсированные жидкости, направляют в разделительный резервуар У3, который, например, может представлять собой низкотемпературный сепаратор или гидратный сепаратор.In the case of using a Joule-Thomson valve, an expanded Εδ flow created downstream of the Joule-Thomson valve (comparable to valve 27 in FIG. 26), which includes condensed liquids, is sent to a separation tank U3, which, for example, may be a low-temperature separator or hydrate separator.
Блок 200 охлаждения расширением, в соответствии с которым возвратный сырьевой поток Ρδ из блока 300 объединяют с промежуточным разделением δΕΡ, основывается на циклонном сепараторе Т^' для текучей среды с центральным выпускным каналом и турбодетандере-компрессоре ТЕС, т.е. перед сжатием. Альтернативно, применима компоновка циклонного сепаратора Т\У для текучей среды и клапана Джоуля-Томсона. В последнем случае возвратный сырьевой поток Ρδ может быть либо введен в разделительный резервуар У3 при высоком давлении и тем самым также при более высоком расходе потока, чем в более ранней схеме расширения-сжатия, либо отдельное устройство для сжатия отходящего газа должно быть добавлено для объединения с первым выходным потоком С1, обогащенным газом.The expansion cooling unit 200, in accordance with which the return feed stream Ρδ from unit 300 is combined with the intermediate separation δΕΡ, is based on a cyclone fluid separator T ^ 'with a central outlet and a TEC turbine expander, i.e. before compression. Alternatively, the T \ U cyclone separator arrangement for fluid and Joule-Thomson valve is applicable. In the latter case, the return feed stream Ρδ can either be introduced into the U3 separation tank at high pressure and thereby also at a higher flow rate than in the earlier expansion-compression scheme, or a separate exhaust gas compression device must be added to combine with the first outlet stream C1 enriched in gas.
Блок 300 стабилизации.Block 300 stabilization.
По потоку ниже блока 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, предусмотрен дополнительный (разделительный) блок, называемый блоком 300 стабилизации, который включает в себя обогреваемый сепаратор, такой как фракционирующая ректификационная колонна РС. Функционирование ректификационных колонн РС и периферийных устройств будет понятно квалифицированному специалисту. Пример блока 300 стабилизации приведен на фиг. 3-6.Downstream of the expansion-based separation unit 200, an additional (separation) unit is provided, called a stabilization unit 300, which includes a heated separator, such as a fractionating distillation column PC. The operation of PC distillation columns and peripheral devices will be understood by a qualified professional. An example of stabilization unit 300 is shown in FIG. 3-6.
Ректификационная колонна РС может включать в себя кипятильник КВ в донной части и контур рециркуляции флегмы КР, включающий в себя воздухоохладитель АС, наверху.The distillation column RS may include a boiling water heater KV in the bottom part and a circuit for the reflux of phlegm KR, including an air cooler at the top.
Ректификационная колонна РС производит фракционированный нижний поток РВ, который частично повторно вводят во фракционирующую ректификационную колонну РС через кипятильник КВ. Остальную часть используют для предварительного нагревания входного потока ректификационной колонны РС, как будет более подробно разъяснено ниже.The distillation column RS produces a fractionated bottom stream RV, which is partially re-introduced into the fractionation distillation column RS through the boiler KV. The remainder is used to preheat the inlet stream of the PC rectification column, as will be explained in more detail below.
Ректификационная колонна РС также производит фракционированный верхний поток РТ, который подают в воздухоохладитель АС, после чего его частично повторно вводят в ректификационную колонну РС.The distillation column RS also produces a fractionated overhead stream RT, which is fed to the AC air cooler, after which it is partially re-introduced into the distillation column RS.
В блоке 300 стабилизации используют нижний поток Βδ разделительных резервуаров У3, У4 в качестве входного потока, возможно, в сочетании с первым и вторым выходным потоком Ь1, Ь2, обогащенным жидкостью. Это называется промежуточным потоком 13.In the stabilization unit 300, a lower stream Βδ of separation tanks Y3, Y4 is used as the input stream, possibly in combination with the first and second liquid enriched output stream L1, L2. This is called intermediate stream 13.
Перед поступлением в ректификационную колонну РС промежуточный поток 13 может быть подан в статический коагулятор СО (известный квалифицированному специалисту) для удаления свободной воды из конденсата. Нижний поток (воду) из коагулятора ВС выводят на утилизацию. Коагулятор СО будет увеличивать размер капелек свободной воды, чтобы ее можно было отделить от конденсата.Before entering the PC rectification column, the intermediate stream 13 can be fed into a static CO coagulator (known to a qualified specialist) to remove free water from the condensate. The lower stream (water) from the aircraft coagulator is led out for disposal. The CO coagulator will increase the size of droplets of free water so that it can be separated from the condensate.
