RU2176053C1 - Method of gas treatment for transportation at compressor station - Google Patents

Abstract

FIELD: refrigeration and gas engineering, particularly, methods of gas treatment for transportation at compressor stations. SUBSTANCE: method includes gas cooling without condensation of hydrocarbons, withdrawal of condensed moisture, and gas heating with compressed gas of closed circulation circuit. In this case, gas is cooled by means of expansion to pressure below gas pressure in gas main. After heating gas is compressed up to pressure in gas main and then, it is cooled with expanded gas of circulation circuit. EFFECT: higher economic efficiency of claimed method of gas treatment for transportation at compressor stations. 3 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной и газовой технике, а именно к способам подготовки магистрального газа к транспорту на компрессорной станции, а также может найти применение в нефтегазовой и химической промышленности при проведении осушки нефтяного газа, этана, пропана, бутана и кислорода. The invention relates to refrigeration and gas technology, and in particular to methods of preparing main gas for transport at a compressor station, and may also find application in the oil and gas and chemical industries during the drying of oil gas, ethane, propane, butane and oxygen.

Известен способ получения холода по замкнутому циклу, включающему процессы сжатия газа, регенеративного теплообмена и расширения его в турбодетандере с последующим возвращением на сжатие, в котором сжатый газ охлаждают при регенеративном теплообмене до температуры более низкой, чем на входе в турбодетандер, нагревают охлаждаемой средой и подают на расширение в турбодетандер. Необходимость охлаждения сжатого газа при регенеративном теплообмене до температуры более низкой, чем на входе в турбодетандер, обусловлена требованием обеспечения осушки газа и исключения попадания капель жидкости из газа в турбодетандер. A known method of producing cold in a closed cycle, including processes of gas compression, regenerative heat transfer and expansion in a turboexpander followed by return to compression, in which the compressed gas is cooled during regenerative heat exchange to a temperature lower than at the inlet of the turbine expander, is heated by a cooled medium and served to expand into a turboexpander. The need for cooling the compressed gas during regenerative heat transfer to a temperature lower than at the inlet to the turbo-expander is due to the requirement to ensure gas dehydration and to prevent liquid droplets from entering the turbo-expander.

К недостаткам известного способа следует отнести снижение холодопроизводительности, обусловленное тем, что при охлаждении сжатого газа до температуры, более низкой, чем температура на входе в детандер, увеличиваются внешние теплопритоки и, соответственно, потери холода, все это снижает экономичность способа. The disadvantages of this method include a decrease in cooling capacity, due to the fact that when the compressed gas is cooled to a temperature lower than the temperature at the inlet of the expander, external heat inflows and, accordingly, cold losses increase, all this reduces the efficiency of the method.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки магистрального газа на компрессорной станции путем его охлаждения газом, который циркулирует в замкнутом контуре с последовательным его сжатием в компрессоре, охлаждением, расширением и нагревом, в котором магистральный газ перед охлаждением сжимают, а после охлаждения отделяют влагу и подогревают газом после компрессора, причем охлаждение газа ведут без конденсации углеводородов. The closest in technical essence and the achieved result is a method of preparing the main gas at the compressor station by cooling it with gas, which circulates in a closed circuit with its sequential compression in the compressor, cooling, expansion and heating, in which the main gas is compressed and then cooled moisture is separated and heated with gas after the compressor, and the gas is cooled without condensation of hydrocarbons.

К недостаткам известного способа следует отнести необходимость сжатия магистрального газа до более высокого давления, чем давление в магистральном газопроводе, перед охлаждением для отделения влаги, содержащейся в газе, что приводит к избыточным затратам энергии, приводящим к снижению экономичности способа подготовки. The disadvantages of this method include the need to compress the main gas to a higher pressure than the pressure in the main gas line before cooling to separate the moisture contained in the gas, which leads to excessive energy costs, leading to a decrease in the efficiency of the preparation method.

Необходимость осуществлять промежуточное охлаждение сжатого магистрального газа более высокого давления от температуры конца сжатия сначала окружающей средой, а затем охлаждение газом, который циркулирует в замкнутом контуре, увеличивает суммарные энергозатраты по известному способу, из-за необходимости осуществлять подвод окружающей среды для промежуточного охлаждения. Все это снижает экономичность способа. The need to provide intermediate cooling of the compressed main gas of a higher pressure from the temperature of the end of compression, first by the environment, and then cooling by the gas that circulates in a closed circuit, increases the total energy consumption by a known method, due to the need to supply the environment for intermediate cooling. All this reduces the efficiency of the method.

