RU2151865C1 - Gear for preparation of natural gas - Google Patents
Gear for preparation of natural gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2151865C1 RU2151865C1 RU98108427A RU98108427A RU2151865C1 RU 2151865 C1 RU2151865 C1 RU 2151865C1 RU 98108427 A RU98108427 A RU 98108427A RU 98108427 A RU98108427 A RU 98108427A RU 2151865 C1 RU2151865 C1 RU 2151865C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- heat exchanger
- vortex
- coolers
- preparation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Drying Of Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к системе подготовки природного газа, и может быть использовано на промыслах в местах его добычи, на станциях подземного хранения газа (СПХГ) при его извлечении для подачи в магистральный газопровод, на компрессорных станциях (КС) перед подачей газа в нагнетатели и на газораспределительных станциях (ГРС) магистральных газопроводов, где производят раздачу газа низкого давления потребителям. The invention relates to the gas industry, in particular to a system for the preparation of natural gas, and can be used in fields in the places of its production, at underground gas storage stations (LNG) when it is extracted for supply to the main gas pipeline, at compressor stations (CS) before feeding gas to blowers and gas distribution stations (GDS) of gas mains, where low-pressure gas is distributed to consumers.
Известны комплексы подготовки газа на промыслах, включающие отстойники-сеператоры, в которых отделяется вода в виде капельной жидкости и углеводородный конденсат, а осушка газа происходит в абсорберах прокачкой через него дорогостоящих гликолей. Последние улавливаются специальной дорогостоящей системой, требующей постоянного наблюдения и обслуживания /Газовая промышленность. 1997, N11, с.48/. Gas preparation complexes are known in the fields, including septic tanks, in which water is separated in the form of a dropping liquid and hydrocarbon condensate, and gas is dried in absorbers by pumping expensive glycols through it. The latter are captured by a special expensive system that requires constant monitoring and maintenance / Gas industry. 1997, N11, p. 48 /.
Аналогичная система подготовки газа используется на больших СПХГ, а на малых в целях снижения затрат осушку производят подогревом за счет сжигания части топливного газа в сетевых подогревателях, что позволяет одновременно решить задачу устранения отрицательного влияния эффекта дросселирования. A similar gas preparation system is used on large SPGs, and on small ones, in order to reduce costs, they are dried by heating by burning part of the fuel gas in network heaters, which allows us to simultaneously solve the problem of eliminating the negative effect of the throttling effect.
На компрессорных станциях газ проходит отстойник-пылеуловитель, а на ГРС дополнительно используются сетевые подогреватели, устраняющие отрицательное влияние эффекта понижения температуры после дросселирования (СниП 2.04.08.87 и "Положение о технической эксплуатации ГРС магистральных газопроводов", М.: Недра, 1990 г.). At compressor stations, gas passes through a sludge collector and dust collector, and network heaters additionally use network heaters that eliminate the negative effect of the effect of lowering the temperature after throttling (SNiP 2.04.08.87 and "Regulation on the technical operation of gas distribution mains", M .: Nedra, 1990) .
Недостатком существующей системы подготовки газа является:
- плохая очистка и осушка газа вследствие слабой ее сепарации из-за невозможности создать сильную центробежную закрутку в больших объемах газа без специальных энергозатратных устройств;
- большие капитальные и эксплуатационные затраты по осушке газа вследствие применения токсичных и дорогостоящих гликолей, а получаемая при их помощи температура точки росы -17oC не предотвращает замерзания регуляторов расхода в сильные морозы;
- наличие влаги в газе, а также серы или ее соединений приводит к образованию в локальных зонах магистральных газопроводов сернистых и серных образований, которые приводят к непрогнозируемым стресс коррозионным разрушениям.The disadvantage of the existing gas treatment system is:
- poor cleaning and drying of the gas due to its weak separation due to the inability to create a strong centrifugal swirl in large volumes of gas without special energy-consuming devices;
- high capital and operating costs for gas dehydration due to the use of toxic and expensive glycols, and the dew point temperature -17 o C obtained with their help does not prevent the flow controllers from freezing in severe frosts;
- the presence of moisture in the gas, as well as sulfur or its compounds leads to the formation in the local zones of the main gas pipelines of sulfur and sulfur formations, which lead to unpredictable stress corrosion damage.