Когда первый и второй выходной поток Ь1, Ь2, обогащенный жидкостью, объединяют с нижним потоком Βδ, первый и второй выходные потоки Ь1, Ь2, обогащенные жидкостью, могут быть подвергнуты взрывному испарению с образованием трех фаз (газа, конденсата и воды). Коагулятор СО может оказаться не способным обработать эти три фазы. Поэтому для разрешения этой проблемы могут быть введены следующие дополнительные устройства: вместо коагулятора СО могут быть предусмотрены два различных коагулятора (не показаны), причем первый коагулятор -для первого и второго выходного потока Ь1, Ь2, обогащенного жидкостью, и второй коагулятор - для кубового потока Βδ, причем первый коагулятор действует при относительно высоком давлении, второй коагулятор работает при относительно низком давлении и выходные потоки из первого и второго коагуляторов могут быть объединены; повышение давления нижнего потока Βδ перед объединением его с первым и вторым выходными потоками Ь1, Ь2, обогащенными жидкостью, до уровня давления, который по существу равен уровню давления первого и второго выходных потоков Ь1, Ь2, обогащенных жидкостью, и затем удаление свободной воды в одиночном коагуляторе.When the first and second liquid enriched outflow stream b1, b2 is combined with the lower flow Βδ, the first and second liquid enriched flow outflows b1, b2 can be subjected to explosive evaporation with the formation of three phases (gas, condensate and water). The CO coagulator may not be able to process these three phases. Therefore, to solve this problem, the following additional devices can be introduced: instead of the CO coagulator, two different coagulators (not shown) can be provided, the first coagulator for the first and second output stream L1, L2, enriched with liquid, and the second coagulator for bottoms Βδ, wherein the first coagulator operates at relatively high pressure, the second coagulator operates at relatively low pressure, and the output streams from the first and second coagulators can be combined; increasing the pressure of the lower stream Βδ before combining it with the first and second output streams b1, b2, enriched with liquid, to a pressure level that is essentially equal to the pressure level of the first and second output streams b1, b2, enriched with liquid, and then removing free water in a single coagulator.
Верхний поток из коагулятора ТСО, т.е. подводимый холодный конденсат, предварительно нагревают во втором теплообменнике НЕ2, т.е. жидкостно-жидкостном теплообменнике, с использованием относительно горячего стабилизированного конденсата, который присутствует во фракционированном нижнем потоке РВ. После второго теплообменника НЕ2 верхний поток из коагулятора СО направляют как входной поток во фракционирующую ректификационную колонну РС.The upper stream from the coagulator TCO, i.e. cold condensate supplied is preheated in a second heat exchanger HE2, i.e. liquid-liquid heat exchanger, using relatively hot stabilized condensate, which is present in the fractionated bottom stream RV. After the second heat exchanger HE2, the upper stream from the CO coagulator is directed as an input stream to the fractionation distillation column PC.
Применение ректификационной колонны РС позволяет удержать полученный взрывным испарением газ и конденсат при более высоком давлении, нежели атмосферное, так как ректификационная колонна может работать при давлении между 15-30 бар (1,5-3,0 МПа).The use of a PC distillation column makes it possible to keep the gas and condensate obtained by explosive evaporation at a higher pressure than atmospheric, since the distillation column can operate at a pressure between 15-30 bar (1.5-3.0 MPa).
Как упомянуто, фракционированный верхний поток РТ, который включает в себя относительно легкие газообразные углеводороды, частично повторно вводят в ректификационную колонну РС. Однако еще одну часть, например, полученную из воздухоохладителя АС, повторно вводят в блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, с помощью струйного насоса 1Ρ.As mentioned, the fractionated overhead stream RT, which includes relatively light gaseous hydrocarbons, is partially re-introduced into the distillation column PC. However, another part, for example, obtained from the AC air cooler, is reintroduced into the separation unit 200, based on expansion cooling, using a jet pump 1Ρ.
Струйный насос 1Ρ.Jet pump 1Ρ.
Согласно вариантам исполнения представлен струйный насос 1Ρ, который предназначен для принятия части фракционированного верхнего потока РТ в качестве входного потока, также называемого промежуточным возвратным сырьевым потоком 14. Примеры струйного насоса 1Ρ приведены на фиг. 1 и 3- 10 025118According to embodiments, a 1Ρ jet pump is provided which is intended to accept a portion of the fractionated overhead stream PT as an input stream, also called intermediate return feed stream 14. Examples of the 1Ρ jet pump are shown in FIG. 1 and 3 - 10 025118
6. Промежуточный возвратный сырьевой поток 14 включает в себя относительно легкие газообразные углеводороды и типично имеет давление 15-30 бар (1,5-3,0 МПа).6. The intermediate return feed stream 14 includes relatively light gaseous hydrocarbons and typically has a pressure of 15-30 bar (1.5-3.0 MPa).
Промежуточный возвратный сырьевой поток 14 затем направляют в струйный насос 1Р. Струйные насосы известны квалифицированному специалисту и также часто называются как инжектор или эжектор.The intermediate return feed stream 14 is then sent to the 1P jet pump. Jet pumps are known to the skilled person and are also often referred to as an injector or ejector.
