RU2374553C1 - Natural gas dehydration equipment - Google Patents
Natural gas dehydration equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2374553C1 RU2374553C1 RU2008124855/06A RU2008124855A RU2374553C1 RU 2374553 C1 RU2374553 C1 RU 2374553C1 RU 2008124855/06 A RU2008124855/06 A RU 2008124855/06A RU 2008124855 A RU2008124855 A RU 2008124855A RU 2374553 C1 RU2374553 C1 RU 2374553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- heat
- mass transfer
- coolant
- transfer apparatus
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к газовой промышленности, в частности к установкам по обработке природного газа. К подобным установкам, прежде всего, относятся автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (далее по тексту - АГНКС) и установки для получения сжиженного газа, приобретающие в настоящее время особую значимость из-за постоянно возрастающей потребности промышленности в сжиженном газе.The present invention relates to the gas industry, in particular to natural gas processing plants. Such installations, first of all, include automobile gas-filling compressor stations (hereinafter referred to as CNG filling stations) and installations for producing liquefied gas, which are currently acquiring special significance due to the ever-increasing demand for liquefied gas industry.
Обработка газа в АГКНС заключается в предварительной очистке природного газа, транспортируемого по магистральным газопроводам, от механических примесей и капельной влаги, осушке и сжатии газа до давления 20-25 МПа с последующей заправкой автомобильных баллонов. На установках для получения сжиженного газа также проходят указанные выше процессы предварительной очистки, осушки и компремирования с добавлением стадий, необходимых для ожижения природного газа.Gas treatment at AGKNS consists in preliminary purification of natural gas transported through gas pipelines from mechanical impurities and drip moisture, drying and compressing the gas to a pressure of 20-25 MPa, followed by refueling of automobile cylinders. The plants for the production of liquefied gas also undergo the above processes of pre-treatment, drying and compression with the addition of the stages necessary for liquefying natural gas.
Значительную сложность представляет процесс осушки, проводимый в настоящее время с использованием различных технологических приемов, что связано, в свою очередь, с жесткими требованиями к заправляемому в автомобильные баллоны газу по содержанию в нем влаги. В соответствии с имеющимися стандартами для нормальной работы двигателей внутреннего сгорания, особенно в зимнее время, точка росы сжатого до 20 МПа газа должна составлять -30°С. Столь же высоки и требования к содержанию влаги в ожижаемом газе.Of considerable complexity is the drying process, which is currently being carried out using various technological methods, which, in turn, is associated with stringent requirements for the gas to be filled into automobile cylinders in terms of their moisture content. In accordance with the existing standards for the normal operation of internal combustion engines, especially in winter, the dew point of gas compressed to 20 MPa should be -30 ° C. Equally high are the requirements for the moisture content of the liquefied gas.
Известна АГНКС, снабженная установкой для осушки природного газа, включающей, по меньшей мере, две заполненными адсорбентом емкости (см., например, патент RU №2187697 С2 «Компрессорная станция», дата публикации - 20.08.2002). При этом одну из емкостей используют для осушки газа, а вторую - для регенерации адсорбента. Недостатки станции по указанному изобретению состоят в необходимости использовать дорогостоящие и неудобные в работе адсорбенты, в высокой металлоемкости установки для осушки и повышенном расходе энергии.A known CNG station equipped with an installation for drying natural gas, comprising at least two containers filled with adsorbent (see, for example, patent RU No. 2187697 C2 "Compressor station", publication date - 08/20/2002). At the same time, one of the containers is used for drying gas, and the second for regeneration of the adsorbent. The disadvantages of the station according to the invention are the need to use expensive and inconvenient adsorbents in operation, the high metal consumption of the plant for drying and increased energy consumption.
Указанные недостатки в значительной мере устранены в АГНКС по патенту RU №2267654 «Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция», дата публикации 10.06.2006. Однако, как и в предыдущем случае, основной недостаток установки для осушки природного газа состоит в необходимости использования дорогостоящих адсорбентов со сложными требованиями к их эксплуатации.These shortcomings were largely eliminated in the CNG filling station according to patent RU No. 2267654 “Automobile gas-filling compressor station”, publication date 10.06.2006. However, as in the previous case, the main drawback of the installation for drying natural gas is the need to use expensive adsorbents with complex requirements for their operation.
Известна АГНКС по патенту RU №2171131 «Способ осушки природного газа на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях и автомобильная газонаполнительная компрессорная станция» (опубликован 27.07.2001). В данном случае твердые адсорбенты не применяются. Основной недостаток установки для осушки природного газа на данной станции связан с необходимостью использования серной кислоты и дорогостоящих материалов (платины) для изготовления электродов.The CNG filling station is known according to patent RU No. 2171131 “Method for drying natural gas at automobile gas-filling compressor stations and automobile gas-filling compressor station” (published on July 27, 2001). In this case, solid adsorbents are not used. The main disadvantage of the installation for drying natural gas at this station is the need to use sulfuric acid and expensive materials (platinum) for the manufacture of electrodes.
