RU2528460C2 - Liquefying of high-pressure natural gas or low-pressure associated oil gas - Google Patents

Liquefying of high-pressure natural gas or low-pressure associated oil gas Download PDF

Info

Publication number
RU2528460C2
RU2528460C2 RU2012139878/06A RU2012139878A RU2528460C2 RU 2528460 C2 RU2528460 C2 RU 2528460C2 RU 2012139878/06 A RU2012139878/06 A RU 2012139878/06A RU 2012139878 A RU2012139878 A RU 2012139878A RU 2528460 C2 RU2528460 C2 RU 2528460C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
separation
stream
separator
vortex
Prior art date
Application number
RU2012139878/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012139878A (en
Inventor
Валентин Николаевич Косенков
Александр Николаевич Лазарев
Александр Дмитриевич Савчук
Original Assignee
Валентин Николаевич Косенков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валентин Николаевич Косенков filed Critical Валентин Николаевич Косенков
Priority to RU2012139878/06A priority Critical patent/RU2528460C2/en
Publication of RU2012139878A publication Critical patent/RU2012139878A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2528460C2 publication Critical patent/RU2528460C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/0635Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/0605Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the feed stream
    • F25J3/061Natural gas or substitute natural gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/0645Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of CnHm with 3 carbon atoms or more
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/065Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of CnHm with 4 carbon atoms or more
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/10Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using combined expansion and separation, e.g. in a vortex tube, "Ranque tube" or a "cyclonic fluid separator", i.e. combination of an isentropic nozzle and a cyclonic separator; Centrifugal separation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/68Separating water or hydrates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/90Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2260/00Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/10Integration in a gas transmission system at a pressure reduction, e.g. "let down" station

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to liquefying of natural or associated oil gas, i.e. propane-butane fraction. Initial flow is cooled, separated to isolate light portion of low-molecular hydrocarbon stock to be liquefied with extraction of liquid propane-butane fraction in power vortex separator. Said vortex separator is composed of three-section vessel accommodating vortex tube to divide the latter into three sections, top, mid and bottom, by horizontal walls. Note here that top section accommodates cold end with vortex tube coil heat exchanger, mid-section accommodating hot end. Bottom section houses hot flow rate regulator and separator of liquid phase from said flow equipped with the valve.
EFFECT: higher yield of pure hydrocarbon stock.
2 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к технологии подготовки и переработки природного или попутного нефтяного газов в товарную продукцию сжиженный газ, представляющий пропан-бутановую фракцию с незначительным количеством других углеводородов.The alleged invention relates to a technology for the preparation and processing of natural or associated petroleum gases into commercial products liquefied gas, representing the propane-butane fraction with a small amount of other hydrocarbons.

Проблема переработки природного и попутного нефтяного газа и получение сжиженных газов является очень важной, поскольку позволяет значительно повысить ресурсы углеводородного сырья, используемые во многих отраслях промышленности, в частности в качестве бытового и промышленного топлива, например, для производства моторных топлив, а также как нефтехимическое сырье для крупнотоннажного производства олефинов, полиолефинов и других химических продуктов.The problem of processing natural and associated petroleum gas and producing liquefied gases is very important because it can significantly increase the hydrocarbon resources used in many industries, in particular as domestic and industrial fuels, for example, for the production of motor fuels, as well as petrochemical raw materials for large-scale production of olefins, polyolefins and other chemical products.

Однако, производство сжиженных газов из природных и попутных нефтяных газов является довольно трудной задачей, особенно при переработке попутного нефтяного газа, который выходит из скважин, даже после предварительной очистки, очень загрязненным и представляет собой многокомпонентную смесь, содержащую, кроме углеводородных фракций, не углеводородные компоненты (азот, двуокись углерода, сероводород), механические примеси и воду.However, the production of liquefied gases from natural and associated petroleum gases is a rather difficult task, especially when processing associated petroleum gas that comes out of the wells, even after preliminary treatment, is very contaminated and is a multicomponent mixture containing, in addition to hydrocarbon fractions, non-hydrocarbon components (nitrogen, carbon dioxide, hydrogen sulfide), solids and water.

Природные газы отличаются более стабильным составом, так как проходят предварительную подготовку на промыслах и газофракционирование на ГФУ и в качестве высоконапорного газа транспортируются по магистральным газопроводам с давлением 3,0-7,0 МПа, в отличии от попутного нефтяного газа, который можно отнести к низконапорным, так как его давление не превышает 0,2-0,4 МПа.Natural gases have a more stable composition, as they undergo preliminary training in the fields and gas fractionation at HFCs and are transported as high-pressure gas via gas pipelines with a pressure of 3.0-7.0 MPa, in contrast to associated petroleum gas, which can be classified as low-pressure since its pressure does not exceed 0.2-0.4 MPa.

В настоящее время наиболее распространенной технологией является низкотемпературный дроссельный способ, с использованием вихревых камер энергетического разделения низкомолекулярных углеводородов, являющихся основными в природных газах.Currently, the most common technology is the low-temperature throttle method, using vortex chambers for energy separation of low molecular weight hydrocarbons, which are the main ones in natural gases.

Поэтому для получения сжиженных газов предлагается редуцирование высоконапорного магистрального природного газа, с использованием вихревых аппаратов с последующей эффективной сепарацией двухфазных углеводородных смесей с разделением на сухой и сжиженные газы, являющимися товарными продуктами.Therefore, to obtain liquefied gases, it is proposed to reduce high-pressure main natural gas using vortex apparatuses followed by effective separation of two-phase hydrocarbon mixtures with separation into dry and liquefied gases, which are commercial products.

Получение сжиженных газов из попутного нефтяного газа является более сложной задачей, так как для эффективной работы вихревых энергетических камер, кроме удаления нежелательных примесей из попутного газа, требуется повышенное давление, поэтому наиболее целесообразно использовать компремирование с сохранением основных технологических процессов, используемых для разделения природного газа.Obtaining liquefied gases from associated petroleum gas is a more difficult task, since for the efficient operation of vortex energy chambers, in addition to removing unwanted impurities from associated gas, increased pressure is required, therefore it is most advisable to use compression while maintaining the main technological processes used to separate natural gas.

