PL77519B2 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.09.1973 Opis patentowy opublikowano: 28.04.1975 77519 KI. 17g,2 MKP F25j 3/06 ¦"Y?h7i lA i ?c* P^ ' Twórcywynalazku: Jerzy Naczynski, Stanislaw Krupa, Karol Kaczmarek Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Gazownictwa, Kraków (Polska) Sposób skraplania metanu i wyzszych weglowodorów z gazu ziemnego oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób skraplania metanu i wyzszych weglowodorów z gazu ziemnego oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Dotychczas znane sposoby i urzadzenia do skraplania gazu ziemnego pracujace z wykorzystaniem efektu Joula-Thomsona oparte sa albo na metodzie kaskadowej przy stosowaniu kilku czynników chlodzacych, albo na wykorzystaniu wysokiego cisnienia gazu z zastosowaniem dodatkowego jednego obiegu chlodniczego np. amoniakalnego. W obu przypadkach uzyskuje sie 25% skroplonego gazu z ogólnej ilosci wprowadzonej do instalacji, natomiast nieskroplona pozostalosc trzeba sprezac ponownie do wysokiego cisnienia.Stosowane urzadzenia do skraplania gazu ziemnego skladaja sie glównie ze sprezarek, wymienników ciepla, zaworów dlawiacych oraz zbiorników na skroplony gaz.Wadami tych metod sa duze koszty energii zuzywanej na sprezanie nieskroplonej pozostalosci gazu a ponadto przy pierwszej metodzie konieczne sa duze naklady inwestycyjne, natomiast przy drugiej dotychczas znane urzadzenia sa nieekonomiczne w warunkach krajowych, z uwagi na potrzeby stosowania niewielkich instalacji, wzglednie duze odleglosci w transporcie ladowym skroplonego metanu.Celem wynalazku jest usuniecie tych wad i opracowanie sposobu skraplania metanu i wyzszych weglowo¬ dorów (etan, propan) z gazu ziemnego pobieranego z rurociagów magistralnych, pozwalajacego na wykorzystanie dotychczas traconej na stacjach redukcyjno-pomiarowych energii rozprezania gazu oraz urzadzenia realizujacego ten sposób.Cel ten zostal osiagniety dzieki temu, ze gaz ziemny pobiera sie z gazociagu magistralnego o cisnieniu* ponizej 65 ata, osusza go w adsorberach, a nastepnie ochladza w pierwszym wymienniku ciepla i oddziela w separatorze skroplone wyzsze weglowodoryjjptan, propan), po czym cala ilosc przeplywajacego gazu dzieli sie na dwie czesci, z których jedna zawierajaca 15-40% gazu po ochlodzeniu w nastepnych wymiennikach ciepla rozpreza sie na zaworze dlawiacym do cisnienia najmniej 1 ata w wyniku czego nastepuje wydzielanie sie metanu, a pozostala czesc gazu, rozprezona w maszynie ekspansyjnej wlaczonej równolegle z drugim wymienni¬ kiem ciepla do cisnienia utylizacji najlepiej 5-1,1 ata, przeplywa przez wymienniki ciepla, w których powoduje schlodzenie gazu plynacego w przeciwpradzie do skroplenia.2 77 519 Istota urzadzenia wedlug wynalazku jest szeregowe usytuowanie trzech wymienników ciepla, przed którymi usytuowano adsorbenty z sitami molekularnymi, natomiast za wymiennikami znajduje sie zawór dlawiacy, a równolegle do drugiego wymiennika jest wlaczona maszyna ekspansyjna przy czym za pierwszym wymiennikiem ciepla jest wlaczony separator skroplin wyzszych weglowodorów a przed maszyna ekspansyjna jest zabudowany zawór dlawiacy zapewniajacy stabilizacje cisnienia wlotowego na maszyne ekspansyjna.Ponadto w urzadzeniu tym zastosowano wymiennik ciepla oraz podgrzewacz gazu rozprezonego Wyplywa¬ jacego z maszyny ekspansyjnej przeznaczonego do regeneracji adsorbentów oczyszczajacych. Odmiana urzadzenia jest mozliwosc zastosowania w zamian za adsorbenty z sitami molekularnymi, — regeneratorów.