Наиболее близким техническим решением является способ подготовки природного газа и АГНКС по заявке №2007104448/06 (решение о выдаче патента на изобретение от 19 марта 2008 года). В данном случае для решения задачи осушки природного газа реализовано его двухступенчатое охлаждение. При этом на второй ступени охлаждение природного газа проводят путем его смешения со сжиженным природным газом, а на первой - путем теплообмена поступающего природного газа и холодного газа, полученного на второй ступени охлаждения. К недостаткам данного изобретения относится относительная сложность выбора и проектирования теплообменных аппаратов, в которых обменивающиеся теплотой газовые потоки отделены друг от друга теплообменной поверхностью. При этом для работы АГНКС с обычно принятыми производительностями по сжатому газу потребна значительная величина указанной теплообменной поверхности, а следовательно, и значительная металлоемкость теплообменных аппаратов.The closest technical solution is the method of preparing natural gas and CNG filling stations according to application No. 2007104448/06 (decision on the grant of a patent for an invention dated March 19, 2008). In this case, to solve the problem of drying natural gas, its two-stage cooling is implemented. At the same time, in the second stage, the cooling of natural gas is carried out by mixing it with liquefied natural gas, and in the first, by heat exchange of the incoming natural gas and cold gas obtained in the second cooling stage. The disadvantages of this invention include the relative complexity of the selection and design of heat exchangers in which heat exchanging gas flows are separated from each other by a heat exchange surface. At the same time, for the operation of CNG filling stations with generally accepted compressed gas capacities, a significant value of the indicated heat exchange surface is required, and therefore, a significant metal consumption of the heat exchangers.
Техническая задача настоящего изобретения состоит в создании установки для осушки природного газа с более целесообразной организацией процесса теплообмена между газовыми потоками.The technical task of the present invention is to provide a plant for drying natural gas with a more appropriate organization of the heat exchange process between gas streams.
Технический результат при использовании настоящего изобретения состоит в организации простой и надежной осушки природного газа в ходе его подготовки к сжатию и ожижению, в стабилизации состава газа по содержанию паров воды после осушки природного газа, в упрощении конструкции и снижении металлоемкости установки для осушки, следовательно, и в упрощении конструкции собственно автомобильной газонаполнительной компрессорной станции или станций ожижения, в упрощении автоматизации работы установки для осушки, а также в снижении эксплуатационных затрат.The technical result when using the present invention consists in organizing a simple and reliable drying of natural gas in the course of its preparation for compression and liquefaction, in stabilizing the gas composition by the content of water vapor after drying of natural gas, in simplifying the design and reducing the metal consumption of the drying apparatus, therefore, and to simplify the design of the actual automobile gas-filling compressor station or liquefaction stations, to simplify the automation of the installation for drying, and also to reduce the operation tion costs.
Для достижения указанного технического результата в установке для осушки природного газа с двухступенчатым охлаждением поступающего газа, содержащей устройство для предварительной очистки газа и узел охлаждения с емкостью для хранения сжиженного газа и смесителем охлаждаемого и сжиженного газа, узел охлаждения снабжен двумя последовательно расположенными тепломассообменными аппаратами со штуцерами для подвода и вывода газа и не взаимодействующей с водой и не растворимой в ней охлаждающей жидкости, причем смеситель размещен на газовой линии, соединяющей штуцер для вывода газа первого и штуцер для подвода газа второго тепломассообменного аппарата, а тепломассообменные аппараты выполнены в виде полых, насадочных или барботажных колонн. Второй по ходу газа тепломассообменный аппарат установлен по уровню выше первого, первый аппарат снабжен баком-сборником охлаждающей жидкости с насосом и штуцером для вывода воды, нагнетающая линия насоса соединена со штуцером для подвода охлаждающей жидкости второго тепломассообменного аппарата, а штуцер для вывода охлаждающей жидкости второго связан со штуцером для подвода охлаждающей жидкости первого тепломассообменного аппарата. Тепломассообменные аппараты установлены на одном уровне и снабжены баками-сборниками охлаждающей жидкости с насосами, штуцера для вывода охлаждающей жидкости тепломасообменных аппаратов связаны с баками-сборниками, нагнетающая линия насоса первого бака-сборника соединена со штуцером для подвода охлаждающей жидкости второго тепломассообменного аппарата, нагнетающая линия насоса бака-сборника второго тепломассообменного аппарата соединена со штуцером для подвода охлаждающей жидкости первого тепломассообменного аппарата, причем бак-сборник первого тепломассообменного аппарата снабжен штуцером для вывода воды. Установка для осушки природного газа снабжена разделителем со штуцерами для подвода и вывода потока охлаждающей жидкости и нагревательным устройством и дополнительной емкостью или сепаратором со штуцерами для вывода воды и охлаждающей жидкости, первый по ходу газа