Аналогом предлагаемого изобретения является способ сжижения природного газа по патенту RU 2202078, F25J /00, 2001 - [1], согласно которому, сжижение природного газа осуществляется дроссельным рекуперативным способом, включающим охлаждение и очистку сжижаемого газа от примесей методом вымораживания в предварительном и рекуперативном теплообменниках, дросселирование охлажденного газа, его подачу в конденсатор-сборник, с разделением образующейся парожидкостной смеси, при этом ожижаемый газ очищают от примесей в одном из двух переключающихся теплообменников-вымораживателей, далее газ после рекуперативного теплообменника разделяют на два потока, один из которых дросселируют и подают в конденсатор-сборник, а другой после дросселирования смешивают с газом низкого давления, выходящим из конденсатора-сборника, а часть потока сжатого газа направляют в вихревую трубу, из которой горячий поток низкого давления используют для отогрева теплообменника-вымораживателя, и холодный поток, подаваемый на дополнительное охлаждение сжатого газа, проходящего через работающий теплообменник-вымораживатель.An analogue of the present invention is a method of liquefying natural gas according to the patent RU 2202078, F25J / 00, 2001 - [1], according to which, the liquefaction of natural gas is carried out by the throttle regenerative method, including cooling and purification of the liquefied gas from impurities by freezing in preliminary and regenerative heat exchangers, throttling of the cooled gas, its supply to the condenser-collector, with the separation of the resulting vapor-liquid mixture, while the liquefied gas is cleaned of impurities in one of the two switching heat freezer exchangers, then the gas after the recuperative heat exchanger is divided into two flows, one of which is throttled and fed to the condenser-collector, and the other after throttling is mixed with low-pressure gas exiting the condenser-collector, and a part of the compressed gas stream is sent to the vortex tube , from which a hot stream of low pressure is used to heat the heat exchanger-freezer, and a cold stream supplied for additional cooling of the compressed gas passing through the working heat exchanger-extinct agitator.

Данный способ позволяет повысить качество сжижаемого газа очисткой его от конденсирующихся примесей путем их сепарационного выделения из потока газа в предварительном и рекуперативном теплообменниках-вымораживателях.This method allows to improve the quality of the liquefied gas by cleaning it from condensing impurities by separating them from the gas stream in the preliminary and recuperative heat exchangers-freezers.

Несмотря на приведенные данные настоящее изобретение имеет следующие недостатки:Despite the above data, the present invention has the following disadvantages:

- исходный поток природного газа высокого давления подается на установку двумя потоками, один подается в теплообменники-вымораживатели, а другой параллельными потоками в основную и дополнительную вихревые трубы, из этого следует, что неочищенные потоки подаются в вихревые трубы, а часть потока подается на очистку в теплообменники-вымораживатели, а затем для сепарации образующихся кристаллогидатов в конденсатор-сборник, а это недопустимо, так как работа на неочищенном газе вихревой трубы приведет к выводу ее из строя, в результате забивки примесями и кристаллогидратами соплового ввода, имеющего незначительные размеры;- the initial stream of high-pressure natural gas is supplied to the installation in two streams, one is supplied to the freezing heat exchangers, and the other is fed into the main and additional vortex tubes in parallel flows, it follows that the untreated flows are fed into the vortex tubes, and part of the stream is sent to heat exchangers-freezers, and then for the separation of the resulting crystalline hydrates into the condenser-collector, and this is unacceptable, since working on raw gas of the vortex tube will lead to its failure, as a result of clogging and impurities and crystalline hydrates of a nozzle inlet having insignificant dimensions;

- применением теплообменников-вымораживателей возможно только выделение и в дальнейшем удаление путем отогрева и сепарации только кристаллогидратов, образовавшихся из водно-углеводородного конденсата, но не других механических примесей.- using heat exchanger-freezers, it is possible only to isolate and subsequently remove by heating and separation only crystalline hydrates formed from water-hydrocarbon condensate, but not other mechanical impurities.

Прототипом предполагаемого изобретения принят способ - установка вихревого сжижения попутного газа по патенту RU 2395763, F25J 1/00, F25B 9/00, 2006 - [2], в котором исходный поток попутного газа предварительно сепарируется от воды, затем охлаждается в регенеративном теплообменнике на 10-15°С горячим потоком вихревой трубы и поступает в турбодетандер, выход которого подключен к входу в вихревую трубу.The prototype of the alleged invention adopted a method - installation of vortex liquefaction of associated gas according to patent RU 2395763, F25J 1/00, F25B 9/00, 2006 - [2], in which the source gas stream is pre-separated from water, then cooled in a regenerative heat exchanger by 10 -15 ° C with a hot stream of a vortex tube and enters a turbo expander, the output of which is connected to the entrance to the vortex tube.

Горячий поток вихревой трубы соединен с камерой смешения эжектора, а холодный поток вихревой трубы соединен с эжектором и с сепаратором-водоотделителем. В вихревой трубе в результате энегоразделения исходного, осушенного и охлажденного газа образуются два потока: осевой - холодный поток при температуре ниже температуры конденсации пропан-бутановых фракций и периферийный - горячий поток. Холодный поток с температурой минус 65°С состоит из метановой фракции газа и мелких капель сконденсировавшихся пропан-бутановых фракций. Эта взвесь сепарируется и разделяется на метан и пропан-бутан, которые отгружаются в качестве готовой продукции.The hot stream of the vortex tube is connected to the mixing chamber of the ejector, and the cold stream of the vortex tube is connected to the ejector and to the separator-water separator. Two flows are formed in the vortex tube as a result of ene separation of the source, dried and cooled gas: axial - cold flow at a temperature below the condensation temperature of propane-butane fractions and peripheral - hot flow. A cold stream with a temperature of minus 65 ° C consists of a methane gas fraction and small drops of condensed propane-butane fractions. This suspension is separated and separated into methane and propane-butane, which are shipped as finished products.

Приведенное изобретение позволяет осуществлять подготовку и переработку попутного нефтяного газа при сравнительно низком исходном давлении (до 0,2 МПа) с возможностью выделения и сжижения пропан-бутановых фракций, являющихся наиболее востребованными продуктами для производства широкой гаммы промышленного использования. Однако, данному изобретению присущи некоторые недостатки:The invention allows the preparation and processing of associated petroleum gas at a relatively low initial pressure (up to 0.2 MPa) with the possibility of separating and liquefying propane-butane fractions, which are the most popular products for the production of a wide range of industrial uses. However, this invention has some disadvantages:

- исходный поток попутного нефтяного газа последовательно проходит 4 аппарата, включая входной сепаратор, два регенеративных теплообменника и турбодетандер с входным, сравнительно низким давлением (до 0,2 МПа) и поступает на вход вихревой трубы, что недопустимо для эффективной работы, так как нижняя граница работоспособности вихревых труб начинается от давлений 1,2-2,0 МПа [3].- the initial flow of associated petroleum gas sequentially passes through 4 apparatuses, including an inlet separator, two regenerative heat exchangers and a turboexpander with an inlet, relatively low pressure (up to 0.2 MPa) and enters the entrance of the vortex tube, which is unacceptable for efficient operation, since the lower boundary the performance of vortex tubes begins at pressures of 1.2-2.0 MPa [3].

- технологическая схема установки отличается сложностью, особенно, в части использования компрессорного оборудования- турбодетандера, турбокомпрессора, электродвигателя, объединенных общим валом, а также эжектора и нагнетателя. Эта группа аппаратов требует значительных эксплуатационных и капитальных затрат, а также трудностей в наладке и поддержании синхронной работы и выполнения технологических параметров режима.- the technological scheme of the installation is difficult, especially in terms of the use of compressor equipment - a turboexpander, a turbocompressor, an electric motor, combined by a common shaft, as well as an ejector and a supercharger. This group of devices requires significant operational and capital costs, as well as difficulties in setting up and maintaining synchronous operation and performing technological parameters of the mode.

