RU2366488C2 - Thermodynamic separator and method of high-c3+-content-gas preparation - Google Patents
Thermodynamic separator and method of high-c3+-content-gas preparation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366488C2 RU2366488C2 RU2007109488/15A RU2007109488A RU2366488C2 RU 2366488 C2 RU2366488 C2 RU 2366488C2 RU 2007109488/15 A RU2007109488/15 A RU 2007109488/15A RU 2007109488 A RU2007109488 A RU 2007109488A RU 2366488 C2 RU2366488 C2 RU 2366488C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- separation
- liquid
- hydrocarbons
- separator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
Abstract
Description
Данное предложение относится к одним из технических решений в области газовой промышленности, а именно к подготовке газа до товарных качеств, соответствующих ОСТ 51.40-93.This proposal relates to one of the technical solutions in the field of the gas industry, namely, the preparation of gas to commercial qualities corresponding to OST 51.40-93.
При освоении всех типов месторождений углеводородов есть свои трудности и проблемы, как экономического, так и технического характера. Если взять северные районы России, то это труднодоступность, суровый климат, доставка и монтаж технологического оборудования и сопутствующих разработке месторождения необходимых материалов. В центральных и южных районах, несмотря на развитую инфраструктуру, наличие перерабатывающей промышленности и возможность сбыта продукции, разработка малых месторождений зачастую также нерентабельна из-за большой металлоемкости технологического оборудования подготовки газа до товарного качества. Поэтому для освоения малых и средних месторождений необходимо создание блочно-модульных установок заводской готовности с возможностью поставки товарного газа местным потребителям.The development of all types of hydrocarbon deposits has its own difficulties and problems, both economic and technical in nature. If we take the northern regions of Russia, then this is inaccessibility, harsh climate, delivery and installation of technological equipment and the necessary materials related to the development of the field. In the central and southern regions, despite the developed infrastructure, the presence of a processing industry and the possibility of marketing products, the development of small deposits is often also unprofitable due to the high metal consumption of the technological equipment for preparing gas to commercial quality. Therefore, for the development of small and medium-sized fields, it is necessary to create block-modular prefabricated plants with the possibility of supplying commercial gas to local consumers.
На сегодняшний день существует стандартная схема подготовки газа с высоким содержанием углеводородов С3+ (см. фиг.1).To date, there is a standard scheme for the preparation of gas with a high content of C3 + hydrocarbons (see figure 1).
В основу подготовки конденсатосодержащего природного газа заложена низкотемпературная сепарация - Фиг.1. Газ 1 сначала подается во входной сепаратор 8, как правило, совмещенный с пробкоуловителем для отбивки капельной жидкости и улавливания залповых выбросов. Затем производится предварительное охлаждение сырого газа (теплообменник 10 сырой газ - подготовленный газ) для получения более низкой температуры в низкотемпературном блоке подготовки газа. В зависимости от технологии и глубины извлечения жидких углеводородов допускается использование дополнительно еще одной ступени сепарации, после которой газ направляется в блок низкотемпературной сепарации, который состоит из блока эжекторов 11 (или детандеров) и низкотемпературного сепаратора 12 - при охлаждении газа в блоке эжекторов (или детандеров) происходит выпадение углеводородов С3+, которые затем отбиваются в сепараторе 12. Газ подается потребителю 2, а отсепарированные жидкие углеводороды 4 проходят дополнительную подготовку 9. В разделительных емкостях 13 происходит отделение конденсата, водометанольного раствора 3, 5 и частичная дегазация. В зависимости от особенности технологического процесса может использоваться несколько ступеней разделителей. В дальнейшем конденсат может подвергаться частичной (деэтанизации) или полной стабилизации. При деэтанизации за счет нагрева конденсата извлекаются в газообразном виде метан, этан 7. Затем деэтанизированный конденсат поступает на переработку.The basis for the preparation of condensate-containing natural gas laid low-temperature separation - Figure 1.