тепломассообменный аппарат снабжен устройством промежуточного отбора и дополнительными штуцерами для подвода и вывода потока охлаждающей жидкости, дополнительный штуцер для вывода отбираемой охлаждающей жидкости соединен со штуцером для подвода жидкости разделителя, штуцер для вывода жидкости из разделителя соединен с дополнительным штуцером для ввода жидкости в тепломассообменный аппарат, причем штуцер дополнительной емкости или сепаратора для вывода охлаждающей жидкости соединен с баком-сборником первого тепломассообменного аппарата, а разделитель выполнен в виде фильтра или центрифуги.To achieve the specified technical result, in the installation for drying natural gas with two-stage cooling of the incoming gas, comprising a device for preliminary purification of gas and a cooling unit with a container for storing liquefied gas and a mixer of cooled and liquefied gas, the cooling unit is equipped with two heat-mass exchangers arranged in series with fittings for supply and withdrawal of gas and not interacting with water and insoluble coolant in it, and the mixer is placed on the gas howling line connecting fitting for the gas outlet connection for a first and second gas supplying heat and mass transfer apparatus, and heat and mass transfer devices are designed as hollow, bubble columns or packed. The second heat and mass transfer apparatus along the gas is installed at a level higher than the first, the first apparatus is equipped with a coolant reservoir tank with a pump and a nozzle for water outlet, the pump discharge line is connected to the nozzle for supplying coolant to the second heat and mass transfer apparatus, and the second nozzle for connecting the coolant is connected with a fitting for supplying coolant to the first heat and mass transfer apparatus. The heat and mass transfer apparatuses are installed at the same level and are equipped with coolant reservoirs with pumps, the nozzles for outputting the coolant of heat exchangers are connected to the reservoir tanks, the pump discharge line of the first collector tank is connected to the coolant supply pipe of the second heat and mass transfer apparatus, the pump discharge line the collection tank of the second heat and mass transfer apparatus is connected to the fitting for supplying coolant to the first heat and mass transfer apparatus, and b AK-collection of the first heat and mass transfer apparatus is equipped with a fitting for water outlet. The installation for drying natural gas is equipped with a separator with fittings for supplying and outputting a coolant flow and a heating device and an additional container or separator with fittings for discharging water and coolant, the first heat and mass transfer apparatus along the gas is equipped with an intermediate sampling device and additional fittings for supplying and withdrawing coolant flow, an additional nozzle for withdrawing the selected coolant is connected to the nozzle for supplying the separator fluid, pcs CER for withdrawal of liquid from the separator is connected with an additional connection for introducing liquid into the heat and mass transfer apparatus, wherein the fitting of the additional tank or separator for cooling liquid output connected to the collecting tank of the first heat and mass transfer apparatus, and the separator is made in the form of a filter or centrifuge.
Сущность настоящего изобретения состоит в следующем.The essence of the present invention is as follows.
Охлаждение природного газа за счет испарения сжиженного газа позволяет провести процесс в простейшей аппаратуре. Охлаждение исходного газа в конечном итоге за счет теплоты испарения сжиженного газа позволяет упростить процесс осушки при соблюдении требуемых параметров по содержанию влаги в осушенном газе. Не требуется применять достаточно дорогие адсорбенты (наиболее широко используемый способ осушки природного газа на АГНКС) и проводить их регенерацию.The cooling of natural gas by evaporation of liquefied gas allows the process to be carried out in the simplest apparatus. The cooling of the source gas ultimately due to the heat of vaporization of the liquefied gas makes it possible to simplify the drying process while observing the required parameters for the moisture content in the dried gas. It is not necessary to use sufficiently expensive adsorbents (the most widely used method of drying natural gas at CNG filling stations) and to regenerate them.
При выполнении указанных выше требований по содержанию влаги в продукционном сжатом газе АГНКС температура, до которой следует охлаждать природный газ, зависит от его давления на входе. Например, при давлении на входе 1,2 МПа газ для выполнения требования по величине точки росы продукционного сжатого газа (р=20 МПа) tросы=-30°С должен быть охлажден до температуры -52°С. С помощью данного газа целесообразно охладить входящий газ, а уже предварительно охлажденный газ далее охладить до конечной требуемой температуры путем впрыска сжиженного газа.When fulfilling the above requirements for the moisture content in the compressed CNG filling gas, the temperature to which natural gas should be cooled depends on its inlet pressure. For example, at an inlet pressure of 1.2 MPa, gas must be cooled to a temperature of -52 ° C to meet the requirement for the dew point of the production compressed gas (p = 20 MPa) t dew = -30 ° C. Using this gas, it is advisable to cool the inlet gas, and then pre-chilled gas to cool it to the final desired temperature by injection of liquefied gas.