Для устранения изложенных недостатков предлагаемый способ предусматривает следующее:To eliminate the above disadvantages, the proposed method provides the following:

- предварительную подготовку природного или попутного нефтяного газа, включающую охлаждение и эффективную сепарацию газа от тяжелых водно-углеводородных фракций и различных механических примесей (Блок А - подготовки и очистки);- preliminary preparation of natural or associated petroleum gas, including cooling and effective gas separation from heavy water-hydrocarbon fractions and various mechanical impurities (Block A - preparation and purification);

- компрессию газа (только в случае использования попутного нефтяного газа) и дроссельное энергосжижение в вихревом энергоразделителе. При использовании природного высоконапорного магистрального газа компрессия не требуется (Блок В - компрессии и сжижения);- gas compression (only in the case of associated petroleum gas) and throttle energy liquefaction in a vortex energy separator. When using natural high-pressure main gas, compression is not required (Block B - compression and liquefaction);

- изотермическое хранение сжиженного газа и вторичной (обратной) конденсации испарившихся паров сжиженных газов, за счет циркуляции некоторой части сконденсированных сжиженных газов из испарившихся паров (Блок С - изотермического хранения и конденсации паров).- isothermal storage of liquefied gas and the secondary (reverse) condensation of evaporated vapors of liquefied gases, due to the circulation of a certain part of the condensed liquefied gases from evaporated vapors (Block C - isothermal storage and condensation of vapors).

Общим для аналогов и заявляемого способа сепарации, вихревого сжижения и изотермического хранения являются:Common to analogues and the proposed method of separation, vortex liquefaction and isothermal storage are:

- подготовка исходного потока газа к разделению осуществляется с использованием процессов охлаждения и очистки;- preparation of the initial gas stream for separation is carried out using cooling and purification processes;

- компрессия газового потока при его разделении на газовую и сжиженную составляющие;- compression of the gas stream when it is divided into gas and liquefied components;

- дроссельное вихревое энергосжижение газа в высокоскоростном закрученном потоке исходного газа в вихревой трубе, после его очистки,;- throttle vortex energy gas liquefaction in a high-speed swirling source gas stream in a vortex tube, after its purification ,;

- сепарация образовавшихся двухфазных углеводородных смесей.- separation of the resulting two-phase hydrocarbon mixtures.

Отличием предлагаемого способа от аналога и прототипа является:The difference of the proposed method from analogue and prototype is:

- возможность осуществлять разделение на данной установке, как, высоконапорного магистрального природного газа, так и низконапорного попутного нефтяного газов;- the ability to carry out the separation at this installation, as a high-pressure main natural gas, and low-pressure associated petroleum gas;

- в предлагаемом способе исходный поток газа после охлаждения поступает на эффективную сепарацию в многоступенчатом центробежном сепараторе, в котором осуществляется отделение легкой газовой фракции от водно-углеводородного конденсата, включая нефтяные остатки (для случая попутного нефтяного газа) и различные примеси, выделяемые с тяжелой фазой;- in the proposed method, the initial gas stream after cooling is fed to efficient separation in a multistage centrifugal separator, in which the light gas fraction is separated from the water-hydrocarbon condensate, including oil residues (for the case of associated petroleum gas) and various impurities emitted with a heavy phase;

- в аналоге часть исходного газа поступает в вихревые трубы параллельными потоками, а основная часть газа поступает регенеративные теплообменники - вымораживатели, а в прототипе исходный поток газа после осушки в сепараторе, поступает в два последовательные регенеративные теплообменники для охлаждения, а затем в турбодетандер и вихревую трубу;- in the analogue, part of the source gas enters the vortex tubes in parallel flows, and the main part of the gas enters the regenerative heat exchangers - freezers, and in the prototype the initial gas stream after drying in the separator, enters two consecutive regenerative heat exchangers for cooling, and then into the turboexpander and vortex tube ;

- в предлагаемом способе компрессия используется для компремирования легкой отсепарированной газовой фазы после центробежной сепарации исходного потока газа (только при использовании попутного нефтяного газа) при поступлении в вихревой энергоразделитель.- in the proposed method, compression is used to compress the light separated gas phase after centrifugal separation of the initial gas stream (only when using associated petroleum gas) when entering the vortex energy separator.

В прототипе компрессия используется для сжатия отсепарированного от жидкости горячего потока газа для подачи его в камеру смешения эжектора для подачи метана во внешний газопровод.In the prototype, compression is used to compress the hot gas stream separated from the liquid to supply it to the mixing chamber of the ejector to supply methane to the external gas pipeline.

- наличие изотермического хранения сжиженного газа с вторичной конденсацией испарившихся паров сжиженного газа.- the presence of isothermal storage of liquefied gas with secondary condensation of the vaporized vapor of the liquefied gas.

В прототипе эта стадия технологического процесса отсутствует.In the prototype, this stage of the process is missing.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности переработки природного или попутного нефтяного газа путем их последовательно сжижения и сепарационного фазового разделения и одновременной очисткой от нежелательных примесей.The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of processing natural or associated petroleum gas by sequentially liquefying and separation phase separation and simultaneous purification from unwanted impurities.

Это позволяет значительно повысить ресурсы чистого углеводородного сырья, используемого во многих отраслях промышленности, когда исходное сырье содержит много нежелательных примесей.This can significantly increase the resources of pure hydrocarbon raw materials used in many industries, when the feed contains many undesirable impurities.

Сущность предполагаемого изобретения способа центробежной сепарации, вихревого сжижения и изотермического хранения состоит в следующем: способ сжижения высоконапорного природного или низконапорного попутного нефтяного газов, включающий, поступающий из газопровода природный или попутный нефтяной газ, представляющий собой смесь, состоящую из многокомпонентных углеводородных газов и примесей, включающий очистку сжижаемых газов от примесей охлаждением, конденсацией и сепарацией образовавшейся двухфазной смеси на составляющие газовую и сконденсированную жидкую фазу, включающую водно-углеводородный конденсат и примеси. При этом газовую фазу подвергают вихревому энергетическому разделению в трехпоточной вихревой трубе на сухой газ и сжиженные газы, а водно-углеводородный конденсат направляют на сепарацию с выделением водного, углеводородного и примесей. Исходный поток высоконапорного природного газа или низконапорного попутного нефтяного газа, после охлаждения, конденсации и сепарации в первом многоступенчатом центробежном сепараторе, сконденсированную жидкую фазу выводят на переработку.The essence of the alleged invention of a centrifugal separation method, vortex liquefaction and isothermal storage is as follows: a method of liquefying a high-pressure natural or low-pressure associated petroleum gas, comprising natural gas or associated petroleum gas coming from a gas pipeline, which is a mixture consisting of multicomponent hydrocarbon gases and impurities, including purification of liquefied gases from impurities by cooling, condensation and separation of the resulting two-phase mixture into gas components w and the condensed liquid phase comprising water and hydrocarbon condensate and impurities. In this case, the gas phase is subjected to vortex energy separation in a three-stream vortex tube into dry gas and liquefied gases, and the water-hydrocarbon condensate is sent for separation with the release of aqueous, hydrocarbon and impurities. The initial stream of high-pressure natural gas or low-pressure associated petroleum gas, after cooling, condensation and separation in the first multistage centrifugal separator, the condensed liquid phase is taken out for processing.