Давление промежуточного возвратного сырьевого потока 14 повышается с использованием высокого давления входного потока 12. Давление промежуточного возвратного сырьевого потока 14 типично составляет 15-30 бар (1,5-3,0 МПа), давление входного потока 12 типично составляет 100 бар (10 МПа). Смешением их с помощью струйного насоса 1Р может быть создан возвратный сырьевой поток Р8 с давлением, например, 50 бар (5,0 МПа) или тому подобным. Таким образом, давление возвратного сырьевого потока Р8 является более высоким давлением, чем давление, при котором работает фракционирующая ректификационная колонна РС, хотя более низким, чем давление входного потока 12. Давление промежуточного возвратного сырьевого потока 14 тем самым может быть повышено, чтобы быть более высоким, чем давление до повторного сжатия основного технологического потока в компрессоре СОМ, или более высоким, чем давление в разделительных резервуарах У3, У4.The pressure of the intermediate return feed stream 14 is increased using a high pressure of the feed stream 12. The pressure of the intermediate return feed stream 14 is typically 15-30 bar (1.5-3.0 MPa), the pressure of the input stream 12 is typically 100 bar (10 MPa) . By mixing them using a jet pump 1P, a return feed stream P8 can be created with a pressure of, for example, 50 bar (5.0 MPa) or the like. Thus, the pressure of the return feed stream P8 is a higher pressure than the pressure at which the fractionation distillation column PC operates, although lower than the pressure of the feed stream 12. The pressure of the intermediate return feed stream 14 can thereby be increased to be higher than the pressure before re-compression of the main process stream in the COM compressor, or higher than the pressure in the separation tanks U3, U4.
В случае применения циклонного сепаратора Т^' для текучей среды с дополнительным центральным потоком, давление возвратного сырьевого потока Р8 может быть выше давления Р1, представляющего давление в положении центрального выпускного канала 13. В случае применения турбо детандеракомпрессора ТЕС давление возвратного сырьевого потока Р8 может быть выше давления низкотемпературного сепаратора У4, и в случае применения циклонного сепаратора Т\У для текучей среды согласно фиг. 2а или применения клапана Джоуля-Томсона согласно фиг. 26, давление возвратного сырьевого потока Р8 может быть выше давления разделительного резервуара У3 (например, будь то низкотемпературный сепаратор или гидратный сепаратор).In the case of using a cyclone separator T ^ 'for a fluid with an additional central stream, the pressure of the return feed stream P8 may be higher than the pressure P1 representing the pressure in the position of the central outlet channel 13. In the case of using a turbine expander TEC, the pressure of the return feed stream P8 may be higher pressure of the low temperature separator U4, and in the case of using a cyclone separator T \ U for the fluid according to FIG. 2a or application of the Joule-Thomson valve of FIG. 26, the pressure of the return feed stream P8 may be higher than the pressure of the separation tank U3 (for example, whether it is a low temperature separator or a hydrated separator).
Возвратный сырьевой поток Р8 затем повторно вводят в блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением. Положение, в котором возвратный сырьевой поток Р8 повторно вводят, может варьировать для различных вариантов исполнения. Оно может быть ниже по потоку или на полпути относительно детандера ЕХР и выше по потоку относительно компрессора СОМ, если компрессор СОМ присутствует.The return feed stream P8 is then reintroduced into the expansion cooling separation unit 200. The position in which the return feed stream P8 is reintroduced may vary for various embodiments. It may be downstream or halfway relative to the expander and upstream relative to the COM compressor, if the COM compressor is present.
Необязательно, положение введения возвратного сырьевого потока может быть выше по потоку относительно детандера ЕХР, как будет более подробно разъяснено ниже. В случае, если положение введения возвратного потока находится выше по потоку относительно детандера ЕХР, необходимо дополнительное устройство для сжатия отходящего газа (не показано), чтобы поднять давление возвратного потока Р8 до уровня Р0. Однако это дополнительное устройство для сжатия отходящего газа может быть относительно небольшим, так как давление уже является повышенным до некоторой степени с помощью струйного насоса 1Р.Optionally, the introduction position of the return feed stream may be upstream of the expander, as will be explained in more detail below. If the position for introducing the return flow is upstream relative to the expander, an additional device for compressing the exhaust gas (not shown) is necessary in order to raise the pressure of the return flow P8 to the level of P0. However, this additional device for compressing the exhaust gas may be relatively small, since the pressure is already elevated to some extent using the 1P jet pump.
Альтернативно, возвратный сырьевой поток Р8 может быть подан обратно в разделительный резервуар У3, при этом не требуется никакого дополнительного устройства для сжатия газа.Alternatively, the return feed stream P8 may be fed back to the separation tank U3, without any additional gas compression device being required.
Фиг. 1 показывает более схематичную технологическую схему, которая основывается на вариантах исполнения, описанных с привлечением фиг. 1, 3-6.FIG. 1 shows a more schematic flow chart, which is based on the embodiments described with reference to FIG. 1, 3-6.
Так, согласно одному варианту исполнения представлена система для кондиционирования газа, включающая в себя блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, и блок 300 стабилизации, причем блок 200 разделения включает в себя детандер ЕХР и сепаратор 8ЕР и предназначен для принятия входного потока 12, блок 300 стабилизации включает в себя ректификационную колонну РС и предназначен для принятия промежуточного потока 13 из блока 200 разделения, причем система дополнительно включает в себя струйный насос 1Р. предназначенный для принятия по меньшей мере части фракционированного верхнего потока РТ и части входного потока 12', отбираемого выше по потоку относительно детандера ЕХР, для объединения их в возвратный сырьевой поток Р8, который повторно вводят в блок 200 разделения в положении введения возвратного сырьевого потока.Thus, according to one embodiment, a gas conditioning system is provided including an expansion cooling separation unit 200 and a stabilization unit 300, the separation unit 200 including an EXP expander and a separator 8EP, and is adapted to receive an input stream 12, unit 300 stabilization includes a distillation column PC and is designed to receive the intermediate stream 13 from the block 200 separation, and the system further includes a jet pump 1P. designed to receive at least part of the fractionated overhead stream PT and part of the input stream 12 ', taken upstream relative to the expander expander, to combine them into the return feed stream P8, which is reintroduced into the separation unit 200 in the insertion position of the return feed stream.