В предлагаемом изобретении охлаждение, по сути, проводят, как и в прототипе, в две ступени: на второй ступени температуру охлажденного на первой ступени природного газа далее снижают до конечного значения путем введения в охлаждаемый поток сжиженного газа, а на первой ступени входящий газ охлаждают газом, выходящим из второй ступени при конечной низкой температуре.In the present invention, the cooling is essentially carried out, as in the prototype, in two stages: in the second stage, the temperature of the natural gas cooled in the first stage is further reduced to the final value by introducing liquefied gas into the cooled stream, and in the first stage the incoming gas is cooled by gas leaving the second stage at the final low temperature.
В настоящем изобретении теплопередачу осуществляют в отсутствии поверхности теплообмена. Для этого используют не взаимодействующую с водой и не растворимую в ней охлаждающую жидкость. При этом для проведения процесса используют широко известные тепломассообменные аппараты, например, полые, насадочные или барботажные колонны. При организации строго противотока и при непосредственном контакте газа и жидкости возможно минимизировать разность температур на концах тепломассообменных аппаратов, что, в свою очередь в значительной мере снижает расход сжиженного газа. При применении обычных поверхностных теплообменных аппаратов собственно процесс теплопередачи при осушке природного газа осуществляется в системе «газ-газ». Не смотря на то, что газы, обменивающиеся теплотой, находятся под давлением, а следовательно, имеют повышенную плотность, коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке не имеют высоких значений, что имеет следствием значительную величину собственно теплообменной поверхности. Совершенно иначе обстоит дело при непосредственном контакте газа и жидкости. Если коэффициент теплоотдачи от газа к жидкости (к каплям, пленке и т.д.) сохраняет достаточно низкое значение, то поверхность контакта фаз характеризуется весьма высокой величиной. При этом процесс теплообмена может быть осуществлен в аппарате малого объема, что обеспечивает высокую интенсивность.In the present invention, heat transfer is carried out in the absence of a heat exchange surface. For this, a coolant that is not interacting with water and insoluble in it is used. Moreover, for the process using widely known heat and mass transfer apparatus, for example, hollow, packed or sparging columns. With the organization of a strictly countercurrent and with direct contact of gas and liquid, it is possible to minimize the temperature difference at the ends of the heat and mass transfer apparatuses, which, in turn, significantly reduces the consumption of liquefied gas. When using conventional surface heat exchangers, the process of heat transfer during the drying of natural gas is carried out in the gas-gas system. Despite the fact that the gases exchanging heat are under pressure, and therefore have a higher density, the heat transfer coefficients from gas to the wall do not have high values, which results in a significant amount of the heat exchange surface itself. The situation is completely different with direct contact of gas and liquid. If the heat transfer coefficient from gas to liquid (to droplets, film, etc.) remains quite low, then the contact surface of the phases is characterized by a very high value. In this case, the heat exchange process can be carried out in a small volume apparatus, which ensures high intensity.
Определенные требования к охлаждающей жидкости приведены выше: жидкость не должна взаимодействовать с составляющими природного газа и водой. Кроме того, должна отсутствовать или быть незначительной совместная растворимость воды и охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость должна иметь низкую температуру замерзания (не выше -55÷-60°С) и весьма малую упругость паров (сотые или тысячные доли мм рт.ст. при температуре входа жидкости во второй тепломассообменный аппарат) для предотвращения потерь жидкости с газом, поступающим на дальнейшую обработку. Целесообразен выбор охлаждающей жидкости с плотностью, большей или меньшей по отношению к воде. Это позволит разделять охлаждающую жидкость и уловленную удаленную из газа воду путем простого отстаивания. Определенные тонкости проведения процесса осушки природного газа по настоящему изобретению изложены ниже при описании технологической схемы процесса и работы установки для осушки природного газа.Certain requirements for the coolant are given above: the fluid should not interact with the components of natural gas and water. In addition, the joint solubility of water and coolant should be absent or negligible. The coolant must have a low freezing point (not higher than -55 ÷ -60 ° C) and a very low vapor pressure (hundredths or thousandths of mm Hg at the temperature at which the liquid enters the second heat and mass transfer apparatus) to prevent loss of liquid with the gas entering for further processing. It is advisable to choose a coolant with a density higher or lower with respect to water. This will allow the separation of the coolant and the trapped water removed from the gas by simple settling. Certain subtleties of carrying out the process of drying natural gas of the present invention are described below in the description of the technological scheme of the process and operation of the installation for drying natural gas.
Принципиальная схема установки для осушки природного газа по одному из вариантов настоящего изобретения приведена на чертеже.A schematic diagram of an installation for drying natural gas according to one embodiment of the present invention is shown in the drawing.