Газовую фазу, в случае использования низконапорного попутного нефтяного газа, после сепарации подвергают компремированию отсепарированной газовой фазы, представляющей низкомолекулярную фракцию углеводородов. Далее отсепарированную газовую фазу высоконапорного природного или низконапорного попутного нефтяного газа подвергают вихревому энергетическому разделению, сжижению и газодинамической сепарации в вихревой трубе, размещенной вертикально в трехсекционной, состоящей из верхней, средней, и нижней секции емкости - вихревом энергоразделителе, разделенной горизонтальными перегородками, в верхней секции исходный поток газа охлаждается в теплообменнике - змеевике, омываемом конденсатом холодного потока, который затем перетекает в среднюю секцию, охлаждая горячий конец вихревой трубы, размещенный в средней секции, откуда часть сжиженного газа из средней секции поступает на охлаждение исходного потока газа в рекуперативном теплообменнике. Основная часть сжиженного газа, после охлаждения испарившихся паров в изотермическом хранилище, в регенеративном теплообменнике, дросселирующего вентиля и теплообменника-змеевика, поступает в изотермическое хранилище. Испарившиеся пары сжиженного газа подвергают вторичное конденсации на поверхности охлаждаемого теплообменника-змеевика, размещенного в верхней части изотермического хранилища, сконденсированные пары стекают в нижнюю часть хранилища, а несконденсированные пары в виде двухфазной смеси после охлаждения направляют во второй сепаратор для вторичной сепарации на газ и жидкость. Причем газ подвергают вторично вихревому энергоразделению в вихревом энергоразделителе, а жидкость направляют в изотермическое хранилище, в нижней секции емкости - сепаратора производят сепарацию горячего потока газа от жидкой фазы, которую направляют в изотермическое хранилище. Газовый поток отводят из газового пространства нижней секции вихревого энергоразделителя, разделенной перегородкой, в качестве товарной метановой фракции, а из нижней части секции - отсепарированную фазу, которую сливают в изотермическую емкость, из которой отбирают сжиженную фракцию газов в качестве товарного продукта.The gas phase, in the case of using low-pressure associated petroleum gas, after separation is subjected to compression of the separated gas phase, representing a low molecular weight fraction of hydrocarbons. Then, the separated gas phase of high-pressure natural or low-pressure associated petroleum gas is subjected to vortex energy separation, liquefaction, and gas-dynamic separation in a vortex tube placed vertically in a three-section, consisting of the upper, middle, and lower sections of the tank - a vortex energy separator separated by horizontal partitions in the upper partitions the initial gas stream is cooled in a heat exchanger - a coil, washed by the condensate of a cold stream, which then flows into the middle projection of cooling hot end of the vortex tube, located in the middle section, where the portion of the liquefied gas is supplied from the middle section for cooling the feed gas stream in an indirect heat exchanger. The main part of the liquefied gas, after cooling the vaporized vapor in an isothermal storage, in a regenerative heat exchanger, a throttling valve and a coil heat exchanger, enters the isothermal storage. The vaporized liquefied gas vapors are subjected to secondary condensation on the surface of the cooled coil heat exchanger located in the upper part of the isothermal storage, the condensed vapors flow to the lower part of the vault, and the non-condensed vapors in the form of a two-phase mixture are sent to the second separator for secondary separation into gas and liquid after cooling. Moreover, the gas is subjected to secondary vortex energy separation in a vortex energy separator, and the liquid is sent to an isothermal storage, in the lower section of the separator tank, the hot gas stream is separated from the liquid phase, which is sent to an isothermal storage. The gas stream is diverted from the gas space of the lower section of the vortex energy separator, separated by a partition, as a commodity methane fraction, and from the lower part of the section is a separated phase, which is poured into an isothermal container, from which the liquefied gas fraction is taken as a commodity product.

На фиг. 1 изображена принципиальная технологическая схема для реализации заявляемого способа. На фиг. 2 представлено схематическое решение конструкции вихревого энергоразделителя (увеличено) для сжижения природного и попутного нефтяного газа.In FIG. 1 shows a schematic flow chart for implementing the proposed method. In FIG. Figure 2 shows a schematic design of a vortex energy separator (enlarged) for liquefying natural and associated petroleum gas.

На технологической схеме (фиг. 1) представлены: блок А - подготовки и очистки исходного газа к разделению; блок В - компрессии и сжижения; блок С - изотермического хранения сжиженного газа и вторичной конденсации паров, а также потоки: I - исходный поток природного или попутного нефтяного газа; II - водно-углеводородный конденсат и примеси; III - легкие газообразные фракции; поступающие на вход в вихревой энергоразделитель; IV - компремируемые легкие газообразные фракции (при работе на попутном нефтяном газе); V - сжиженный газ, выходящий из вихревого энергоразделителя; VI - горячий поток газа, выходящий из вихревого энергоразделителя; VII - пары, испарившихся сжиженного газа, выходящие из изотермического хранилища; VIII - пары сжиженного газа после холодильника, поступающие на вход насоса; IX - охлажденные пары, поступающие на вход в сепаратор; Х - отсепари-рованный сжиженный газ, поступающий в изотермическое хранилище; XI - отсепарированный из горячего потока вихревого энергразделителя, сжиженный газ поступающий в изотермическое хранилище; XII - часть отсепарированного сжиженного газа, поступающего в рекуперативный теплообменник для охлаждения исходного потока газа; XIII - сжиженный газ после рекуперативного теплообменника, поступающий в вихревой энергоразделитель; XIV - отсепарированный газ, выходящий из сепаратора паров, и поступающий в поток III; XV - отгрузка товарного сжиженного газа из изотермического хранилища; XVI - метановая фракция, выходящая из вихревого энергоразделителя в магистральный газопровод.On the technological scheme (Fig. 1) are presented: block A - preparation and purification of the source gas for separation; block B - compression and liquefaction; block C - isothermal storage of liquefied gas and secondary vapor condensation, as well as flows: I - the initial flow of natural or associated petroleum gas; II - water-hydrocarbon condensate and impurities; III - light gaseous fractions; entering the vortex energy separator; IV - compressible light gaseous fractions (when working on associated petroleum gas); V is the liquefied gas leaving the vortex energy separator; VI - hot gas stream leaving the vortex energy separator; VII - vapor, vaporized liquefied gas, leaving the isothermal storage; VIII - liquefied gas vapors after the refrigerator entering the pump inlet; IX - cooled vapors entering the separator; X - separated liquefied gas entering the isothermal storage; XI - separated from the hot stream of the vortex energy separator, liquefied gas entering the isothermal storage; XII - part of the separated liquefied gas entering the recuperative heat exchanger to cool the initial gas stream; XIII - liquefied gas after a recuperative heat exchanger entering the vortex energy separator; XIV is the separated gas leaving the vapor separator and entering the stream III; XV - shipment of commercial liquefied gas from an isothermal storage facility; XVI - methane fraction exiting the vortex energy separator into the main gas pipeline.