Целью изобретения является повышение экономичности способа подготовки магистрального газа на компрессорной станции путем сокращения энергозатрат на отделение влаги от газа, без конденсации углеводородов, при подготовке или транспорте газа. The aim of the invention is to increase the efficiency of the method of preparing the main gas at the compressor station by reducing energy consumption for the separation of moisture from gas, without condensation of hydrocarbons, in the preparation or transport of gas.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе подготовки магистрального газа на компрессорной станции путем его охлаждения газом, который циркулирует в замкнутом контуре с последовательным его сжатием в компрессоре, охлаждением, расширением и нагревом, при этом после охлаждения магистрального газа отделяют влагу и подогревают газом после компрессора, причем охлаждение газа ведут без конденсации углеводородов, согласно изобретению магистральный газ до подготовки расширяют до давления ниже давления в магистральном газопроводе, от магистрального газа отделяют влагу, газ подогревают и сжимают до давления в магистральном газопроводе, после чего магистральный газ охлаждают газом, циркулирующим в замкнутом контуре. This goal is achieved by the fact that in the known method of preparing the main gas at the compressor station by cooling it with gas, which circulates in a closed circuit with successive compression in the compressor, cooling, expansion and heating, while after cooling the main gas, moisture is separated and heated with gas after compressor, and gas cooling is carried out without condensation of hydrocarbons, according to the invention, the main gas is expanded to a pressure below the pressure in the main gas gadflies separated from the main gas moisture gas is preheated and compressed to a pressure in the gas main then cooled gas from the gas circulating in a closed circuit.

Расширение магистрального газа ниже давления в магистральном газопроводе, как известно, обеспечивает понижение температуры газа, степень которой определяется технической конструкцией расширителя и термодинамическим процессом расширения. При использовании расширителя (детандера), как известно, возможна рекуперация энергии расширения путем использования ее для привода компрессора. Тем самым суммарные затраты на поджатие магистрального газа буду ниже, чем при сжатии газа до давления более высокого, чем давление в магистральном газопроводе, с последующей потерей избыточного давления после компрессорной станции. The expansion of the main gas below the pressure in the main gas pipeline, as is known, provides a decrease in the gas temperature, the degree of which is determined by the technical design of the expander and the thermodynamic expansion process. When using an expander (expander), as you know, it is possible to recover expansion energy by using it to drive a compressor. Thus, the total cost of preloading the main gas will be lower than when compressing the gas to a pressure higher than the pressure in the main gas pipeline, followed by the loss of excess pressure after the compressor station.

Охлаждение магистрального газа циркулирующим в замкнутом контуре газом способствует эффективному теплообмену между потоками из-за возможности формирования необходимого температурного перепада между потоками газа. При этом из-за невысоких степеней сжатия газа в замкнутом цикле циркуляции сокращаются энергозатраты на обеспечение работы замкнутого цикла циркуляции газа. The cooling of the main gas by the gas circulating in a closed circuit promotes efficient heat transfer between the flows because of the possibility of forming the necessary temperature difference between the gas flows. Moreover, due to the low degree of gas compression in a closed circulation cycle, energy costs are reduced to ensure the operation of a closed gas circulation cycle.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема компрессорной станции, в которой обеспечивается заявляемый способ; на фиг. 2 - термодинамические процессы, осуществляемые согласно заявляемому способу. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a compressor station in which the inventive method is provided; in FIG. 2 - thermodynamic processes carried out according to the claimed method.

В соответствии с заявляемым способом подготовки магистрального газа (фиг. 1) на компрессорной станции в линии магистрального газа последовательно размещены расширитель (детандер) 2, сепаратор влаги 3, теплообменник подогрева 4, дожимающий компрессор 5 и охладитель 6. В замкнутом контуре циркуляции служебного газа 7 между охладителем 6 и теплообменником подогрева 4 установлен компрессор 8 и между теплообменником подогрева 4 и охладителем 6 установлен расширитель (детандер) 9. In accordance with the inventive method for preparing the main gas (Fig. 1), at the compressor station, in the main gas line, an expander (expander) 2, a moisture separator 3, a heat exchanger 4, a booster compressor 5 and a cooler 6 are sequentially placed. In a closed loop of the service gas 7 a compressor 8 is installed between the cooler 6 and the preheater 4; and an expander (expander) 9 is installed between the preheater 4 and the cooler 6.