Установка для осушки природного газа включает в себя устройство 1 для предварительной очистки, емкость 2 для хранения сжиженного природного газа, смеситель 3 для смешения охлаждаемого и сжиженного газа. В установку для осушки входят два последовательно установленных тепломассообменных аппарата: первый по ходу газа тепломассообменный аппарат 4 и второй тепломассообменный аппарат 5. Оба аппарата могут быть выполнены в виде полых, насадочных или барботажных колонн. Тепломассообменные аппараты 4 и 5 снабжены штуцерами 6 и 7 для подвода газа и штуцерами 8 и 9 для вывода газа. Тепломассообменные аппараты 4 и 5 снабжены также штуцерами 10 и 11 для подвода и штуцерами 12 и 13 для отвода охлаждающей жидкости. Смеситель 3 размещен на линии, соединяющей штуцер 8 для вывода газа первого тепломассообменного аппарата и штуцер 7 для подвода газа второго аппарата.The installation for drying natural gas includes a device 1 for pre-treatment, a container 2 for storing liquefied natural gas, a mixer 3 for mixing cooled and liquefied gas. Two drying heat and mass transfer apparatuses are installed in series for drying: the first heat and mass transfer apparatus 4 along the gas and the second heat and mass transfer apparatus 5. Both devices can be made in the form of hollow, packed or bubble columns. Heat and mass transfer apparatuses 4 and 5 are equipped with fittings 6 and 7 for gas inlet and fittings 8 and 9 for gas outlet. Heat and mass transfer apparatuses 4 and 5 are also equipped with fittings 10 and 11 for supply and fittings 12 and 13 for the removal of coolant. The mixer 3 is placed on the line connecting the nozzle 8 for the gas outlet of the first heat and mass transfer apparatus and the nozzle 7 for the gas supply of the second apparatus.
При установке аппарата 5 по уровню выше аппарата 4 реализуется самотечная схема работы установки для осушки природного газа. В этом случае первый аппарат 4 снабжен баком-сборником 14 охлаждающей жидкости с насосом 15 и щтуцером 16 для вывода воды. Нагнетающая линия насоса 15 соединена со штуцером 11 второго тепломассообменного аппарата 5. Штуцер 13 для вывода охлаждающей жидкости второго аппарата 5 соединен со штуцером 10 для подвода охлаждающей жидкости аппарата 4.When installing apparatus 5 at a level higher than apparatus 4, a gravity flow diagram of the installation for drying natural gas is implemented. In this case, the first apparatus 4 is equipped with a collecting tank 14 of coolant with a pump 15 and a nozzle 16 for water outlet. The discharge line of the pump 15 is connected to the fitting 11 of the second heat and mass transfer apparatus 5. The fitting 13 for outputting the cooling fluid of the second apparatus 5 is connected to the fitting 10 for supplying the cooling fluid of the apparatus 4.
При установке тепломассообменных аппаратов 4 и 5 на одном уровне реализуется технологическая схема с принудительной подачей охлаждающей жидкости в оба аппарата. Естественно при этом необходима установка второго бака-сборника с насосом. Данная схема не нуждается в подробном описании и не приводится в настоящей заявке на изобретение.When installing heat and mass transfer devices 4 and 5 at the same level, a technological scheme is implemented with forced supply of coolant to both devices. Naturally, this requires the installation of a second collection tank with a pump. This scheme does not need a detailed description and is not given in this application for invention.
Как при самотечной, так и при принудительной перекачке охлаждающей жидкости в отдельных случаях оказывается необходимым следующее усложнение технологической схемы. Установку для осушки природного газа оснащают разделителем 17 со штуцерами 18 для подвода 19 для вывода охлаждающей жидкости и дополнительной емкостью (или сепаратором) 20. Дополнительная емкость (или сепаратор) 20 имеет штуцера 21 и 22 соответственно для вывода охлаждающей жидкости и воды. Разделитель 17 снабжен нагревателем (на схеме не обозначен). Первый по ходу тепломассообменный аппарат 4 имеет устройство 23 для промежуточного отбора охлаждающей жидкости. Для вывода отбираемого потока из аппарата 4 предназначен дополнительный штуцер 24. Для возвращения отобранного потока из разделителя 17 в аппарат 4 служит дополнительный штуцер 25, которым снабжен аппарат 4. Движение газа по аппарату 4 может быть организовано различными способами. На схеме изображен тривиальный случай вывода газового потока из аппарата 4 перед устройством 23 для промежуточного отбора охлаждающей жидкости и ввода его обратно в аппарат после устройства 23. Штуцер 21 соединен с баком-сборником 14.Both with gravity and with forced pumping of the coolant in some cases, the following complication of the technological scheme is necessary. The installation for drying natural gas is equipped with a separator 17 with fittings 18 for supplying 19 for outputting coolant and an additional capacity (or separator) 20. The additional capacity (or separator) 20 has nozzles 21 and 22, respectively, for outputting coolant and water. The separator 17 is equipped with a heater (not shown in the diagram). The first heat and mass transfer apparatus 4 has a device 23 for the intermediate selection of coolant. An additional nozzle 24 is intended for outputting the sample stream from the apparatus 4. To return the selected stream from the separator 17 to the apparatus 4, an additional nozzle 25 is used, which is equipped with the apparatus 4. The gas movement through the apparatus 4 can be organized in various ways. The diagram shows a trivial case of the output of the gas stream from the apparatus 4 before the device 23 for the intermediate selection of coolant and enter it back into the apparatus after the device 23. The fitting 21 is connected to the collection tank 14.