Целью данного изобретения является повышение качества подготовки газа при снижении капитальных и эксплуатационных затрат. The aim of this invention is to improve the quality of gas preparation while reducing capital and operating costs.
Поставленная цель достигается тем, что в корпусе сепаратора размещены дополнительно введенные витой теплообменник и вихревые охладители газа, холодные отводы которых соединены с верхним коллектором внутренней полости теплообменника, а вторые отводы вихревых охладителей соединены с осевой трубой навивки теплообменника, при этом нижний коллектор внутренней полости теплообменника через осевую трубу навивки теплообменника соединен с трубой отвода газа потребителю. This goal is achieved by the fact that in the separator housing additionally introduced twisted heat exchanger and gas vortex coolers are placed, the cold taps of which are connected to the upper collector of the internal cavity of the heat exchanger, and the second branches of the vortex coolers are connected to the axial tube of winding the heat exchanger, while the lower collector of the internal cavity of the heat exchanger through the axial winding pipe of the heat exchanger is connected to the gas exhaust pipe to the consumer.
Обоснуем, каким образом предлагаемая совокупность новых признаков позволяет достигнуть поставленной цели. Let us justify how the proposed combination of new features allows us to achieve our goal.
1. За счет размещения в сепараторе теплообменника и вихревых охладителей газа на него дополнительно накладываются функции вымораживателя влаги. При этом входящий влажный газ проходит по наружным трубкам витого теплообменника снизу вверх, а далее поступает в вихревые охладители (трубки Ранка), размещенные на верхнем коллекторе. В вихревой трубе поток ускоряется до звуковой скорости и разделяется на две части, одна из которых, наиболее холодная, поступает в коллектор и витые трубки теплообменника, а другая, менее холодная, поступает в осевую трубу навивки теплообменника. Осевая труба в нижней своей части соединена с нижним коллектором витого теплообменника и трубой отвода газа низкого давления потребителю. При этом входной поток за счет низкой температуры потока, проходящего внутри трубок, вымораживает влагу, растворенную в газе. Таким образом весь газ проходит через вихревые охладители, где вследствие весьма быстрого расширения газа происходит его охлаждение и эта холодная часть газа обеспечивает конденсацию влаги на наружной поверхности трубок, которая собирается в нижней части сепаратора, а затем отводится из аппарата. 1. By placing the heat exchanger and gas vortex coolers in the separator, the functions of a moisture freezer are additionally superimposed on it. In this case, the incoming wet gas passes through the outer tubes of the twisted heat exchanger from the bottom up, and then enters the vortex coolers (Rank tubes) located on the upper manifold. In a vortex tube, the flow accelerates to sound speed and is divided into two parts, one of which, the coldest, enters the collector and twisted tubes of the heat exchanger, and the other, less cold, enters the axial tube of winding the heat exchanger. The axial pipe in its lower part is connected to the lower manifold of the twisted heat exchanger and the low pressure gas exhaust pipe to the consumer. In this case, the input stream due to the low temperature of the stream passing inside the tubes, freezes the moisture dissolved in the gas. Thus, all the gas passes through the vortex coolers, where due to the very rapid expansion of the gas, it is cooled and this cold part of the gas provides moisture condensation on the outer surface of the tubes, which is collected in the lower part of the separator and then removed from the apparatus.
2. Вихревые охладители являются эффективными генераторами холода, что позволяет при расширении со степенью, например, 5, охлаждать до 30% газа до температуры - 40oC при положительной входной температуре. Другая часть входного потока отводится также при температуре ниже входной, но может и подогреваться на 20-30 градусов как в эффекте Ранка, Журнал технической физики (ЖТФ 1983, т.9, стр. 1770-1776).2. Vortex coolers are effective generators of cold, which allows, when expanded with a degree of, for example, 5, to cool up to 30% of the gas to a temperature of -40 o C at a positive inlet temperature. Another part of the input stream is also diverted at a temperature lower than the inlet, but it can also be heated by 20-30 degrees as in the Rank effect, Journal of Technical Physics (ZhTF 1983, vol. 9, p. 1770-1776).
В тех случаях, когда необходимо подогреть газ на ГРС, то целесообразно применять вихревые трубы Ранка, которые позволят выморозить влагу и подать потребителю газ положительной температуры, исключив сжигание части топливного газа. In cases where it is necessary to preheat the gas at the gas distribution system, it is advisable to use Rank vortex tubes, which will freeze moisture and supply the consumer with gas at a positive temperature, eliminating the burning of part of the fuel gas.
Устройство для подготовки природного газа представлено на чертеже и включает: 1 - подвод газа, 2 - корпус сепаратора, 3 - теплообменник, 4 - вихревые охладители, 5 - отвод холодной части потока охладителя, 6 - отвод второй части потока охладителя, 7 - верхние коллекторы, 7а - нижний коллектор, 8 - осевая труба навивки теплообменника, 9 - сборник конденсата и капельной влаги, 10 - кран слива конденсата, 11 - труба подачи газа потребителю. A device for the preparation of natural gas is shown in the drawing and includes: 1 - gas supply, 2 - separator body, 3 - heat exchanger, 4 - vortex coolers, 5 - discharge of the cold part of the cooler stream, 6 - discharge of the second part of the cooler stream, 7 - upper collectors , 7a - lower collector, 8 - axial tube of winding the heat exchanger, 9 - condensate and drip moisture collector, 10 - condensate drain valve, 11 - gas supply pipe to the consumer.
Работает устройство следующим образом. Сырой газ по трубе 1 поступает в нижнюю часть корпуса сепаратора 2, где остается капельная жидкость, а влажный газ поднимается вверх, обтекая трубки теплообменника. Далее природный газ поступает в улитки вихревого охладителя, закручивается с ускорением до звуковой скорости и быстро расширяется, что приводит к охлаждению части потока, которая через отвод 5 поступает в коллектор 7 и далее движется внутри трубок витого теплообменника, осаждая влагу на их наружной поверхности. Затем газ через нижний коллектор 7а поступает в осевую трубу 8, где смешивается с другой частью потока, выходящего из отвода 6 вихревого охладителя. В итоге газ с температурой, близкой к входной, но уже без влаги, по трубе 11 поступает потребителю. Конденсат стекает по трубкам теплообменника в нижнюю часть сепаратора и удаляется из сборника 9 открытием крана 10. The device operates as follows. Crude gas through pipe 1 enters the lower part of the separator body 2, where droplet liquid remains, and moist gas rises, flowing around the heat exchanger tubes. Next, natural gas enters the coils of the vortex cooler, twists with acceleration to sound speed and expands rapidly, which leads to cooling of the part of the stream, which through the outlet 5 enters the collector 7 and then moves inside the tubes of the twisted heat exchanger, precipitating moisture on their outer surface. Then the gas through the lower manifold 7a enters the axial pipe 8, where it is mixed with another part of the stream exiting from the outlet 6 of the vortex cooler. As a result, a gas with a temperature close to the inlet, but already without moisture, passes through the pipe 11 to the consumer. Condensate flows through the tubes of the heat exchanger to the bottom of the separator and is removed from the collector 9 by opening the valve 10.
В зависимости от своего функционального назначения устройство для подготовки газа может иметь два варианта исполнения. Вариант конструкции, представленный на чертеже, удобен для использования на ГРС, где газ, отводимый потребителю снизу, подогревается дополнительно за счет теплоты фазового перехода воды и конденсата. Depending on its functional purpose, the gas preparation device can have two versions. The design option presented in the drawing is convenient for use on gas distribution stations, where the gas discharged to the consumer from below is heated additionally due to the heat of the phase transition of water and condensate.
Если недорекуперация теплообменника установки сжижения составляет 5-7oC, то отвод потока низкого давления вниз позволяет сократить этот разрыв на 2-3oC, что гарантирует положительные температуры газа потребителю в любое время года. Если потребителю необходимо подавать газ более сухим и холодным, то например на КС, коллектор отвода газа низкого давления следует выводить вверх, тогда влага свободно собирается в нижней части сепаратора и не влияет на температуру отводимого газа.If the under-recovery of the heat exchanger of the liquefaction plant is 5-7 o C, then the removal of the low pressure stream down reduces this gap by 2-3 o C, which guarantees positive gas temperatures to the consumer at any time of the year. If the consumer needs to supply gas drier and colder, for example, at the compressor station, the low-pressure gas outlet manifold should be brought up, then the moisture collects freely in the lower part of the separator and does not affect the temperature of the exhaust gas.
Наличие на ГРС, КС и промыслах сепараторов, пылеуловителей и отстойников позволяет использовать их в новом качестве, разместив в них теплообменники с вихревыми охладителями, что существенно снижает капитальные затраты и обеспечивает качество газа. Теплообменники могут быть изготовлены из сталей 09Г2С, 08Х18Н10Т или титана и выбор делается в зависимости от срока эксплуатации оборудования и перспективы по газопотреблению. Теплообменник, изготовленный из нержавеющей стали, почти в два раза дороже, чем из малолегированной стали, а титановый теплообменник почти в два раза дороже нержавеющего, но ресурс титанового превышает 50 лет даже при наличии серы и ее соединений. Поэтому выбор материала является проблемой конкретной задачи. The presence of separators, dust collectors and sedimentation tanks at gas distribution stations, compressor stations and fisheries makes it possible to use them in a new quality by placing heat exchangers with vortex coolers in them, which significantly reduces capital costs and ensures gas quality. Heat exchangers can be made of 09G2S, 08Kh18N10T or titanium steels and the choice is made depending on the service life of the equipment and prospects for gas consumption. A heat exchanger made of stainless steel is almost two times more expensive than low-alloy steel, and a titanium heat exchanger is almost two times more expensive than stainless steel, but the titanium resource exceeds 50 years even in the presence of sulfur and its compounds. Therefore, the choice of material is a specific problem.
Оценим необходимое количество охладителей, которые потребуются для размещения в корпусе сепаратора. Один вихревой охладитель, работающий на перепаде давления 4,0-0,6 МПа, может пропустить до 5000 нм3/ч, следовательно, для КС и ГРС при производительности до 50000 нм3 потребуется установить 10 штук (4 на внутреннем коллекторе и 6 на наружном).We estimate the required number of coolers that will be required to be placed in the separator body. One vortex cooler, operating at a pressure differential of 4.0-0.6 MPa, can pass up to 5000 nm 3 / h, therefore, for CS and HRS with a capacity of up to 50,000 nm 3 , 10 pieces will need to be installed (4 on the internal collector and 6 on outdoor).
Теплые отводы газа из охладителей следует заводить на осевую трубу навивки теплообменника по касательной, что способствует большему охлаждению газа и эффективно при подаче газа к нагнетателю. Warm gas outlets from the coolers should be tangential to the axial tube of winding the heat exchanger, which contributes to greater gas cooling and is effective when supplying gas to the supercharger.
Таким образом, размещение в сепараторе теплообменника и вихревых охладителей позволит не только подготовить газ требуемого качества с температурой точки росы минус 42oC, но исключит строительство отапливаемых зданий, где размещаются регуляторы расхода, и существенно упростит обслуживание с полной автоматизацией процесса раздачи газа потребителю.Thus, the placement of a heat exchanger and vortex coolers in the separator will not only allow the preparation of gas of the required quality with a dew point temperature of minus 42 o C, but will also exclude the construction of heated buildings where flow controllers are located, and greatly simplify maintenance with full automation of the gas distribution process to the consumer.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98108427A RU2151865C1 (en) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | Gear for preparation of natural gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98108427A RU2151865C1 (en) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | Gear for preparation of natural gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98108427A RU98108427A (en) | 2000-02-20 |
| RU2151865C1 true RU2151865C1 (en) | 2000-06-27 |
Family
ID=20205559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98108427A RU2151865C1 (en) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | Gear for preparation of natural gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2151865C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003078792A1 (en) * | 2002-03-15 | 2003-09-25 | 'limited Liability Company Scientific-Research Institute Of Natural Gases And Gas Technologies-Vniigaz' | Well production method |
| RU2805754C1 (en) * | 2023-03-30 | 2023-10-23 | Общество с ограниченной ответственностью Завод "Газпроммаш" | Gas cleaning and heating apparatus |
-
1998
- 1998-04-29 RU RU98108427A patent/RU2151865C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Лисовский В.Ф. и др. Перевод на триэтиленгликоль установки осушки газа. Газовая промышленность. - 1997, N 11, с.48. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003078792A1 (en) * | 2002-03-15 | 2003-09-25 | 'limited Liability Company Scientific-Research Institute Of Natural Gases And Gas Technologies-Vniigaz' | Well production method |
| RU2805754C1 (en) * | 2023-03-30 | 2023-10-23 | Общество с ограниченной ответственностью Завод "Газпроммаш" | Gas cleaning and heating apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5415224A (en) | Apparatus for cold drying of gas | |
| CN104457002B (en) | Integrated double-cooling water chilling unit | |
| CN205933758U (en) | Condensing vapor recovery system equipment | |
| CN100420732C (en) | Process for lyophilization and heavy hydrocarbon removal of petroleum natural gas | |
| CN102296979B (en) | Dedusting and dehydrating process of deep condensation to gas by utilizing natural cold source | |
| CN110408445A (en) | A kind of well head gas dehydration dehumidification device and method | |
| RU2151865C1 (en) | Gear for preparation of natural gas | |
| CN108332507A (en) | A kind of devices and methods therefor for producing fluid ice crystal using LNG cold energy | |
| CN102382701B (en) | Device capable of removing siloxane in combustible gas stably and continuously | |
| CN102494546A (en) | Air heating coil unit condensed water afterheat utilization system for primary-effect flash evaporation | |
| CN109097122A (en) | Moisture blow-through natural gas in low temperature is dehydrated hydrocarbon removal process | |
| CN208022967U (en) | A kind of natural gas lyophilization device | |
| CN202039031U (en) | Skid-mounted middle-small sized light hydrocarbon extracting system employing vortex tube for secondary refrigeration | |
| CN209352547U (en) | A kind of gas recovery system for oil | |
| CN208222987U (en) | A kind of device for producing fluid ice crystal using LNG cold energy | |
| CN108559559B (en) | Natural gas freeze dehydration device | |
| RU2193740C1 (en) | Gas liquefying apparatus | |
| RU2285212C2 (en) | Method and device for liquefying natural gas | |
| CN216878602U (en) | Light hydrocarbon recovery and drying system | |
| CN110812873A (en) | Avoid stifled oil gas recovery device of ice | |
| CN220507448U (en) | Heat recovery device and precooling system in air separation device | |
| CN210441475U (en) | Container skid-mounted sewage source heat pump unit | |
| CN110776965A (en) | Low-temperature removal of water and CO in natural gas 2Process flow of | |
| CN102229811A (en) | Skid-mounted small and medium-sized light hydrocarbon extraction system by using secondary refrigeration of vortex tube | |
| CN216498481U (en) | Novel modularization high-purity carbon dioxide liquefaction purification device |