На технологической схеме также представлены аппараты, оборудование и основная арматура (устройства для реализации предложенного способа, другая арматура, клапаны, датчики исключены из схемы для упрощения), включая: 1 - рекуперативный теплообменник; 2 - первый многоступенчатый центробежный сепаратор; 3 - компрессор; 4 - вертикальная емкость вихревого энергоразделителя; 5 - верхняя горизонтальная перегородка; 6 - нижняя горизонтальная перегородка; 7 - трехпоточная вихревая труба, размещенная соосно в емкости 4; 8 - холодный конец вихревой трубы, размещенный над верхней горизбнтальной перегородкой; 9 - трубчатый теплообменник для охлаждения исходного потока газа на входе в вихревую трубу 7; 10 - горячий конец вихревой трубы 7, размещенный в нижней горизонтальной перегородке; 11 - клапан регулирующего устройства расхода горячего потока газа и отбора отсепарированной жидкости из газа; 12 - ручка со штоком и винтовым устройством перемещения клапана для изменения кольцевого зазора между коническим концом горячего конца и клапаном 11; 13 - горизонтальная перегородка с периферийными отверстиями, расположенная в нижней секции емкости - для разделения газового пространства и сборника жидкости; 14 - сливной патрубок, установленный на верхней горизонтальной перегородке; 15 - изотермическое хранилище; 16 - экран в форме змеевика, размещенный в верхнем пространстве изотермического хранилища; 17 - регенеративный теплообменник для охлаждения паров; 18 - насос; 19 - второй сепаратор; 20…27 - запорно-регулирующие вентили.The technological diagram also presents apparatuses, equipment and main valves (devices for implementing the proposed method, other valves, valves, sensors are excluded from the scheme for simplification), including: 1 - recuperative heat exchanger; 2 - the first multistage centrifugal separator; 3 - compressor; 4 - vertical capacity of the vortex energy separator; 5 - upper horizontal partition; 6 - lower horizontal partition; 7 - three-flow vortex tube placed coaxially in the tank 4; 8 - the cold end of the vortex tube, placed above the upper horizontal partition; 9 - a tubular heat exchanger for cooling the initial gas stream at the entrance to the vortex tube 7; 10 - the hot end of the vortex tube 7, located in the lower horizontal partition; 11 - valve control device flow of hot gas flow and selection of the separated liquid from the gas; 12 - a handle with a rod and a screw device for moving the valve to change the annular gap between the conical end of the hot end and the valve 11; 13 - horizontal partition with peripheral holes located in the lower section of the tank - to separate the gas space and the liquid collector; 14 - drain pipe mounted on the upper horizontal partition; 15 - isothermal storage; 16 - a screen in the form of a coil, located in the upper space of the isothermal storage; 17 - regenerative heat exchanger for cooling the vapor; 18 - pump; 19 - a second separator; 20 ... 27 - shut-off and control valves.

При этом, вентили размещены: 20 - на линии исходного потока природного (попутного нефтяного) газа (поток 1); 21 - на линии отбора водно-углеводородного конденсата и примесей (поток II); 22 - на линии выхода легкой фракции газа из центробежного сепаратора и входа в вихревой энергоразделитель (поток XIII); 23 - на линии выхода легкой фракции газа из центробежного сепаратора и входа на компрессор 3 (поток III); 24 - отбора метановой фракции в топливную сеть; 25 - на линии отбора отсепарированной жидкой фазы из вихревого энергоразделителя 4 в рекуперативны теплообменник 1 (поток XII); 26 - на линии ввода сжиженного газа из вихревого энергоразделителя в изотермическое хранилище (поток V); 27 - на линии отбора товарного сжиженного газа (поток XV).Moreover, the valves are located: 20 - on the line of the initial flow of natural (associated petroleum) gas (stream 1); 21 - on the line for the selection of water-hydrocarbon condensate and impurities (stream II); 22 - on the line of exit of the light gas fraction from the centrifugal separator and the entrance to the vortex energy separator (stream XIII); 23 - on the line of exit of the light gas fraction from the centrifugal separator and the inlet to the compressor 3 (stream III); 24 - selection of methane fraction in the fuel network; 25 - on the sampling line of the separated liquid phase from the vortex energy separator 4 into the recuperative heat exchanger 1 (stream XII); 26 - on the line for introducing liquefied gas from a vortex energy separator into an isothermal storage (stream V); 27 - on the line for the selection of commercial liquefied gas (stream XV).

Исходный поток природного (или попутного нефтяного) газа I поступает из магистрального газопровода (или из промыслового сепаратора) на охлаждение в рекуперативный теплообменник 1, а затем тангенциально вводятся в многоступенчатый центробежный сепаратор 2 для отделения легких фракций газа от водно-углеводородного конденсата и примесей, которые выводятся из нижней части сепаратора потоком II (при открытом вентиле 21) для дальнейшего разделения (на схеме не показано).The initial stream of natural (or associated petroleum) gas I comes from the main gas pipeline (or from a field separator) for cooling to a recuperative heat exchanger 1, and then it is tangentially introduced into a multi-stage centrifugal separator 2 to separate light gas fractions from water-hydrocarbon condensate and impurities, which are removed from the bottom of the separator by flow II (with valve 21 open) for further separation (not shown in the diagram).

Легкие фракции газа III, выходящие из верха сепаратора 2, посредством вентиля 22 поступают в вихревой энергоразделитель 4 (при переработке попутного нефтяного газа этот поток газа IV поступает, посредством вентиля 23 в компрессор 3, а затем в вихревой энергоразделитель 4.Light fractions of gas III emerging from the top of the separator 2, through valve 22, enter the vortex energy separator 4 (during the processing of associated petroleum gas, this gas stream IV enters, through valve 23, into the compressor 3, and then into the vortex energy separator 4.

Вихревой энергоразделитель 4 представляет собой трехсекционную емкость, в которой вертикально размещена вихревая труба 7 таким образом, что разделена на три секции горизонтальными перегородками 5, 6 и 13: верхнюю, среднюю и нижнюю, при этом, в верхней размещен холодный конец 8 с теплообменником-змеевиком 9 вихревой трубы 7, в средней - горячий конец 10, а в нижней - регулирующее устройство расхода горячего потока и сепарационное устройство по отделению из потока жидкой фазы, содержащее клапан 11.The vortex energy separator 4 is a three-section capacity in which the vortex tube 7 is vertically placed in such a way that it is divided into three sections by horizontal partitions 5, 6 and 13: the upper, middle and lower, while the upper end has a cold end 8 with a coil heat exchanger 9 of the vortex tube 7, in the middle - the hot end 10, and in the bottom - the regulating device for the flow of hot flow and a separation device for separation from the liquid phase stream, containing the valve 11.