Как описано, блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, предназначен для принятия входного потока 12 газообразной текучей среды, расширения и, тем самым, адиабатического охлаждения входного потока 12 в детандере ЕХР, чтобы, по меньшей мере, некоторые первоначально газообразные компоненты становились перенасыщенными и конденсировались с созданием капелек жидкости в газообразной текучей среде, принятия по меньшей мере части расширенного потока в сепараторе 8ЕР, содержащем, по меньшей мере, разделительный резервуар У3, У4, предназначенный для получения верхнего потока Т8 и нижнего потока В8 и, необязательно, повторного сжатия по меньшей мере части принятого входного потока 12 в компрессоре СОМ. Промежуточный поток 13 из блока 200 разделения представляет собой нижний поток В8.As described, expansion cooling-based separation unit 200 is designed to receive the gaseous fluid inlet stream 12, expand and thereby adiabatically cool the inlet stream 12 in the EXP expander, so that at least some of the initially gaseous components become supersaturated and condensed with the creation of droplets of liquid in a gaseous fluid, taking at least part of the expanded flow in the separator 8EP, containing at least a separation tank U3, U4, pre designated to receive the overhead stream and a bottoms stream T8 B8 and optionally recompressing at least a portion of the received input stream 12 in the compressor COM. The intermediate stream 13 from the separation unit 200 is a lower stream B8.
Согласно одному варианту исполнения блок 300 стабилизации может дополнительно включать коагулятор СО и второй теплообменник НЕ2, при этом коагулятор СО предназначен для принятия промежуточного потока 13, коагулятор СО производит верхний поток ТСО, который нагревают с помощью второго теплообменника НЕ2 перед направлением в ректификационную колонну РС. Верхний поток ТСО также может быть назван дегидратированным верхним потоком ТСО конденсата.According to one embodiment, the stabilization unit 300 may additionally include a CO coagulator and a second HE2 heat exchanger, while the CO coagulator is designed to receive an intermediate stream 13, the CO coagulator produces an upper TCO stream, which is heated by a second HE2 heat exchanger before being sent to the PC distillation column. The TCO top stream may also be called the dehydrated TCO top stream condensate.
- 11 025118- 11 025118
Ректификационная колонна РС предназначена для разделения по меньшей мере части промежуточного потока 13 и образования фракционированного верхнего потока РТ и фракционированного нижнего потока РВ.The distillation column PC is designed to separate at least a portion of the intermediate stream 13 and form a fractionated upper stream RT and a fractionated lower stream RV.
Давление возвратного сырьевого потока Р8 находится на уровне между давлением фракционированного верхнего потока РТ и входного потока 12 и является равным или более высоким, чем давление в положении введения возвратного сырьевого потока. В некоторых случаях может потребоваться дополнительный компрессор. Однако такой компрессор может иметь меньшие размеры благодаря повышению давления, создаваемого струйным насосом 1Р.The pressure of the return feed stream P8 is at a level between the pressure of the fractionated overhead stream PT and the inlet stream 12 and is equal to or higher than the pressure in the insertion position of the return feed stream. In some cases, an additional compressor may be required. However, such a compressor may be smaller due to the increase in pressure generated by the 1P jet pump.
Как описано, согласно одному варианту исполнения блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, включает в себя циклонный сепаратор ТТО, ТТО' для текучей среды или клапан Джоуля-Томсона и разделительный резервуар У3, в котором реализован детандер ЕХР и сепаратор 8ЕР. Разделительный резервуар У3 может представлять собой низкотемпературный сепаратор ЬТ8 или гидратный сепаратор.As described, according to one embodiment, the expansion-based separation unit 200 includes a TTO, TTO 'cyclone separator for fluid or a Joule-Thomson valve and a separation tank U3 in which an expander and an 8EP separator are implemented. The separation tank U3 may be a low-temperature separator L8 or a hydrated separator.
Система может дополнительно включать в себя блок 100 предварительного разделения, включающий в себя по меньшей мере один разделительный резервуар У1, У2 и первый теплообменник НЕ1, и предназначенный для принятия поступающего газового потока II, который охлаждают в первом теплообменнике НЕ1, и для разделения поступающего газового потока с помощью по меньшей мере одного разделительного резервуара У1, У2 с образованием обогащенного газом выходного потока 02 и обогащенного жидкостью выходного потока Ь1, Ь2, причем обогащенный газом выходной поток 02 формирует входной поток 12. Блок 100 предварительного разделения фактически представляет собой также блок разделения, но главным образом используется для приготовления текучих сред для блока 200 разделения, основанного на охлаждении расширением.The system may further include a pre-separation unit 100 including at least one separation tank U1, U2 and a first heat exchanger HE1, and designed to receive the incoming gas stream II, which is cooled in the first heat exchanger HE1, and to separate the incoming gas stream using at least one separation tank U1, U2 to form a gas-rich outlet stream 02 and a liquid-enriched outlet stream L1, L2, the gas-enriched outlet stream 02 forms an input stream 12. The preliminary separation unit 100 is actually also a separation unit, but is mainly used for preparing fluids for the separation unit 200 based on expansion cooling.