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przykladzie wykonania urzadzenia przedstawionego ha rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urzadzenia skraplajacego z osuszaniem gazu na sitach molekularnych i mozliwoscia odbioru wyzszych weglowodorów, a fig. 2 — schemat odmiany urzadzenia skraplajacego z zastoso¬ waniem regeneratorów.Gaz ziemny o cisnieniu ponizej 65 ata przeplywa przez odwadniacz 1 dla usuniecia znajdujacych sie w nim ewentualnie kropli wilgoci, po czym wplywa do adsorbera 3a lub 3b z sitami molekularnymi, gdzie usuwana jest para wodna, dwutlenek wegla, weglowodory od butanu wzwyz oraz zwiazki siarki. Nastepnie przez filtry 4a lub 4b wchodzi do wymiennika ciepla 7, w którym wykraplaja sie wyzsze weglowodory (etan, propan) — odbierane w separatorze 10. Ciekle weglowodory poprzez zawór dlawiacy 12, na którym obniza sie cisnienie najlepiej do 1 ata splywaja do zbiornika 16. Czesc weglowodorów, która odparowala podczas dlawienia na zaworze 12 kierowana jest przez wymiennik ciepla 7 do sprezarki 14b. Wyplywajacy z separatora 10 gaz rozdziela sie na dwie czesci, z których jedna zawierajaca 15—40% wchodzi do wymiennika ciepla 8 potem 9 i na zaworze 11 jest dlawiona do cisnienia najlepiej 1 ata.Wykraplajacy sie metan gromadzony jest w zbiorniku 15, natomiast odparowujacy podczas dlawienia na zaworze 11, jako medium chlodzace kolejno poprzez wymienniki 9, 8, 7, doplywa do sprezarki 14b, gdzie wraz z parami wyzszych weglowodorów, jest sprezany do cisnienia utylizacji, po czym wytlaczany jest do lokalnej sieci srednio lub riieskocisnieniowej. Druga czesc strumienia gazu w ilosci 60—85% poprzez zawór 13 wchodzi do sprezarki 14a ulegajac rozprezeniu do cisnienia najlepiej 5—1,1 ata przez co uzyskuje sie obnizenie temperatury do okolo —140?C, a nastepnie przeplywajac kolejno przez wymienniki 8 i 7 w przeciwpradzie z gazem idacym do skroplenia schladza go. Energia uzyskana z rozprezania gazu w rozprezarce 14a wykorzystana jest do napedu sprezarki 14b. Zawór dlawiacy 13 umozliwia stabilna prace niezaleznie od zmian cisnienia wlotowego do instalacji.Czesc gazu rozprezonego w rozprezarce 14a w ilosci 15—40% kierowana jest do wymiennika ciepla 5 a nastepnie do pogrzewacza 6, skad po ogrzaniu do temperatury najlepiej 300-400°C uzywany jest do regeneracji sit molekularnych wzglednie bez podgrzewania do chlodzenia sit po regeneracji. Gaz z regeneracji adsorbentów po ochlodzeniu w wymienniku 5 jest wtlaczany do sieci srednio lub niskocisnieniowej celem utylizacji.Adsorbery 3a lub 3b zamontowane sa równolegle dla umozliwienia ciaglej pracy instalacji skraplajacej. Gdy adsorber 3b pracuje w ruchu roboczym na cisnieniu nizszym od 65 ata, to w tym samym czasie adsorber 3a jest regenerowany gazem goracym o srednim lub niskim cisnieniu przy przeplywie przeciwnym do kierunku przeplywu roboczego a nastepnie ochladzany. Adsorbery 2a i 2b wypelnione sa weglem aktywowanym