В нижней секции емкости имеется горизонтальная перегородка 13, разделяющая пространство секции на верхнюю - газовое пространство и нижнее, для сбора отсепарированной жидкой фазы из горячего потока, для чего перегородка имеет по переферии сквозные отверстия для стока жидкости из верхнего пространства в нижнее.In the lower section of the tank there is a horizontal partition 13, dividing the space of the section into the upper gas space and the lower one, for collecting the separated liquid phase from the hot stream, for which the septum has peripheral openings for draining the liquid from the upper space to the lower one.

Ввод исходного потока газа в вихревой энергоразделитель 4 осуществляется посредством теплообменника - змеевика 9 с холодным концом вихревой трубы 8, размещенных в верхней секции емкости, что позволяет охлаждать входящий газовый поток IV, выходящей жидкой фазой холодного потока. Часть конденсата холодного потока из верхней секции стекает по сливному патрубку 14 в среднюю секцию, охлаждая горячий конец вихревой трубы, что позволяет повысить эффективность сепарационного процесса выделения из горячего потока жидкой фазы, накапливающейся в средней секции энергоразделителя 4.The input gas stream is introduced into the vortex energy separator 4 by means of a heat exchanger — a coil 9 with the cold end of the vortex tube 8 located in the upper section of the tank, which allows cooling the incoming gas stream IV, which exits the liquid phase of the cold stream. A part of the condensate of the cold stream from the upper section flows down the drain pipe 14 into the middle section, cooling the hot end of the vortex tube, which improves the efficiency of the separation process of separating from the hot stream the liquid phase that accumulates in the middle section of the energy separator 4.

Регулирование расхода горячего потока и отбора отсепарированной жидкой фазы, накапливающейся в нижней секции энергоразделителя осуществляется регулирующим устройством 12 с винтовой передачей и регулировочной ручкой.The regulation of the flow rate of the hot stream and the selection of the separated liquid phase accumulating in the lower section of the energy separator is carried out by a regulating device 12 with a helical gear and an adjustment knob.

Сжиженная фаза газа выводится (поток V) из вихревого энергоразделителя 4, которая после регенеративного теплообменника 17, охлаждающего пары и, пройдя дросселирующий вентиль 26 и змеевик-экран 16, сливается в изотермическую емкость 15. При этом часть сжиженного газа из средней секции (из потока XI) отбирается посредством вентиля 25 и потоком XII поступает на охлаждение исходного потока газа (поток I) в рекуперативном теплообменнике 1. Основная часть сжиженного газа из средней секции вихревого энергоразделителя 4 (поток V), пройдя регенеративный теплообменник 17, в котором сжиженный газ, отдавая холод в процессе испарения паров (поток VII), выходящих из верха изотермического хранилища 15, в теплообменнике конденсируют и насосом 18 подают в центробежный сепаратор 19. Сконденсированную жидкость после теплообменника 17 (поток V) дросселируют вентилем 26 и направляют в змеевик-экран 16, после которого жидкость сливают в изотермическое хранилище 15.The liquefied gas phase is discharged (stream V) from the vortex energy separator 4, which, after the regenerative heat exchanger 17, which cools the vapor and passes through the throttling valve 26 and the coil screen 16, is discharged into the isothermal tank 15. In this case, a part of the liquefied gas from the middle section (from the stream XI) is taken by valve 25 and flow XII enters the cooling of the original gas stream (stream I) in the regenerative heat exchanger 1. The main part of the liquefied gas from the middle section of the vortex energy separator 4 (stream V), passing regenerative heat exchanger 17, in which the liquefied gas, giving off cold during the evaporation of vapors (stream VII), leaving the top of the isothermal storage 15, is condensed in the heat exchanger and fed to the centrifugal separator 19 by a pump 18. The condensed liquid after the heat exchanger 17 (stream V) is throttled by a valve 26 and sent to the coil screen 16, after which the liquid is drained into the isothermal storage 15.

Испарившиеся пары сжиженного газа из изотермической емкости отводятся через змеевик-экран 16, размещенный в верхней части изотермического хранилища, которые пройдя регенеративный теплообменник 17, охлаждаются, конденсируются и откачиваются насосом 16 потоком IX в сепаратор 19, в котором сепарируется жидкая часть паров от газообразной части, а затем жидкая фаза XI сливается в изотермическую емкость, а газообразная фаза поступает на вход вихревого энергоразделителя 4 (поток XIV).Evaporated vapors of liquefied gas from the isothermal tank are discharged through a coil-screen 16, located in the upper part of the isothermal storage, which, having passed through the regenerative heat exchanger 17, are cooled, condensed and pumped out by pump 16 to flow separator 19, in which the liquid part of the vapor is separated from the gaseous part, and then the liquid phase XI merges into an isothermal tank, and the gaseous phase enters the input of the vortex energy separator 4 (stream XIV).

Отбор продуктового сжиженного газа XV осуществляется из изотермического хранилища 15 посредством вентиля 27.The selection of the product liquefied gas XV is carried out from the isothermal storage 15 through the valve 27.

Таким образом, предлагаемый способ центробежной сепарации изотермического хранения позволяет перерабатывать природный высоконапорный магистральный природный газ, а также низконапорный попутный нефтяной газ, поступающий с нефтяных промыслов на стадии трапной сепарации или с промысловых компрессорных станций. Подготовка газа к разделению осуществляется методом многоступенчатой центробежной сепарации, в результате которой производится очистка от тяжелых примесей и осушка от влаги.Thus, the proposed method of centrifugal separation of isothermal storage allows you to process natural high-pressure main natural gas, as well as low-pressure associated petroleum gas coming from oil fields at the stage of floor separation or from field compressor stations. Gas preparation for separation is carried out by the method of multistage centrifugal separation, as a result of which heavy impurities are cleaned and moisture is dried.

Дальнейшее разделение легкой газовой фракции исходного потока осуществляется путем глубокого охлаждения газа до минус 50°C в вихревом энергоразделителе, в результате получения сухого метана и товарной сжиженной пропан-бутановой фракции, которая выводится в изотермическое хранилище, для последующей отправки потребителю.Further separation of the light gas fraction of the feed stream is carried out by deep cooling of the gas to minus 50 ° C in a vortex energy separator, resulting in the production of dry methane and commercial liquefied propane-butane fraction, which is discharged into an isothermal storage, for subsequent shipment to the consumer.