Установка для осушки природного газа по настоящему изобретению работает следующим образом. Следует подчеркнуть, что расположенные ниже в скобках цифры, являются частным случаем и приведены для примера и лучшего понимания сути настоящего изобретения.Installation for drying natural gas of the present invention operates as follows. It should be emphasized that the numbers below in brackets are a special case and are given as an example and a better understanding of the essence of the present invention.
Природный газ, подаваемый на обработку, например на АГНКС, из магистрального газопровода, проходит очистку от капельной влаги и твердых включений в устройстве 1 для предварительной очистки (температура газа на входе составляет +10°С). Далее газ направляют в первый тепломассообменный аппарат 4 через штуцер 6 для подвода газа. Навстречу газу в условиях строгого противотока подают охлаждающую жидкость с низкой температурой (-50°С) из второго тепломассообменного аппарата 5. Соответственно штуцера 13 и 10 соединены трубопроводом. Охлаждающую жидкость выводят из аппарата 4 через штуцер 12 в бак-сборник 14 (температура выводимой жидкости +7°С). Охлажденный газ (температура -47°С) через штуцер 8 выводят из аппарата 4 и направляют в смеситель 3. В смеситель 3 одновременно подают сжиженный природный газ из емкости 2 для хранения сжиженного газа (способ заправки емкости 2 не требует особого описания и реализуется обычными приемами). В ходе непосредственного контакта природного и сжиженного газа проходит окончательное охлаждение природного газа до температуры, обеспечивающей требуемое по нормативам содержание влаги (-53°С). Холодный газ направляют через штуцер 7 во второй аппарат 5. Навстречу газу из бака-сборника 14 насосом 15 через штуцер 11 подают охлаждающую жидкость (температура жидкости на входе указана выше и составляет +7°С). В ходе непосредственного контакта с холодным природным газом жидкость охлаждается (конечная температура жидкости на выходе из аппарата 5 составляет -50°С). Жидкость выводят из аппарата 5 через штуцер 13 и подают в аппарат 4 через штуцер 10.Natural gas supplied for processing, for example to CNG filling stations, from the main gas pipeline, is purified from drip moisture and solid inclusions in the pre-treatment device 1 (gas temperature at the inlet is + 10 ° С). Next, the gas is sent to the first heat and mass transfer apparatus 4 through the nozzle 6 for supplying gas. Towards the gas in conditions of strict counterflow, coolant with a low temperature (-50 ° C) is supplied from the second heat and mass transfer apparatus 5. Accordingly, the fittings 13 and 10 are connected by a pipeline. The cooling liquid is removed from the apparatus 4 through the nozzle 12 into the collection tank 14 (temperature of the liquid to be removed + 7 ° C). Cooled gas (temperature -47 ° C) through the nozzle 8 is removed from the apparatus 4 and sent to the mixer 3. The mixer 3 simultaneously serves liquefied natural gas from the tank 2 for storing liquefied gas (the method of filling the tank 2 does not require a special description and is implemented by conventional methods ) In the course of direct contact between natural and liquefied gas, the natural gas is finally cooled to a temperature that provides the required moisture content (-53 ° C). The cold gas is sent through the nozzle 7 to the second apparatus 5. Toward the gas from the collecting tank 14, a coolant is pumped through the nozzle 15 through the nozzle 11 (the temperature of the liquid at the inlet is indicated above and is + 7 ° C). In the course of direct contact with cold natural gas, the liquid cools (the final temperature of the liquid at the outlet of the apparatus 5 is -50 ° C). The liquid is removed from the apparatus 5 through the nozzle 13 and served in the apparatus 4 through the nozzle 10.
Описанный выше процесс является основным в настоящем изобретении. Однако следует описать некоторые возможные варианты работы установки.The process described above is fundamental in the present invention. However, some possible options for the installation should be described.