Кроме того, представлен способ кондиционирования газа, согласно которому подают входной поток 12 в блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, и формируют в нем промежуточный поток 13;In addition, a gas conditioning method is provided, according to which an input stream 12 is supplied to the separation unit 200 based on expansion cooling and an intermediate stream 13 is formed therein;
подают промежуточный потока 13 в ректификационную колонну РС блока 300 стабилизации; создают в ректификационной колонне РС фракционированный верхний поток РТ и фракционированный нижний поток РВ;serves the intermediate stream 13 in the distillation column PC block 300 stabilization; create in the distillation column PC fractionated upper stream RT and fractionated lower stream RV;
подают по меньшей мере часть фракционированного верхнего потока РТ и часть входного потока 12', отобранную выше по потоку относительно детандера ЕХР, на струйный насос 1Р для их объединения в возвратный сырьевой поток Р8;at least a portion of the fractionated overhead stream RT and a portion of the inlet stream 12 ′, selected upstream of the expander expander, are fed to the jet pump 1P to combine them into the return feed stream P8;
повторно вводят возвратный сырьевой поток Р8 на блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, в положении введения возвратного сырьевого потока.reintroducing the return feed stream P8 to the expansion cooling-based separation unit 200 in the introduction position of the return feed stream.
Выше по потоку относительно детандера ЕХР.Upstream of the expander expander.
Согласно одному варианту исполнения возвратный сырьевой поток Р8 повторно вводят выше по потоку относительно детандера ЕХР, т.е. выше по потоку относительно циклонного сепаратора ТТО для текучей среды, циклонного сепаратора ТТО' для текучей среды с дополнительным центральным потоком, турбодетандера-компрессора ТЕС, или клапана Джоуля-Томсона, где он мог бы быть объединен с входным потоком 12. Альтернативно, возвратный сырьевой поток Р8 может быть повторно введен в блок 100 предварительного разделения, например в первый обогащенный газом выходной поток 01.According to one embodiment, the return feed stream P8 is re-introduced upstream of the expander, i.e. upstream of the TTO cyclone separator for the fluid, the TTO 'cyclone separator for the fluid with an additional central stream, a TEC turboexpander-compressor, or a Joule-Thomson valve, where it could be combined with inlet stream 12. Alternatively, the return feed stream P8 may be reintroduced into the pre-separation unit 100, for example, into the first gas-rich outlet stream 01.
Однако будет понятно, что, поскольку давление возвратного сырьевого потока Р8 является более низким, чем давление входного потока 12, требуются дополнительные меры, такие как дополнительный компрессор, для повышения давления возвратного сырьевого потока Р8.However, it will be understood that since the pressure of the return feed stream P8 is lower than the pressure of the feed stream 12, additional measures, such as an additional compressor, are required to increase the pressure of the return feed stream P8.
Поэтому согласно одному варианту исполнения технологическая схема дополнительно включает в себя компрессор для повышения давления возвратного сырьевого потока Р8, и положение введения возвратного сырьевого потока находится выше по потоку относительно детандера ЕХР. В этом случае может понадобиться относительно малогабаритная дополнительная компрессорная установка для отходящего газа, чтобы повысить давление возвратного сырьевого потока Р8 до уровня, по меньшей мере приблизительно соответствующего давлению Р0, которое представляет собой давление выше по потоку относительно блоки 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, которое типично может быть порядка 100 бар (10 МПа). Поскольку давление возвратного сырьевого потока Р8 является относительно высоким в результате действия струйного насоса 1Р, нужен относительно небольшой и экономичный компрессор.Therefore, according to one embodiment, the process flow diagram further includes a compressor for increasing the pressure of the return feed stream P8, and the position for introducing the return feed stream is upstream of the expander. In this case, a relatively small additional exhaust gas compressor unit may be necessary to increase the pressure of the return feed stream P8 to a level at least approximately corresponding to pressure P0, which is the pressure upstream relative to the separation-based separation unit 200, which is based on expansion cooling, which typically can be of the order of 100 bar (10 MPa). Since the pressure of the return feed stream P8 is relatively high as a result of the action of the 1P jet pump, a relatively small and economical compressor is needed.
На полпути к детандеру ЕХР.Halfway to the expander expander.
Согласно одному варианту исполнения возвратный сырьевой поток Р8 повторно вводят во время расширения в детандере ЕХР, причем положение введения возвратного сырьевого потока находится на полпути к детандеру ЕХР. Возвратный сырьевой поток Р8, например, повторно вводят с использованием центрального выпускного канала 13, как обсуждалось выше с привлечением фиг. 2Ь. Центральный выпускной канал 13 позиционирован на стороне ниже по потоку относительно центрального корпуса 10 и направлен в сторону горловинной части 4. Положение и направление центрального выпускного канала 13 по существу совпадают с центральной осью I. Центральный выпускной канал 13 предназначен для введения центрального потока в циклонный сепаратор ТТО' для текучей среды.According to one embodiment, the return feed stream P8 is reintroduced during expansion in the expander expander, wherein the insertion position of the return feed stream is halfway to the expander. The return feed stream P8, for example, is reintroduced using a central outlet 13, as discussed above with reference to FIG. 2b. The central outlet channel 13 is positioned on the downstream side with respect to the central body 10 and is directed toward the neck portion 4. The position and direction of the central outlet channel 13 substantially coincide with the central axis I. The central outlet channel 13 is for introducing a central stream into the TTO cyclone separator 'for fluid.