Наземное изотермическое хранилище изотермического газа представляет собой обычный например, вертикальный резервуар, покрытый тепловой изоляцией. Сжиженный газ хранится при температуре минус 40…50°C под небольшим избыточным давлением, близким к атмосферному, составляет величину: 50…250 мм. вод. ст. (1,03…1,05 кгс/см2).The ground isothermal storage of isothermal gas is a common, for example, a vertical tank coated with thermal insulation. Liquefied gas is stored at a temperature of minus 40 ... 50 ° C under a slight overpressure close to atmospheric, and is equal to: 50 ... 250 mm. water Art. (1.03 ... 1.05 kgf / cm 2 ).

В качестве тепловой изоляции может быть использована вакуумно-порошковая теплоизоляция или пенополиуретан (вспученный полимер).As thermal insulation, vacuum-powder thermal insulation or polyurethane foam (expanded polymer) can be used.

С целью снижения потерь сжиженного газа в изотермическом хранилище предусмотрена вторичная конденсация испарившихся паров сжиженной фракции, с использованием холодильных циклов, за счет холода холодного потока вихревой трубы, рекуперативного теплообмена, дросселирующего вентиля и сепарации образующейся газожидкостной смеси.In order to reduce losses of liquefied gas in an isothermal storage, secondary condensation of evaporated vapors of the liquefied fraction is provided, using refrigeration cycles, due to cold cold flow of the vortex tube, regenerative heat transfer, throttling valve and separation of the resulting gas-liquid mixture.

Приведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил проектирования подобных универсальных установок с переработкой практически любого природного и попутного нефтяного газа с различным входным давлением в диапазоне от 0,2 до 70 МПа, что соответствует критерию «изобретательский уровень».The given set of distinctive features is not known at this level of technological development and does not follow from well-known rules for designing such universal plants with processing of almost any natural and associated petroleum gas with various inlet pressures in the range from 0.2 to 70 MPa, which meets the criterion of "inventive step" ".

Приведенная универсальность технологии позволяет перерабатывать практически любой низкомолекулярный углеводородный природный газ по данному способу, согласно приведенной формуле изобретения в совокупности с вышеизложенными признаками является новым для получения сжиженных газов, и, следовательно, соответствует критерию «новизна».Given the versatility of the technology allows you to process almost any low molecular weight hydrocarbon natural gas according to this method, according to the above claims, together with the foregoing features, is new to produce liquefied gases, and therefore meets the criterion of "novelty."

Конструктивная реализация заявленного изобретения с указанной совокупностью признаков и подробным описанием конструктивных элементов аппаратов не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».The constructive implementation of the claimed invention with the indicated combination of features and a detailed description of the structural elements of the apparatus does not present any structural, technical and technological difficulties, from which the criterion “industrial applicability” follows.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 220078, F25J 1/00, 2001.1. Patent RU 220078, F25J 1/00, 2001.

2. Патент RU 2395763, F25J 1/00, F25B 9/00. 2006 - прототип.2. Patent RU 2395763, F25J 1/00, F25B 9/00. 2006 - prototype.

3. Кисин В.А., Тюрина Л.А. Глубокая подготовка попутного нефтяного нефтяного газа для переработки в товарную продукцию. Научно-технический журнал. Наука и техника в газовой промышленности. 2008., № 1 (33), с.4-10.3. Kisin V.A., Tyurina L.A. Deep preparation of associated petroleum gas for processing into commercial products. Scientific and technical journal. Science and technology in the gas industry. 2008., No. 1 (33), pp. 4-10.

Claims (1)

Способ сжижения высоконапорного природного или низконапорного попутного нефтяного газов, включающий, поступающий из газопровода природный или попутный нефтяной газ, представляющий собой смесь, состоящую из многокомпонентных углеводородных газов и примесей, включающий очистку сжижаемых газов от примесей охлаждением, конденсацией и сепарацией образовавшейся двухфазной смеси на составляющие газовую и сконденсированную жидкую фазу, включающую водно-углеводородный конденсат и примеси, при этом газовую фазу подвергают вихревому энергетическому разделению в трехпоточной вихревой трубе на сухой газ и сжиженные газы, а водно-углеводородный конденсат направляют на сепарацию с выделением водно-углеродного конденсата и примесей, отличающийся тем, что из исходного потока высоконапорного природного газа или низконапорного попутного нефтяного газа, после охлаждения, конденсации и сепарации в первом многоступенчатом центробежном сепараторе сконденсированную жидкую фазу выводят на переработку, а газовую фазу, в случае использования низконапорного попутного нефтяного газа, после сепарации подвергают компремированию отсепарированной газовой фазы, представляющей низкомолекулярную фракцию углеводородов, далее отсепарированную газовую фазу высоконапорного природного или низконапорного попутного нефтяного газа подвергают вихревому энергетическому разделению, сжижению и газодинамической сепарации в вихревой трубе, размещенной вертикально в трехсекционной, состоящей из верхней, средней и нижней секции емкости - вихревом энергоразделителе, разделенной горизонтальными перегородками, в верхней секции исходный поток газа охлаждается в теплообменнике - змеевике, омываемом конденсатом холодного потока, который затем перетекает в среднюю секцию, откуда часть сжиженного газа из средней секции поступает на охлаждение исходного потока газа в рекуперативном теплообменнике, а основная часть сжиженного газа, после охлаждения испарившихся паров в изотермическом хранилище, в регенеративном теплообменнике, дросселирующего вентиля и теплообменника-змеевика, поступает в изотермическое хранилище, испарившиеся пары сжиженного газа подвергают вторичной конденсации на поверхности охлаждаемого теплообменника-змеевика, размещенного в верхней части изотермического хранилища, сконденсированные пары стекают в нижнюю часть хранилища, а несконденсированные пары в виде двухфазной смеси после охлаждения направляют во второй сепаратор для вторичной сепарации на газ и жидкость, причем газ подвергают вторично вихревому энергоразделению в вихревом энергоразделителе, а жидкость направляют в изотермическое хранилище, в нижней секции емкости-сепаратора производят сепарацию горячего потока газа от жидкой фазы, которую направляют в изотермическое хранилище, газовый поток отводят из газового пространства нижней секции вихревого энергоразделителя, разделенной перегородкой, в качестве товарной метановой фракции, а из нижней части секции - отсепарированную фазу, которую сливают в изотермическую емкость, из которой отбирают сжиженную фракцию газов в качестве товарного продукта. A method of liquefying high-pressure natural or low-pressure associated petroleum gas, including natural or associated petroleum gas coming from a gas pipeline, which is a mixture consisting of multicomponent hydrocarbon gases and impurities, including purification of liquefied gases from impurities by cooling, condensation and separation of the resulting two-phase mixture into gas components and a condensed liquid phase, including water-hydrocarbon condensate and impurities, while the gas phase is subjected to vortex energy chemical separation in a three-stream vortex tube into dry gas and liquefied gases, and the water-hydrocarbon condensate is directed to separation with the release of water-carbon condensate and impurities, characterized in that from the initial stream of high-pressure natural gas or low-pressure associated petroleum gas, after cooling, condensation and separation in the first multistage centrifugal separator, the condensed liquid phase is taken out for processing, and the gas phase, in the case of using low-pressure associated petroleum gas , after separation, the separated gas phase representing the low molecular weight hydrocarbon fraction is subjected to compression, then the separated gas phase of the high-pressure natural or low-pressure associated petroleum gas is subjected to vortex energy separation, liquefaction and gas-dynamic separation in a vortex tube arranged vertically in a three-section upper and lower middle section section of the tank - vortex energy separator, divided by horizontal partitions, in the upper section of one gas stream is cooled in a heat exchanger — a coil washed by a cold stream condensate, which then flows into the middle section, from which part of the liquefied gas from the middle section is fed to cool the initial gas stream in the recuperative heat exchanger, and the main part of the liquefied gas, after cooling the evaporated vapors in an isothermal the storage, in the regenerative heat exchanger, the throttling valve and the coil heat exchanger, enters the isothermal storage, the vaporized liquefied gas vapors are subjected to second of condensation on the surface of the cooled coil heat exchanger located in the upper part of the isothermal storage, the condensed vapors flow to the lower part of the storage, and the non-condensed vapors in the form of a two-phase mixture after cooling are sent to the second separator for secondary separation into gas and liquid, and the gas is subjected to a second vortex energy separation in a vortex energy separator, and the liquid is sent to an isothermal storage, in the lower section of the separator tank, the hot stream is separated gas from the liquid phase, which is sent to an isothermal storage, the gas stream is removed from the gas space of the lower section of the vortex energy separator, separated by a partition, as a commodity methane fraction, and from the lower part of the section is a separated phase, which is drained into an isothermal container, from which the liquefied fraction of gases as a commercial product.
RU2012139878/06A 2012-09-18 2012-09-18 Liquefying of high-pressure natural gas or low-pressure associated oil gas RU2528460C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012139878/06A RU2528460C2 (en) 2012-09-18 2012-09-18 Liquefying of high-pressure natural gas or low-pressure associated oil gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012139878/06A RU2528460C2 (en) 2012-09-18 2012-09-18 Liquefying of high-pressure natural gas or low-pressure associated oil gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012139878A RU2012139878A (en) 2014-03-27
RU2528460C2 true RU2528460C2 (en) 2014-09-20