Если охлаждающая жидкость имеет меньшую или большую плотность, нежели вода, то в этом случае в баке-сборнике 14 проходит расслоение жидкости. При этом штуцер 16 для вывода воды при большей плотности воды размещают в нижней части бака-сборника 14. В противном случае штуцер 16 должен быть размещен в верхней части бака-сборника 14.If the coolant has a lower or greater density than water, then in this case, the separation tank undergoes liquid separation. At the same time, the nozzle 16 for outputting water with a higher density of water is placed in the lower part of the collecting tank 14. Otherwise, the fitting 16 should be placed in the upper part of the collecting tank 14.
Возможен и другой вариант, приемлемый для вышеуказанных случаев и необходимый для случая, когда плотность охлаждающей жидкости и воды близки друг к другу, что не позволяет ориентироваться на быстрый процесс расслоения жидкостей. В этом случае целесообразен промежуточный отбор охлаждающей жидкости из аппарата 4. Отбор должен быть проведен в том сечении аппарата 4, в котором охлаждающая жидкость имеет близкую к 0°С, но еще отрицательную температуру, что обеспечивает нахождение в охлаждающей жидкости воды в виде частиц льда. Следует особо оговорить, что аппараты 4 и 5 в условиях непосредственного контакта газа и жидкости одновременно являются достаточно хорошими уловителями образующихся частиц льда. Для промежуточного отбора охлаждающей жидкости служит устройство 23 известного типа. Отобранный поток жидкости направляют через дополнительный штуцер 24 и штуцер 18 в разделитель 17, который может быть выполнен в виде фильтра или центрифуги. Очищенную от частиц льда охлаждающую жидкость из разделителя 17 через штуцер 19 и дополнительный штуцер 25 возвращают обратно в аппарат 4 для проведения охлаждения потока газа. Естественно, что в разделителе 17 проходит накопление льда. Для предотвращения этого возможен как периодический режим работы разделителя 17, так и непрерывный режим. При периодическом процессе при возрастании гидравлического сопротивления разделителя 17 выше допустимых пределов или по прошествии расчетного временного этапа при принятии соответствующих реальному состоянию дел значений влагосодержания газа на входе разделитель должен быть выведен из работы и подвергнут регенерации. При организации непрерывного процесса разделитель 17 из работы не выводят. Как при непрерывной, так и при периодической работе разделителя 17 последний оснащают нагревателем, установка которого обеспечивает таяние льда при минимальном нагревании охлаждающей жидкости. Жидкофазную смесь воды и охлаждающей жидкости выводят в дополнительную емкость (или сепаратор) 20, где проходит расслоение жидкостей. Воду из дополнительной емкости (или сепаратора) 20 выводят из установки через штуцер 22 (об условиях расположения штуцера в верхней или нижней части емкости указано выше). Следует отметить, что при применении сепаратора несколько усложняется конструкция установки, что в полной мере компенсируется возрастанием интенсивности процесса разделения жидкостей. Из дополнительной емкости (или сепаратора) 20 охлаждающую жидкость через штуцер 21 направляют в бак-сборник 14.There is another option that is acceptable for the above cases and necessary for the case when the density of the coolant and water are close to each other, which does not allow us to focus on the fast process of separation of liquids. In this case, an intermediate selection of the coolant from the apparatus 4 is advisable. The selection should be carried out in that section of the apparatus 4 in which the coolant has a temperature close to 0 ° C but still negative, which ensures that there is water in the form of ice particles in the coolant. It should be specially noted that devices 4 and 5 under conditions of direct contact of gas and liquid are at the same time quite good traps of the formed ice particles. A device 23 of known type is used for the intermediate selection of coolant. The selected fluid stream is directed through an additional nozzle 24 and a nozzle 18 in the separator 17, which can be made in the form of a filter or centrifuge. The cooling liquid purified from ice particles from the separator 17 through the nozzle 19 and the additional nozzle 25 is returned back to the apparatus 4 for cooling the gas stream. Naturally, in the separator 17 is the accumulation of ice. To prevent this, both a periodic mode of operation of the separator 17 and a continuous mode are possible. In a batch process, with an increase in the hydraulic resistance of the separator 17 above the permissible limits or after the calculated time period has passed, when the values of the gas moisture content at the inlet corresponding to the real state of affairs have been adopted, the separator should be taken out of operation and regenerated. When organizing a continuous process, the separator 17 is not taken out of operation. Both during continuous and periodic operation of the separator 17, the latter is equipped with a heater, the installation of which ensures the melting of ice with minimal heating of the coolant. The liquid-phase mixture of water and coolant is discharged into an additional container (or separator) 20, where the separation of liquids takes place. Water from the additional tank (or separator) 20 is removed from the installation through the nozzle 22 (the conditions for the location of the nozzle in the upper or lower part of the tank are indicated above). It should be noted that when using the separator, the installation design is somewhat more complicated, which is fully compensated by the increase in the intensity of the liquid separation process. From the additional tank (or separator) 20, the coolant through the nozzle 21 is sent to the collection tank 14.