- 12 025118- 12 025118
Циклонный сепаратор Т^' для текучей среды с дополнительным центральным потоком имеет центральный выпускной канал 13, который может быть использован для введения полученного взрывным испарением газа в качестве центрального потока. Необходимое входное давление является значительно более низким, чем входное давление, требуемое для первичного входного газа, т.е. давление выше по потоку относительно грушевидного центрального корпуса 10. Вторичный входной газ подмешивают к первичному потоку после расширения и повторного совместного сжатия, после чего его используют для предварительного охлаждения подводимого сырьевого газа.The cyclone separator T ^ 'for the fluid with an additional central stream has a Central outlet channel 13, which can be used to introduce obtained by explosive evaporation of gas as a Central stream. The required inlet pressure is significantly lower than the inlet pressure required for the primary inlet gas, i.e. the pressure is upstream relative to the pear-shaped central body 10. The secondary inlet gas is mixed into the primary stream after expansion and re-compression, after which it is used for pre-cooling the feed gas.
Текучая среда, вводимая через центральный выпускной канал 13, может представлять собой текучую среду с давлением выше, чем давление Р1 (обсуждаемое выше с привлечением фиг. 2Ь), но с давлением ниже, чем давление Р0.The fluid introduced through the central outlet channel 13 may be a fluid with a pressure higher than pressure P1 (discussed above with reference to FIG. 2b), but with a pressure lower than pressure P0.
Хотя это не показано на чертежах, циклонный сепаратор Т^' для текучей среды с дополнительным центральным потоком может быть оснащен протоком 12 для создания центрального выпускного канала 13 с потоком текучей среды. Согласно одному примеру одна или более перекладин 21 могут быть пустотелыми и соединенными с протоком 12 в качестве направляющих для течения к центральному выпускному каналу 13.Although not shown in the drawings, a cyclonic fluid separator T ^ 'with an additional central stream may be provided with a channel 12 to create a central outlet channel 13 with a fluid stream. According to one example, one or more rungs 21 can be hollow and connected to the duct 12 as guides for flowing to the central outlet channel 13.
Ниже по потоку относительно детандера ЕХР.Downstream of the expander expander.
Согласно одному варианту исполнения возвратный сырьевой поток Ρδ повторно вводят ниже по потоку относительно детандера ЕХР.According to one embodiment, the return feed stream Ρδ is re-introduced downstream of the expander.
Например, в случае, когда блок 200 разделения, основанного на охлаждении расширением, включает в себя турбодетандер ТЕ, в котором используют детандер ЕХР, разделительный резервуар У4 с использованием сепаратора δΕΡ и компрессор ТС с использованием компрессора СОМ, положение введения возвратного сырьевого потока может быть предусмотрено как во впускном канале в разделительный резервуар У4, например как резервуар У4 для низкотемпературного разделения, описанный выше с привлечением фиг. 2с.For example, in the case where the expansion-based separation separation unit 200 includes a TE turbo-expander using an EXP expander, a separation tank U4 using a separator δΕΡ, and a compressor TC using a COM compressor, a position for introducing a return feed stream may be provided as in the inlet to the separation tank U4, for example, as the reservoir U4 for low temperature separation described above with reference to FIG. 2s
Согласно одному альтернативному варианту возвратный сырьевой поток Ρδ, например, повторно вводят в положение введения возвратного сырьевого потока, которое находится выше по потоку относительно компрессора ТС, но ниже по потоку относительно резервуара У4 для низкотемпературного разделения.According to one alternative embodiment, the return feed stream Ρδ, for example, is reintroduced into the introduction position of the return feed stream, which is upstream of the TC compressor, but downstream of the low temperature separation tank U4.
Это может быть осуществлено, когда возвратный сырьевой поток Ρδ представляет собой ненасыщенный пар. Если возвратный сырьевой поток Ρδ представляет собой насыщенный пар, могут формироваться жидкости, когда происходит расширение до давления Р1', и поэтому возвратный сырьевой поток Ρδ может быть повторно введен в резервуар У4.This can be done when the return feed stream Ρδ is unsaturated vapor. If the return feed stream Ρδ is saturated steam, liquids may form when expansion to pressure P1 ′ occurs, and therefore the return feed stream Ρδ can be reintroduced into tank U4.
Таким образом, для турбодетандера-компрессора ТЕС форсированный газ объединяют с основным технологическим потоком в низкотемпературном сепараторе У4 или на входе турбокомпрессора ТС, после чего общий поток используют для предварительного охлаждения первого обогащенного газом выходного потока С1, после чего его повторно сжимают с помощью компрессора ТС, приводимого в движение турбодетандером ТЕ, и впоследствии выводят наружу.Thus, for the TEC turboexpander-compressor, the forced gas is combined with the main process stream in the U4 low temperature separator or at the inlet of the ТС turbocompressor, after which the common stream is used to pre-cool the first gas-enriched outlet stream C1, after which it is re-compressed using the ТС compressor, driven by a TE turboexpander, and subsequently brought out.
В случае применения циклонного сепаратора Т^, Т^' для текучей среды без дополнительного центрального потока или с таковым возвратный сырьевой поток Ρδ может быть повторно введен после сжатия, т.е. в гидратный сепаратор У3. Таким образом, положение введения возвратного сырьевого потока может быть на разделительном резервуаре У3, У4.In the case of using a cyclone separator T ^, T ^ 'for a fluid without an additional central flow or with such a return feed stream Ρδ can be reintroduced after compression, i.e. into the hydrated separator U3. Thus, the position of the introduction of the return feed stream can be on the separation tank U3, U4.