i pracuja w okresie rozruchu do chwili osiagniecia temperatury wykroplenia weglowodorów za pierwszym wymiennikiem ciepla. Regeneracje wegla aktywowanego przeprowadza sie analogicznie jak sit molekularnych z tym, ze temperatura regeneracji wynosi najlepiej 120—160°C.Odmiane urzadzenia skraplajacego, z zastosowaniem regeneratorów do oczyszczania gazu, przedstawiono na fig. 2. Regeneratory 18a i 18b pracujace na przemian raz w ruchu zimnym raz w cieplym wymrazaja wzglednie odmrazaja zanieczyszczenia. Zbiornik 17 stanowi pojemnik na skropliny. Adsorbery z sitami molekularnymi o niewielkiej pojemnosci pracuja jako komora wyrównawcza przy jednoczesnym zabezpieczeniu przed ewentual¬ nymi przebiciami na regeneratorach. PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób skraplania metanu i wyzszych weglowodorów z gazu ziemnego, znamienny tym, ze gac ziemny pobierany z gazociagu magistralnego o cisnieniu ponizej 65 ata po osuszeniu go w adsorberach, ochlodzeniu w pierwszym wymienniku ciepla4 oddzieleniu w separatorze wyzszych weglowodorów (etan, propan), dzieli sie na dwie czesci, z których jedna zawierajaca 15-^0^ ^u po ochlodzeniu w nastepnych wymiennikach ciepla rozpreza sie na zaworze dlawiacym do cisnienia najlepiej 1 ata, a pozostala czesc rozprezajac sie w maszynie ekspansyjnej wlaczonej równolegle z drugim wymiennikiem ciepla do cisnienia utylizacji najlepiej 5—1,1 ata,77519 3 przeplywa przez wymienniki ciepla, w których powoduje schlodzenie gazu plynacego w przeciwpradzie do skroplenia.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze energie oddawana przez maszyne ekspansyjna wykorzystu¬ je sie do sprezania do cisnienia utylizacji najlepiej 5—1,1 ata, nieskroplonej pozostalosci gazu z czesci rozprezonej na zaworze dlawiacym, a równoczesnie czesci gazu rozprezonego w maszynie ekspansyjnej uzywa sie do regeneracji adsorbentów oczyszczajacych z podgrzewaniem do temperatury najlepiej 300—400°C w wymie-H nniku ciepla i podgrzewaczu oraz wykorzystaniem ciepla gazu po regeneracji w tymze wymienniku ciepla i utylizacji gazu z regeneracji w lokalnej sieci odbiorczej.

3. Urzadzenie do skraplania metanu i wyzszych weglowodorów z gazu ziemnego wedlug zastrz. 1 12, znamienne tym, ze sklada sie z kolejno usytuowanych trzech wymienników ciepla (7, 8, 9) przed którymi znajduja sie adsorbery (3a i 3b) z sitami molekularnymi, natomiast za wymiennikami znajduja sie zawór dlawiacy (11) a równolegle do drugiego wymiennika ciepla (8) jest wlaczona maszyna ekspansyjna (14a), przy czym za pierwszym wymiennikiem ciepla (7) jest wlaczony separator skroplin (10) wyzszych weglowodorów, a przed maszyna ekspansyjna (14a) jest zamontowany zawór dlawiacy (13) zapewniajacy stabilizacje cisnienia wlotowego na maszyne ekspansyjna.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze jest wyposazone w wymiennik ciepla (5) oraz podgrzewacz (6) gazu z maszyny ekspansyjnej (14a), przeznaczonego do regeneracji adsorbentów oczyszczaja¬ cych oraz sprezarke (14b) nieskroplonej pozostalosci gazu na zaworze dlawiacym (11), napedzana energia wytworzona w maszynie ekspansyjnej (14a).KI. 17g,2 11 m MKP F25J 3/06 ^ E »' Ag./ frc.2 Prac. Poligraf. UP PRL Zam. 2084/75 naklad 120+18 Cena 10 zl PL PL