Следует уточнить необходимость требования, касающегося низкой парциальной упругости паров охлаждающей жидкости при температуре охлаждающей жидкости, соответствующей температуре подвода ее во второй тепломассообменный аппарат. При высокой парциальной упругости пары охлаждающей жидкости в значительном количестве поступают на последующие стадии переработки природного газа и попадают в готовый продукт, что недопустимо.It is necessary to clarify the need for a requirement regarding the low partial vapor pressure of the coolant at a coolant temperature corresponding to the temperature of its supply to the second heat and mass transfer apparatus. With a high partial elasticity, coolant vapors in significant quantities enter the subsequent stages of natural gas processing and enter the finished product, which is unacceptable.
Габариты и металлоемкость аппаратуры для реализации настоящего изобретения значительно меньше, чем в случае применения поверхностных теплообменников. Упрощена и конструкция аппаратов. При реализации настоящего изобретения организована простая и надежная осушка природного газа в ходе его подготовки к сжатию и ожижению. Упрощена конструкция установки и автоматизация ее работы. Все это приводит к снижению эксплуатационных затрат.The dimensions and metal consumption of the apparatus for implementing the present invention are significantly less than in the case of the use of surface heat exchangers. Simplified and design devices. When implementing the present invention, a simple and reliable drying of natural gas is organized during its preparation for compression and liquefaction. Simplified installation design and automation of its work. All this leads to lower operating costs.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008124855/06A RU2374553C1 (en) | 2008-06-17 | 2008-06-17 | Natural gas dehydration equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008124855/06A RU2374553C1 (en) | 2008-06-17 | 2008-06-17 | Natural gas dehydration equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2374553C1 true RU2374553C1 (en) | 2009-11-27 |
Family
ID=41476788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008124855/06A RU2374553C1 (en) | 2008-06-17 | 2008-06-17 | Natural gas dehydration equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2374553C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2505763C2 (en) * | 2011-10-21 | 2014-01-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" | Method of dehydrating gas containing co2 |
| RU2699160C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-09-03 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Natural gas processing and liquefaction complex |
-
2008
- 2008-06-17 RU RU2008124855/06A patent/RU2374553C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2505763C2 (en) * | 2011-10-21 | 2014-01-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" | Method of dehydrating gas containing co2 |
| RU2699160C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-09-03 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Natural gas processing and liquefaction complex |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102142252B1 (en) | High-purity liquid carbon dioxide gas manufacturing method and device | |
| CN103649661B (en) | A kind of apparatus and method reclaiming the sulfur hexafluoride Gong reusing | |
| CN103328443B (en) | The distilling apparatus of NMP | |
| CN102119050B (en) | The purification of air-flow | |
| CN101970082A (en) | Gaseous hydrocarbon treating/recovering apparatus and method | |
| US5951741A (en) | Hydrocarbon vapor recovery processes and apparatus | |
| RU2374553C1 (en) | Natural gas dehydration equipment | |
| CN101703841B (en) | Device for collecting and recovering oil gas by condensation and absorption | |
| CN108467743B (en) | Oil gas recovery condensate collecting and conveying device and method thereof | |
| CN107641535A (en) | Film deep cooling integrated separation purifies the device and method of multiple gases | |
| RU2240175C1 (en) | Method of purification from hydrocarbons of a steam-gaseous medium formed at petroleum storage and filling in containers (variants) and installation for its realization | |
| CN204552724U (en) | A kind of efficient crude Treatment system being applicable to self lift type test/production platform | |
| JP2004028564A (en) | Apparatus for collecting and purifying refrigerant in air conditioning system and method for purifying refrigerant in air conditioning system | |
| CN101071035B (en) | Method for delivering purity raised gas and purity improved overheat gas | |
| RU2367494C1 (en) | Technological scheme of hydrocarbon collecting at their loading to cisterns | |
| US8034159B2 (en) | Method for removing hydrocarbons from a vapour-gas mixture and a device for carrying out said method | |
| CN210813998U (en) | Rectification separation system | |
| RU2496559C1 (en) | Plant for trapping vapors of oil and oil products | |
| RU2106903C1 (en) | Plant for oil product vapor recovery | |
| RU2193443C1 (en) | Method for removing hydrocarbons from gas-vapor mixture formed on storage of petroleum or petroleum products or when filling tanks by the latter, and pump- ejector installation for implementing the method | |
| CN2721199Y (en) | High-viscosity oil vacuum filter | |
| RU2657445C1 (en) | Modular-complete absorption unit for the hydrocarbons light factions trapping | |
| CN217459352U (en) | Natural gas dewaxing and dewatering device | |
| CN2506328Y (en) | Pressure-increasing heat-removing oil gas recovery device | |
| CN213679833U (en) | Air nitrogen making device with oil removing function |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100618 |