Кроме того, следует отметить, что в вариантах исполнения, описанных выше с привлечением фиг. 4 и 5 (т.е. циклонный сепаратор Т^' для текучей среды с дополнительным центральным потоком и турбодетандер-компрессор ТЕС), возвратный сырьевой поток Ρδ смешивают с изоэнтропийнорасширенным потоком в циклонном сепараторе Т^' для текучей среды, или с изоэнтропийнорасширенным потоком в разделительном резервуаре У4 турбодетандера-компрессора ТЕС. Таким образом, возвратный сырьевой поток Ρδ является отрегулированным по точке росы холодным газом/жидкостью перед блоком сжатия. Причем в вариантах исполнения, описанных с привлечением фиг. 3 и 6 (т.е. с циклонным сепаратором Т\У для текучей среды и клапаном Джоуля-Томсона), возвратный сырьевой поток Ρδ смешивают с изоэнтальпийнорасширенным потоком в резервуаре У3. Поэтому для этих двух последних вариантов исполнения нужен более сильный движущий поток 12', чтобы получить более высокое давление для соответствия более высокому У3 давлению, тем самым усиливая течение (необработанного) возвратного сырьевого потока Ρδ и тем самым загрязняя выводимый наружу газ. Альтернативно, нужна дополнительная компрессорная установка для введения сырьевого Ρδ в 12.In addition, it should be noted that in the embodiments described above with reference to FIG. 4 and 5 (i.e., a cyclone separator T ^ 'for a fluid with an additional central stream and a TEC turboexpander compressor), a return feed stream Ρδ is mixed with an isentropic-expanded stream in a cyclone separator T ^' for a fluid, or with an isentropic-expanded stream in separation tank U4 turbine expander-compressor TEC. Thus, the feed return stream Ρδ is dew point-adjusted cold gas / liquid in front of the compression unit. Moreover, in the embodiments described with reference to FIG. 3 and 6 (i.e., with a T \ U cyclone separator for the fluid and a Joule-Thomson valve), the return feed stream Ρδ is mixed with the isoanthalium-expanded stream in tank U3. Therefore, for these last two versions, a stronger motive stream 12 'is needed in order to obtain a higher pressure to match the higher Y3 pressure, thereby increasing the flow of the (untreated) return feed stream Ρδ and thereby polluting the outward gas. Alternatively, an additional compressor unit is needed to introduce a feed Ρδ of 12.
Преимущества.Benefits.
Представленные выше варианты выполнения изобретения предоставляют ряд преимуществ сравнительно с известными схемами регулирования точки росы углеводородов и кондиционирования, например со стабилизацией конденсата взрывным испарением конденсата при сбросе давления до атмосферного.The above embodiments of the invention provide a number of advantages in comparison with the known schemes for controlling the dew point of hydrocarbons and conditioning, for example, with condensate stabilization by explosive evaporation of the condensate when pressure drops to atmospheric pressure.
Вышеуказанные варианты исполнения представляют относительно простые технологические схемы, в которых газ кондиционируют, и конденсаты стабилизируют без сжигания в факеле. Поскольку сжигания в факеле не требуется, может быть достигнуто значительное снижение выбросов СО2 и тому подобных, что является преимущественным с экологической точки зрения.The above embodiments are relatively simple process flow diagrams in which the gas is conditioned and the condensates are stabilized without being flared. Since flaring is not required, a significant reduction in emissions of CO 2 and the like can be achieved, which is preferable from an environmental point of view.
Варианты исполнения, включающие в себя циклонный сепаратор Т^, Т^' для текучей среды илиEmbodiments including a cyclone separator T ^, T ^ 'for a fluid or
- 13 025118 турбодетандер-компрессор ТЕС, или клапан Джоуля-Томсона, также имеют преимущество в том, что не требуются или требуются небольшие дополнительные компрессорные установки для отходящего газа, так как отходящий газ не нуждается в сжатии отходящего газа. В результате, также сокращается потребление энергии и, следовательно, сокращаются выбросы СО2 и тому подобные.- 13 025118 TEC turboexpander-expander, or Joule-Thomson valve, also have the advantage that small additional compressor units for the off-gas are not required or are required, since the off-gas does not need to compress the off-gas. As a result, energy consumption is also reduced, and therefore, CO 2 emissions and the like are reduced.
В общем, сложность технологии снижается, так как не устанавливают компрессоры для отходящего газа. Это приводит к сокращению капиталовложений, поскольку применение струйного насоса ΙΡ является относительно простой технологией. Кроме того, снижаются эксплуатационные затраты, так как не требуется компрессор для отходящего газа.In general, the complexity of the technology is reduced because no exhaust gas compressors are installed. This leads to a reduction in investment since the use of the ΙΡ jet pump is a relatively simple technology. In addition, operating costs are reduced since no exhaust gas compressor is required.
Варианты исполнения позволяют стабилизировать и хранить конденсат в отдаленных местах, где отсутствует система трубопроводов для выведения конденсата или нефти и где транспортирование (Дестабилизированного) конденсата не является предпочтительным.Variants of execution make it possible to stabilize and store condensate in remote places where there is no piping system for removing condensate or oil and where transportation of (Destabilized) condensate is not preferred.