Family

ID=50342672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012139878/06A RU2528460C2 (en) 2012-09-18 2012-09-18 Liquefying of high-pressure natural gas or low-pressure associated oil gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2528460C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737986C1 (en) * 2020-04-24 2020-12-07 Валентин Николаевич Косенков Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof
RU2737987C1 (en) * 2020-05-12 2020-12-07 Валентин Николаевич Косенков Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof
RU2738514C1 (en) * 2020-03-16 2020-12-14 Валентин Николаевич Косенков Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof
RU2742009C1 (en) * 2020-01-22 2021-02-01 Валентин Николаевич Косенков Natural gas liquefaction device and method for the realization therof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6196004B1 (en) * 1999-04-05 2001-03-06 W. Stan Lewis Method and apparatus for condensing both water and a plurality of hydrocarbons entrained in a pressurized gas stream
RU2217586C2 (en) * 2002-02-07 2003-11-27 Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" Process of preparation of gas for conveying
RU2321797C1 (en) * 2007-02-26 2008-04-10 Александр Петрович Гусев Method of preparing oil gas
RU2341335C2 (en) * 2007-02-02 2008-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я. Карпова" Vortex apparatus
RU2395763C1 (en) * 2009-01-30 2010-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Vortex oil gas propane-butane fraction liquefication plant
US20120096895A1 (en) * 2010-10-26 2012-04-26 Kirtikumar Natubhai Patel Process for separating and recovering NGLs from hydrocarbon streams

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6196004B1 (en) * 1999-04-05 2001-03-06 W. Stan Lewis Method and apparatus for condensing both water and a plurality of hydrocarbons entrained in a pressurized gas stream
RU2217586C2 (en) * 2002-02-07 2003-11-27 Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" Process of preparation of gas for conveying
RU2341335C2 (en) * 2007-02-02 2008-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я. Карпова" Vortex apparatus
RU2321797C1 (en) * 2007-02-26 2008-04-10 Александр Петрович Гусев Method of preparing oil gas
RU2395763C1 (en) * 2009-01-30 2010-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Vortex oil gas propane-butane fraction liquefication plant
US20120096895A1 (en) * 2010-10-26 2012-04-26 Kirtikumar Natubhai Patel Process for separating and recovering NGLs from hydrocarbon streams

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742009C1 (en) * 2020-01-22 2021-02-01 Валентин Николаевич Косенков Natural gas liquefaction device and method for the realization therof
RU2738514C1 (en) * 2020-03-16 2020-12-14 Валентин Николаевич Косенков Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof
RU2737986C1 (en) * 2020-04-24 2020-12-07 Валентин Николаевич Косенков Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof
RU2737987C1 (en) * 2020-05-12 2020-12-07 Валентин Николаевич Косенков Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012139878A (en) 2014-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2549905C2 (en) Treatment method for natural gas containing carbon dioxide
RU2462295C2 (en) Hydrogen sulphide removal from natural gas flow
RU2272228C1 (en) Universal gas separation and liquefaction method (variants) and device
US6553784B2 (en) Comprehensive natural gas processor
US4453956A (en) Recovering condensables from natural gas
JP5692761B2 (en) Composition and method of high pressure acid gas removal in the production of ultra low sulfur gas
US4486209A (en) Recovering condensables from a hydrocarbon gaseous stream
US7856848B2 (en) Flexible hydrocarbon gas separation process and apparatus
RU2502545C1 (en) Method of natural gas processing and device to this end
CN106461320B (en) Use the liquefied natural gas (LNG) facilities of the mixed refrigerant systems of optimization
RU2010150141A (en) IMPROVED NITROGEN REMOVAL IN A PLANT FOR PRODUCING LIQUEFIED NATURAL GAS
RU2528460C2 (en) Liquefying of high-pressure natural gas or low-pressure associated oil gas
BG64011B1 (en) Method for the liquefaction of natural gas by cascade cooling
US2041725A (en) Art of refrigeration
CN105783421A (en) Natural gas light hydrocarbon recovery method and device
RU2182035C1 (en) Plant for preparation and processing of hydrocarbon materials of gas-condensate pools
RU2615092C9 (en) Processing method of main natural gas with low calorific value
RU2676829C1 (en) Associated petroleum gas topping plant
CN105062545A (en) Light hydrocarbon recovery method
RU2507459C1 (en) Separation method from liquefaction of associated petroleum gas with its isothermal storage
RU2550834C1 (en) Method and device for gas compression
RU2640969C1 (en) Method for extraction of liquefied hydrocarbon gases from natural gas of main gas pipelines and plant for its implementation
CN114164024A (en) Shale oil associated gas integrated membrane separation light hydrocarbon recovery system
RU2272972C2 (en) Method of the low-temperature separation of the associated petroleum gases (versions)
RU2509271C2 (en) Method for obtaining gasolines and liquefied gas from associated gas