Способ подготовки магистрального газа на компрессорной станции осуществляют следующим образом (фиг. 1, 2). The method of preparing the main gas at the compressor station is as follows (Fig. 1, 2).

Магистральный газ 1 поступает с параметрами P_мг и температурой T_ос в детандер 2, где происходит адиабатное расширение (процесс a-b) до давления P_в и температуры T_в; при расширении из газа выпадает влага, и температура газа повышается (процесс b-c). Далее газ подают в теплообменник подогрева 4, где подогревают до температуры T_д, равной температуре окружающей среды T_ос. Затем газ с параметрами P_в и T_д = T_ос в дожимающем компрессоре 5 сжимают (процесс d-e) до давления P_мг и температуры T_е, после чего газ охлаждают в охладителе 6 до температуры T_ос (процесс e-k). Цикл обработки магистрального газа завершается.The main gas 1 enters with the parameters P _mg and temperature T _oc in expander 2, where adiabatic expansion (process ab) occurs to pressure P _in and temperature T _in ; when expanding, moisture drops out of the gas and the temperature of the gas rises (process bc). Next, the gas is supplied to the heating heat exchanger 4, where it is heated to a temperature T _d equal to the ambient temperature T _OS . Then the gas with parameters P _in and T _d = T _os in the booster compressor 5 is compressed (process de) to a pressure P _mg and temperature T _e , after which the gas is cooled in cooler 6 to a temperature T _os (process ek). The main gas processing cycle is ending.

В замкнутом цикле циркуляции 7 компрессор 8 отсасывает служебный газ с параметрами P₁ и T₁ из охладителя 6 и нагнетает газ в теплообменник подогрева 4 с параметрами P₂ и T₂. Нагретый газ в теплообменнике подогрева 4 отдает теплоту магистральному газу и понижает температуру до T₃, после чего поступает на расширитель (детандер) 9, после которого достигаются параметры P₁ и T₄. Далее газ поступает в охладитель 6, где отводит теплоту магистрального газа и повышает температуру до значения T₁. Цикл работы в замкнутом цикле циркуляции завершается.In a closed loop 7, the compressor 8 draws off the service gas with parameters P ₁ and T ₁ from the cooler 6 and pumps the gas into the heat exchanger 4 with parameters P ₂ and T ₂ . The heated gas in the heat exchanger 4 gives off heat to the main gas and lowers the temperature to T ₃ , after which it enters the expander (expander) 9, after which the parameters P ₁ and T _{4 are} reached. Next, the gas enters the cooler 6, where it removes the heat of the main gas and raises the temperature to a value of T ₁ . The cycle of work in a closed loop is completed.

Предлагаемый способ подготовки магистрального газа на компрессорной станции позволяет повысить холодопроизводительность в замкнутом цикле циркуляции газа, интенсифицировать процесс осуществления фазового перехода воды при осушке магистрального газа и, тем самым, снизить расход электроэнергии на сжатие магистрального газа и выработку холода в замкнутом цикле циркуляции газа. The proposed method for the preparation of main gas at a compressor station allows to increase the cooling capacity in a closed gas circulation cycle, to intensify the process of the phase transition of water during drying of the main gas, and thereby reduce the energy consumption for compression of the main gas and the generation of cold in a closed gas circulation cycle.

Данный способ позволяет повысить экономичность подготовки магистрального газа на компрессорной станции. This method allows to increase the efficiency of the preparation of the main gas at the compressor station.

Claims (1)

Способ подготовки магистрального газа на компрессорной станции, включающий охлаждение газа без конденсации углеводородов, отвод сконденсировавшейся влаги и нагрев газа сжатым газом замкнутого циркуляционного контура, отличающийся тем, что газ охлаждают посредством расширения до давления ниже давления газа в магистральном трубопроводе, после нагрева газ сжимают до давления в магистральном трубопроводе и затем охлаждают расширенным газом замкнутого циркуляционного контура. A method of preparing main gas at a compressor station, comprising cooling gas without condensation of hydrocarbons, removing condensed moisture and heating the gas with compressed gas in a closed circulation circuit, characterized in that the gas is cooled by expanding to a pressure below the gas pressure in the main pipeline, after heating, the gas is compressed to pressure in the main pipeline and then cooled by the expanded gas of a closed circulation circuit.

Images