В дополнение, в технологической схеме, включающей в себя циклонный сепаратор Т^, Т^' для текучей среды, не применяют оборудование с вращающимися деталями, что сокращает техническое обслуживание и тем самым эксплуатационные затраты и увеличивают период работоспособности, по сравнению со схемой на основе турбодетандера-компрессора ТЕС.In addition, equipment with rotating parts is not used in the technological scheme, which includes the cyclone separator Т ^, Т ^ 'for the fluid, which reduces maintenance and thus operating costs and increases the period of operation, in comparison with the scheme based on the turboexpander compressor TEC.
Циклонный сепаратор Т^, Т^' для текучей среды способен кондиционировать газ в одиночной установке, тем самым регулируя точку росы воды в сочетании с регулированием точки росы углеводородов. Не требуется дополнительной дегидратации или химического ингибирования, которые необходимы в технологической схеме на основе турбодетандера-компрессора ТЕС.The cyclone separator T ^, T ^ 'for the fluid is able to condition the gas in a single installation, thereby regulating the dew point of water in combination with regulating the dew point of hydrocarbons. No additional dehydration or chemical inhibition is required, which are necessary in the technological scheme based on the TEC turboexpander-compressor.
Дополнительные примечания.Additional notes.
Вышеприведенные описания предназначены для иллюстрации, но не ограничения. Таким образом, квалифицированному специалисту в данной области техники понятно, что могут быть выполнены модификации изобретения в объеме приложенной формулы изобретения.The above descriptions are for illustration, but not limitation. Thus, it will be understood by a person skilled in the art that modifications of the invention may be made within the scope of the appended claims.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/NL2009/050419 WO2011005077A1 (en) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | Flareless condensate stabilization in combination with gas conditioning |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201270157A1 EA201270157A1 (en) | 2012-07-30 |
EA025118B1 true EA025118B1 (en) | 2016-11-30 |
Family
ID=42025837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201270157A EA025118B1 (en) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | Flareless condensate stabilization in combination with gas conditioning |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA025118B1 (en) |
IN (1) | IN2012DN00229A (en) |
WO (1) | WO2011005077A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9283502B2 (en) | 2011-08-31 | 2016-03-15 | Orbital Atk, Inc. | Inertial extraction system |
US12104493B2 (en) * | 2022-04-08 | 2024-10-01 | Sapphire Technologies, Inc. | Producing power with turboexpander generators based on specified output conditions |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000010912A1 (en) * | 1998-08-19 | 2000-03-02 | Methanex Corporation | Method for performing a process wherein a feedstock is subjected to an endothermic reaction |
WO2002014242A1 (en) * | 2000-08-15 | 2002-02-21 | Elcor Corporation | Hydrocarbon gas processing |
US20060144080A1 (en) * | 2004-09-22 | 2006-07-06 | Heath Rodney T | Vapor process system |
-
2009
- 2009-07-10 IN IN229DEN2012 patent/IN2012DN00229A/en unknown
- 2009-07-10 EA EA201270157A patent/EA025118B1/en not_active IP Right Cessation
- 2009-07-10 WO PCT/NL2009/050419 patent/WO2011005077A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000010912A1 (en) * | 1998-08-19 | 2000-03-02 | Methanex Corporation | Method for performing a process wherein a feedstock is subjected to an endothermic reaction |
WO2002014242A1 (en) * | 2000-08-15 | 2002-02-21 | Elcor Corporation | Hydrocarbon gas processing |
US20060144080A1 (en) * | 2004-09-22 | 2006-07-06 | Heath Rodney T | Vapor process system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SWEARINGEN J S: "ENGINEER'S GUIDE TO TURBOEXPANDERS", HYDROCARBON PROCESSING., GULF PUBLISHING CO. HOUSTON., US, vol. 49, no. 04, 1 April 1970 (1970-04-01), US, pages 97 - 100, XP001048644, ISSN: 0018-8190 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201270157A1 (en) | 2012-07-30 |
IN2012DN00229A (en) | 2015-05-01 |
WO2011005077A1 (en) | 2011-01-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9034082B2 (en) | Multistage cyclonic fluid separator | |
JP5032342B2 (en) | Method and system for cooling a natural gas stream and separating the cooling stream into various fractions | |
US8657930B2 (en) | Separation system comprising a swirl valve | |
EP1131588B1 (en) | Method and Apparatus for liquefying a gas | |
US9500404B2 (en) | Method and system for removing H2S from a natural gas stream | |
RU2272973C1 (en) | Method of low-temperature gas separation | |
US6932858B2 (en) | Vortex tube system and method for processing natural gas | |
EA025118B1 (en) | Flareless condensate stabilization in combination with gas conditioning | |
RU93513U1 (en) | INSTALLATION OF LOW-TEMPERATURE SEPARATION OF GAS OR GAS-LIQUID MIXTURES (OPTIONS) | |
AU2013204700B2 (en) | Multistage cyclonic fluid separator | |
RU2796850C1 (en) | Method for separation of flow of a multicomponent medium | |
RU2796844C1 (en) | Device for separation of multi-component medium | |
EP4347079A1 (en) | Distillation process with a laval nozzle | |
Betting et al. | Method and system for removing H 2 S from a natural gas stream |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM |