RU157749U1 - Агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа - Google Patents

Abstract

1. Агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа, предназначенный для работы в составе установки компримирования за ступенью сжатия высокого давления, включающий теплообменник с контуром прокачки компримированного углеводородного газа и средство подачи на теплообменник теплоносителя, предназначенного для отвода тепла, отличающийся тем, что теплообменник выполнен двухконтурным, а средство подачи на теплообменник теплоносителя выполнено в виде драйкулера, входом и выходом гидравлически соединенного соответственно со входом и выходом второго контура теплообменника, при этом второй контур теплообменника снабжен теплоносителем с температурой кипения выше 140°С.2. Агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен промежуточной емкостью теплоносителя, установленной между выходом второго контура теплообменника и входом драйкулера.3. Агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен чиллером, вход которого соединен со входом и выходом драйкулера, а выход - со входом второго контура теплообменника, при этом вход и выход драйкулера, вход и выход второго контура теплообменника и вход и выход чиллера снабжены регулирующе-запорными клапанами.

Description

Полезная модель относится к области подготовки попутного нефтяного газа для подачи его в газлифтную систему и в межпромысловый коллектор (транспортный трубопровод), может быть использовано в нефтедобывающей, нефтегазоперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известна установка компримирования углеводородного газа (RU 2073182 C2, опубл. 10.02.1997), содержащая компрессор со ступенью низкого и высокого давления, установленный за ступенью низкого давления межступенчатый холодильник газа, сепаратор разделения конденсата и воды, сепаратор отделения газа от конденсата и воды с патрубками входа газа, выхода газа и выхода жидкости, последний из которых соединен с патрубком входа сепаратора разделения конденсата и воды, концевой холодильник газа, установленный за ступенью высокого давления компрессора, сепаратор отделения газа от жидкости с патрубками входа газа, выхода газа, выхода конденсата и выхода воды, узел осушки газа, соединенный с патрубком выхода газа из сепаратора отделения газа от жидкости.

В качестве холодильника в подобных установках, как правило, используют агрегаты воздушного охлаждения, как это имеет место в установке компримирования углеводородного газа (RU 2471979 C2, опубл. 10.01.2013), в которой использован агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа принятый за прототип. Общим для прототипа и заявленной полезной модели является то, что агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа предназначен для работы в составе установки компримирования за ступенью сжатия высокого давления и включает теплообменник с контуром прокачки компримированного углеводородного газа и средство подачи на теплообменник теплоносителя, предназначенного для отвода тепла.

К недостаткам прототипа следует отнести низкую надежность и неудобство эксплуатационного обслуживания, обусловленные неэффективностью одноконтурной схемы теплообменника с воздушным охлаждением, требующей, к тому же, нижнего расположения вентиляторов, подающих воздух на теплообменник.

Задачей полезной модели является создание эффективного и надежного агрегата охлаждения компримированного углеводородного газа.

Технический результат - повышение эффективности и удобства обслуживания агрегата охлаждения компримированного углеводородного газа.

Поставленная задача и заявленный технический результат достигаются тем, что в агрегате охлаждения компримированного углеводородного газа, предназначенном для работы в составе установки компримирования, за ступенью сжатия высокого давления, включающем теплообменник с контуром прокачки компримированного углеводородного газа и средство подачи на теплообменник теплоносителя, предназначенного для отвода тепла, теплообменник выполнен двухконтурным, а средство подачи на теплообменник теплоносителя выполнено в виде драйкулера, входом и выходом гидравлически соединенного соответственно со входом и выходом второго контура теплообменника, при этом второй контур теплообменника снабжен теплоносителем с температурой кипения выше 140°C.

Желательно снабдить агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа промежуточной емкостью теплоносителя, установленной между выходом второго контура теплообменника и входом драйкулера.

Оптимально оснастить агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа чиллером, вход которого соединен со входом и выходом драйкулера, а выход - со входом второго контура теплообменника, при этом вход и выход драйкулера, вход и выход второго контура теплообменника и вход и выход чиллера снабжены регулирующе-запорными клапанами.

Полезная модель поясняется иллюстрациями, где на Фиг. представлена гидравлическая схема агрегата охлаждения компримированного углеводородного газа, предназначенного для включения в цепь установки компримирования углеводородного газа.

Согласно представленной схеме (Фиг.) агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа включает следующие функционально связанные элементы:

1 - теплообменник;

2 - первый контур теплообменника 1;

3 - второй контур теплообменника 1;

4 - трубопроводная арматура;

5 - драйкуллер;

6 - чиллер;

7 - регулирующе-запорные клапаны;

8 - промежуточная емкость теплоносителя;

9 - емкость хранения теплоносителя;

10 - контрольно-измерительная аппаратура;

11 - вход первого контура теплообменника 1;

12 - выход первого контура теплообменника 1;

13 - вход драйкуллера 5;

14 - выход драйкуллера 5;

15, 16, 17 - входы промежуточной емкости теплоносителя 8;

18, 19, 20 - выходы промежуточной емкости теплоносителя 8;

21 - вход чиллера 6;

22 - выход чиллера 6.

Помимо перечисленных элементов агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа включает общую с установкой компримирования углеводородного газа систему управления (на Фиг. не показана), осуществляющую управление работой агрегата охлаждения компримированного углеводородного газа.

Предложенная конструкция позволяет отказаться от компоновки оборудования, присущей прототипу, что делает возможным организацию агрегата охлаждения компримированного углеводородного газа компактным и удобным для эксплуатационного обслуживания.

Агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа работает следующим образом.

В зависимости от температуры наружного воздуха автоматический переключающий клапан 23, устанавливаемый на входе-выходе второго контура 3 теплообменника 1, направляет поток теплоносителя (например, гликоля - выбор теплоносителя обусловлен температурой компримированного газа за ступенью сжатия высокого давления, составляющей в подобных установках до 140°C) на охлаждение в драйкуллер 5 (при температуре наружного воздуха ниже температуры гликоля) или в чиллер 6 (при температуре наружного воздуха выше температуры гликоля). В диапазоне температур наружного воздуха, например, на 5°C÷15°C ниже температуры гликоля, может производится частичное охлаждение гликоля наружным воздухом в драйкуллере 5 и последующее доохлаждение его в чиллере 6 при его пониженной холодопроизводительности и потребляемой мощности. При температуре наружного воздуха ниже температуры гликоля свыше 15°C, драйкуллер 5 полностью охлаждает гликоль и чиллер 6 не используется. При повышении температуры наружного воздуха все действия по изменению режимов работы драйкуллера 5 и чиллера 6 производятся в обратном порядке. Все операции по переключениям в прямом и обратном направлениях производятся в автоматическом режиме без участия обслуживающего персонала. Таким образом, достигается максимально возможная экономичность охлаждения. Автоматический переключающий клапан 23 оснащен электроприводом во взрывозащищенном исполнении. Для выполнения пусконаладочных работ и работ по техническому обслуживанию предусматриваются обводные линии и необходимая запорная арматура.

Регулирование температуры компримированного углеводородного газа на выходе 12 из теплообменника 1 может осуществляться двумя вариантами.

Вариант 1 (предпочтительный).

Регулирование осуществляется изменением температуры гликоля при постоянном его расходе на входе 11 первого контура 2 теплообменника 1.

При отклонениях сигнала датчика температуры 10, установленного на выходе 12 первого контура 2 теплообменника 1 от заданного значения (например, 5°C) осуществляется уменьшение или увеличение холодопроизводительности чиллера 6 и/или драйкуллера 5, а соответственно, и температуры гликоля пропорционально величине и направлению отклонения.

Вариант 2.

Регулирование осуществляется изменением расхода гликоля при постоянной его температуре на входе 11 первого контура 2 теплообменника 1 с использованием трехходового регулирующего клапана 24.

Трехходовой регулирующий клапан 24 в рабочем режиме осуществляет плавное регулирование температуры компримированного углеводородного газа на выходе 12 первого контура 2 теплообменника 1 методом изменения расхода гликоля через второй контур 3 теплообменника 1. При отклонениях сигнала датчика температуры компримированного углеводородного газа, установленного на выходе 12 первого контура 2 теплообменника 1, от заданного значения (например, 5°C) электропривод клапана 24 увеличивает или уменьшает расход гликоля через второй контур 3 теплообменника 1 пропорционально величине и направлению отклонения. Соответственно уменьшается или увеличивается поток гликоля, перепускаемого клапаном 24 в обратный трубопровод 25 минуя теплообменник 1. При этом суммарный расход гликоля через клапан 24 остается постоянным, что является одним из основных условий стабильной работы агрегата охлаждения компримированного углеводородного газа. Кроме того, этот клапан может выполнять и дополнительные функции: быстрое прекращение или возобновление охлаждения теплообменника 1 без вредных воздействий на остальное работающее оборудование; осуществлять режим ON/STAND-BY системы охлаждения и некоторые другие функции, связанные с пусконаладочными работами, техническим обслуживанием, вводом системы охлаждения в рабочий режим и выводом из него. Для выполнения пусконаладочных работ и работ по техническому обслуживанию трехходового клапана 24 и теплообменника 1 предусматривается необходимая трубопроводная запорная арматура 4, 7.

Промежуточная емкость 8 теплоносителя предназначена для выполнения следующих функций:

- увеличение емкости системы циркуляции гликоля до величины, обеспечивающей уменьшение частоты пусков чиллера;

- компенсация объемного расширения гликоля;

- компенсации потерь гликоля при техническом обслуживании оборудования;

- служит местом подачи в систему гликоля сжатого азота, необходимого для поддержания в ней избыточного давления в пределах 1,5÷2 бара и предотвращения контакта гликоля с воздухом;

- служит местом контроля рабочего и аварийного давлений в системе гликоля;

- является элементом системы гликоля, в котором контролируется достаточность наполнения системы гликолем, через который производится наполнение и дренаж гликоля из системы;

- является элементом системы гликоля, из которого производится аварийный сброс давления из системы гликоля при разгерметизации теплообменника.

Промышленная применимость заявленного агрегата охлаждения компримированного углеводородного газа иллюстрируется нижеприведенным примером.

В чиллере 6 гликоль охлаждается (если драйкуллер 5 не используется) или доохлаждается (если используется драйкуллер 5) до температуры -5°C. При этом осуществляется автоматическое регулирование холодопроизводительности по одному из следующих вариантов:

- по температуре попутного газа на выходе из охлаждающего теплообменника;

- по температуре гликоля на выходе из чиллера 6.

Расчетная тепловая нагрузка на теплообменник 1 - 620 кВт. Холодопроизводительность чиллера (брутто) - 800 кВт.

Охлажденный до температуры около -5°C гликоль направляется в теплообменник 1.

Расчетный режим теплообменника:

- расчетная тепловая нагрузка, кВт	602,8
- расход газа, кг/ч.	31870
- температура газа на входе, °C	26
- давление газа на входе, бар (изб.)	26,3
- температура газа на выходе, °C	5
- давление газа на выходе, бар (изб.)	26
- расчетный расход гликоля, кг/ч.	133200
- температура гликоля на входе, °C	- 5
- температура гликоля на выходе, °C	0,009

Из приведенных материалов следует, что поставленная задача - создание эффективного и надежного агрегата охлаждения компримированного углеводородного газа - решена, и заявленный технический результат -повышение эффективности и удобства обслуживания агрегата охлаждения компримированного углеводородного газа - достигнуты.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для подготовки компримированного углеводородного газа для подачи его в газлифтную систему и в межпромысловый коллектор (транспортный трубопровод), может быть использовано в нефтедобывающей, нефтегазоперерабатывающей и других отраслях промышленности;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Claims (3)

1. Агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа, предназначенный для работы в составе установки компримирования за ступенью сжатия высокого давления, включающий теплообменник с контуром прокачки компримированного углеводородного газа и средство подачи на теплообменник теплоносителя, предназначенного для отвода тепла, отличающийся тем, что теплообменник выполнен двухконтурным, а средство подачи на теплообменник теплоносителя выполнено в виде драйкулера, входом и выходом гидравлически соединенного соответственно со входом и выходом второго контура теплообменника, при этом второй контур теплообменника снабжен теплоносителем с температурой кипения выше 140°С.

2. Агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен промежуточной емкостью теплоносителя, установленной между выходом второго контура теплообменника и входом драйкулера.

3. Агрегат охлаждения компримированного углеводородного газа по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен чиллером, вход которого соединен со входом и выходом драйкулера, а выход - со входом второго контура теплообменника, при этом вход и выход драйкулера, вход и выход второго контура теплообменника и вход и выход чиллера снабжены регулирующе-запорными клапанами.

Images