Отрицательные стороны данной технологии:The negative sides of this technology:
- для подготовки больших объемов газа используются крупногабаритные аппараты с большой пропускной способностью и соответственной эффективной степенью сепарации и разделения фаз, что в свою очередь приводит к большим капитальным вложениям;- to prepare large volumes of gas, large-sized apparatuses with large throughput and corresponding effective degree of separation and phase separation are used, which in turn leads to large capital investments;
- для соблюдения температурных параметров и регулирования степени извлечения жидких углеводородов используются крупногабаритные блоки теплообменников.- To comply with temperature parameters and control the degree of extraction of liquid hydrocarbons, large-sized heat exchanger blocks are used.
Достаточно много предлагается и существует конструкций сепараторов для очистки природного (попутного нефтяного) газа от капельной жидкости и механических примесей (А.И.Скобло, Ю.К.Молоканов, А.И.Владимиров, В.А.Щелкунов «ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ НЕФТЕГАЗОПЕРЕРАБОТКИ И НЕФТЕХИМИИ». - М.: НЕДРА, 2000 [1]). Конструкции данных аппаратов представляют собой, как правило, корпус цилиндрический (вертикальный или горизонтальный), вход газа, выход газа, выход жидкости, внутренние элементы (центробежные, инерционные, фильтрационные и т.д.).Quite a lot is proposed and there are designs of separators for the purification of natural (associated petroleum) gas from dropping liquid and mechanical impurities (A.I.Skoblo, Yu.K. Molokanov, A.I. Vladimirov, V.A. Shchelkunov AND PETROCHEMISTRIES. ”- M .: NEDRA, 2000 [1]). The designs of these devices are, as a rule, a cylindrical body (vertical or horizontal), a gas inlet, a gas outlet, a liquid outlet, internal elements (centrifugal, inertial, filtration, etc.).
Признаки известных устройств, совпадающих с признаками данного технического решения, заключаются в наличии входного, выходных и сливных патрубков, использовании центробежных сил для улавливания жидкой фазы и осаждении жидкой фазы и механических примесей за счет силы тяготения, с последующим отводом из устройств.Signs of known devices that coincide with the features of this technical solution are the presence of inlet, outlet and drain pipes, the use of centrifugal forces to trap the liquid phase and the deposition of the liquid phase and mechanical impurities due to gravity, followed by removal from the devices.
Основным недостатком всех этих устройств является низкая эффективность очистки газа и габариты. Чем больший объем газа необходимо очистить, тем больше габариты сепаратора. При резком увеличении входящего потока газа возможен подхват и унос жидкой фазы, не успевшей осесть в отстойную (накопительную) зону.The main disadvantage of all these devices is the low efficiency of gas purification and dimensions. The larger the volume of gas to be cleaned, the larger the dimensions of the separator. With a sharp increase in the incoming gas flow, pickup and entrainment of the liquid phase is possible, which did not have time to settle in the settling (storage) zone.
Близким вариантом является устройство для разделения газожидкостных смесей (патент РФ на изобретение №2260467, МПК B01D 19/00, 2004 [2]), состоящее из цилиндрического корпуса с коаксиально установленными внутри корпуса входной и выходной трубами, завихрителя, диспергатора жидкостных пробок. Патрубок ввода смеси переходит в камеру расширения и конфузором, начало и конец трубы выполнены коноидальными, а начало трубы размещено в конфузоре камеры расширения. Между входной и выходной трубами установлена промежуточная труба, в стенке которой выполнены последовательно расположенные тангенциальные, продольные и кольцевая щели. Вокруг этих щелей размещены стабилизаторы в виде коаксиальных труб. Патрубки отвода жидкости установлены в камере расширения и за камерой расширения.A close option is a device for separating gas-liquid mixtures (RF patent for the invention No. 2260467, IPC B01D 19/00, 2004 [2]), consisting of a cylindrical body with inlet and outlet pipes coaxially installed inside the body, a swirler, a disperser of liquid plugs. The mixture inlet pipe passes into the expansion chamber with the confuser, the beginning and end of the pipe are made conoidal, and the beginning of the pipe is placed in the expansion chamber confuser. An intermediate pipe is installed between the inlet and outlet pipes, in the wall of which there are successively arranged tangential, longitudinal and annular slots. Around these slots are stabilizers in the form of coaxial pipes. Fluid outlets are installed in the expansion chamber and behind the expansion chamber.
Причина, препятствующая получению технического результата, который обеспечивается заявленным техническим решением, заключается в том, что достаточно мелкодисперсные капли жидкости, а также тяжелые углеводороды (С5+) выделить из газа невозможно из-за несовершенства конструкции и уноса их потоком газа. Данное устройство применимо только в виде первичного (входного) сепаратора.The reason that prevents the obtaining of a technical result, which is provided by the claimed technical solution, is that it is impossible to isolate sufficiently fine liquid droplets, as well as heavy hydrocarbons (C5 +) from gas, due to imperfect design and entrainment by a gas stream. This device is applicable only in the form of a primary (input) separator.
Близким по аналогии является устройство, содержащее сопло с форкамерой с размещенным в ней средством для закрутки газового потока, на выходе сопла сверхзвуковой или дозвуковой диффузор с средством для отбора жидкой фазы. В диффузоре расположено средство для спрямления закрученного газового потока (патент РФ на изобретение №2167374, МПК F25J 3/06, 2005 [3]).Similar by analogy is a device containing a nozzle with a prechamber with means for swirling the gas flow located in it, at the nozzle exit a supersonic or subsonic diffuser with means for sampling the liquid phase. In the diffuser there is a means for straightening the swirling gas stream (RF patent for the invention No. 2167374, IPC F25J 3/06, 2005 [3]).
Недостатком указанного устройства является конструктивное решение по отбору жидкости из диффузора, а также расположение диффузора непосредственно после сопла. В первом случае в связи с высокой скоростью потока отбор жидкости через перфорированные отверстие будет затруднителен и появляется большая вероятность проскока газа. Во втором - при прохождении газового потока сужающего устройства произойдет резкое снижение температуры и увеличение скорости потока, а сразу же после расширения будет наблюдаться обратный процесс, т.е. выделение из газа тяжелых углеводородов С5+ в начальном этапе, а затем сразу же будет наблюдаться обратный процесс.The disadvantage of this device is a constructive solution for the selection of fluid from the diffuser, as well as the location of the diffuser immediately after the nozzle. In the first case, due to the high flow rate, the selection of liquid through the perforated hole will be difficult and there is a high probability of gas leakage. In the second, when the gas stream of the constricting device passes through, a sharp decrease in temperature and an increase in the flow rate will occur, and immediately after expansion, the reverse process will be observed, i.e. the release of C5 + heavy hydrocarbons from the gas in the initial stage, and then the reverse process will immediately be observed.
Задача изобретения - максимально увеличить качество сепарации (подготовка газа до ОСТ 51.40-93) и извлечение из газа углеводородов С3+.The objective of the invention is to maximize the quality of separation (gas preparation to OST 51.40-93) and the extraction of C3 + hydrocarbons from gas.
В результате применения термодинамического сепаратора повышается эффективность подготовки газа до требований ОСТ 51.40-93.The use of a thermodynamic separator increases the efficiency of gas preparation to the requirements of OST 51.40-93.
Данный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в термодинамическом сепараторе (фиг.2), состоящем из корпуса 31, входного 22 и выходного 21 патрубков, патрубка для слива жидкости 23, патрубка входа низконапорных газов 24, средства для закрутки газа (завихрителя) 25, сопла 26, приемной камеры 20, калиброванного зазора между соплом и камерой смешения 27, камеры смешения 28, диффузора 30, имеющий с камерой смешения калиброванный зазор 29 для отвода жидкости, за счет термодинамических свойств газа и особенности конструкции достигается максимальное извлечение из газа компонентов С3+ с попутной утилизацией низконапорных газов.This technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the thermodynamic separator (figure 2), consisting of a
Работа сепаратора заключаются в следующем:The work of the separator are as follows:
На вход аппарата 22 подается газовая смесь, поступающая с давлением 7,5-13 МПа. Рабочая среда (природный газ) перед контактом с эжектируемым потоком (газ из разделительной емкости) разгоняется до скорости, превышающей звуковую, предварительно получая вращение в завихрителе 25 перед соплом 26. Закрученный поток активного газа поступает в приемную камеру 20, куда подается пассивная среда через патрубок 24. В результате наличия вязкостного трения на границе рабочей струи образуется струйный турбулентный пограничный слой (результат захвата - эжекции пассивной среды). Через этот слой происходит обмен энергиями между активным и пассивным потоками. Струя рабочей среды, окруженная струйным турбулентным пограничным слоем, нарастающим вниз по течению и сопровождающим ее, не захваченный еще пограничным слоем поток пассивной среды из приемной камеры 20 поступают в камеру смешения 28. В камере смешения 28 продолжается интенсивный обмен энергиями между активным и пассивным потоками, выравнивание профиля скоростей с некоторым повышением статического давления потока по течению. Также происходит интенсивное снижение температуры потока газа за счет увеличения его скорости до величин, близких к скорости звука. Требуемая скорость газа и величина перепада давлений в сопле 26 активного газа зависят от заданной глубины осушки товарного газа и определяются расчетом по известным соотношениям газовой динамики. Снижение температуры движущегося с высокой скоростью потока газа сопровождается конденсацией жидкости из газовой фазы. По мере движения вдоль камеры смешения 28 активный поток замедляется, а пассивный разгоняется. Смешанный поток из камеры смешения 28 поступает в диффузор 30, где происходит его торможение, сопровождающееся дальнейшим возрастанием статического давления до величины, определяемой сопротивлением оборудования, в которое нагнетается смешанная среда. За счет придания активному потоку вращательного движения жидкость благодаря центробежным силам отбрасывается к стенкам камеры смешения. Перед началом конической части диффузора 30 производится отвод сконденсировавшейся жидкой части через калиброванный зазор 29 между камерой смешения 28 и диффузором 30 в накопительную емкость. Снижение давления в емкости обеспечивается эжектированием части газов дегазации на вход камеры смешения 9 термодинамического сепаратора. По мере движения потока газа вдоль диффузора 30 происходит повышение как давления, так и температуры газа. При этом температура газа на выходе 21 из аппарата превышает температуру гидратообразования, что обеспечивает значительную экономию метанола по сравнению, например, с обычными схемами подготовки газа.At the input of the
Габаритные размеры аппарата зависят от требуемого расхода и состава газа. Все элементы могут изготовляться промышленно.The overall dimensions of the apparatus depend on the required flow rate and gas composition. All elements can be manufactured industrially.
Нами предлагается два варианта способа подготовки газа с высоким содержанием С3+ до товарного качества с использованием термодинамического сепаратора (фиг.3, 4).We offer two options for a method of preparing gas with a high content of C3 + to commercial quality using a thermodynamic separator (Fig.3, 4).
Вариант 1. Согласно схеме (фиг.3) природный газ 40 с температурой - 10°С+30°С и давлением 7,5-13 МПа поступает сначала на вход рекуперативного теплообменника 41, где происходит его частичное охлаждение жидкой фазой 45, выделившейся в результате использования термодинамических свойств газа в сепараторе 49. После сепаратора 49 подготовленный газ до ОСТ 51.40-93 подается потребителю 42. Выделившиеся жидкая фаза 45 поступает в теплообменник 41 и направляется 43 в разделительную емкость 50, где за счет разности плотностей происходит разделение на конденсат 47 и водометанольный раствор 48. В процессе разделения жидких фаз происходит дегазация конденсата. Выделившийся газ 44 за счет процесса эжектирования в термодинамическом аппарате утилизируется 46.
Вариант 2. Согласно схеме (фиг.4) природный газ 40 с температурой -10°С+30°С и давлением 7,5-13 МПа поступает в термодинамический сепаратор 49. После сепаратора 49 подготовленный газ до ОСТ 51.40-93 подается потребителю 42. Выделившаяся жидкая фаза 45 поступает в разделительную емкость 50, где за счет разности плотностей происходит разделение на конденсат 47 и водометанольный раствор 486. В процессе разделения жидких фаз происходит дегазация конденсата. Выделившийся газ 44 за счет процесса эжектирования в термодинамическом сепараторе утилизируется. Для исключения образования газовых гидратов разделительная емкость выполняется с обогревом, где для обогрева используется теплоноситель 51, 52.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109488/15A RU2366488C2 (en) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | Thermodynamic separator and method of high-c3+-content-gas preparation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109488/15A RU2366488C2 (en) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | Thermodynamic separator and method of high-c3+-content-gas preparation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007109488A RU2007109488A (en) | 2008-09-20 |
RU2366488C2 true RU2366488C2 (en) | 2009-09-10 |
Family
ID=39867708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007109488/15A RU2366488C2 (en) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | Thermodynamic separator and method of high-c3+-content-gas preparation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2366488C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2531281C1 (en) * | 2013-04-01 | 2014-10-20 | Закрытое акционерное общество Научно Техническая Компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ" | Separation unit with in-built gas separator |
RU2821408C1 (en) * | 2023-12-05 | 2024-06-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Уренгой" | Formation gas mixture separation method |
-
2007
- 2007-03-15 RU RU2007109488/15A patent/RU2366488C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2531281C1 (en) * | 2013-04-01 | 2014-10-20 | Закрытое акционерное общество Научно Техническая Компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ" | Separation unit with in-built gas separator |
RU2821408C1 (en) * | 2023-12-05 | 2024-06-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Уренгой" | Formation gas mixture separation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007109488A (en) | 2008-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5507667B2 (en) | Separation system with swirl valve | |
US20160038854A1 (en) | Method and apparatus for improving hydrogen utilization rate of hydrogenation apparatus | |
KR101785923B1 (en) | Multiphase separation system | |
CN103320161B (en) | Method and apparatus for improving hydrogen utilization rate of hydrogenation equipment | |
RU2366488C2 (en) | Thermodynamic separator and method of high-c3+-content-gas preparation | |
EP2326399A1 (en) | Method for separating oil from water by injecting simultaneously a liquefied gas into the gravity separation device | |
CN203360386U (en) | Device for improving hydrogen utilization rate of hydrogenation equipment | |
CN114074995A (en) | Gas-liquid separation device and gas-liquid separation method for carbon dioxide flooding produced liquid | |
CN101294104A (en) | Hydrocracking recycle hydrogen deoiling, dewatering separation method and apparatus | |
RU2365835C1 (en) | Method for preparation of hydrocarbon gas to transportation from north offshore fields | |
RU2599157C1 (en) | Method of preparing hydrocarbon gas for transportation | |
CN211302127U (en) | Device for removing organic solvent in polyisoprene latex | |
RU2352878C1 (en) | Gas-dynamic separation method | |
RU2291736C2 (en) | Method of the gas-dynamic separation | |
RU2310678C1 (en) | Process of vacuum distillation of raw material, preferably petroleum stock, and plant for carrying out the process (options) | |
CN203777713U (en) | On-line continuous dewatering deoxygenation device for aerospace fuel oil | |
RU65785U1 (en) | SEPARATOR-DROP BATTERY FOR THIN GAS CLEANING FROM LIQUID | |
CN109486512B (en) | Device and method for separating heavy components from light raw material cracking product | |
RU137666U1 (en) | VACUUM CREATING SYSTEM FOR INDUSTRIAL APPARATUSES OF VACUUM REMOVAL OF OIL PRODUCTS | |
CN112159678A (en) | Hydrogenation reaction post-treatment process and device based on enhanced washing and separation | |
CN221107002U (en) | Phenolate steaming and blowing system capable of realizing continuous oil removal | |
CN204122261U (en) | Natural gas tornado supersonic speed cyclone separation device | |
CN103816697A (en) | Online continuous dehydration and deoxidation method for aviation fuel oil | |
RU2760142C1 (en) | Centrifugal drip deaerator | |
RU2248834C1 (en) | Installation of purification of hydrocarbon liquid medium from dissolved gasses |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100316 |