Установка для охлаждения природного газа

Оп ИСАЙИ ЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциапистичесиикРеспубпииприсоединением 23) Приоритет -и Ъеудврстааней квинтет СССР юв делам иэабратевий и вткрытвяВ. 71) Заявител союзное научно"производственное объеди "Союзтурбогаз" 4) УСтАНОВК к промыслобработке г з Изобретение относитсявой низкотемпературной оприродного газа,Известна установка, содержащаяпоследовательно .подключенные к, скважинам сепаратора первой .ступени ирекуперативные теплообменники, пер"вый коллектор и связанные с ним,последовательно соединенные турбодетандер с управляемым приводом сопло"вого аппарата, низкотемпературныйсепаратор, связанный с распредели"тельным коллектором, второй коллек"тор, управляемые краны с приводамии включенный между вторым коллектором и выходным коллектором комг 1 рессор турбодетандера, причем рекупвра"тивные теплообменники связаны сраспределительным и вторым коллектором, устройство ввода и анализа газодинамических характеристик, связанное с устройством переключенияскважин, подключенные к устройствууправления, выход которого подсое" ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИРОДНОГО. ГАЗ инеи к приводу соплового аппаратаурбодетандера 1.11.Однако устройство не обеспечивае,ребуемой эффективности охлаждения аЦель изобретения - повышение эф"фективности охлаждения газа.Цель достигается тем, что управ"ляемые краны размещены между распределительным коллектором и противоточными рекуперативными теплообменниками, йричем приводы управляемыхкранов подключены к выходу устройства управления.На чертеже представлена блок"схв" ф ма установки,Установка содержит скважины 1,сепараторы 2 первой ступени, рекуперативные теплообменники 3, первыйколлектор 4, турбодетандер 5 управ"ляемый привод 6 соплового аппарата,низкотемпературный сепаратор 7 рас"пределительный коллектор 8, второйкоплектор 9, управляемые краны 10,922453 3приводы 11 управляемых кранов, выходной коллектор 12, компрессор 13турбодетандера, устройство 14 вводаи анализа газодинамических характеристик, устройство 15 переключенияскважин 1, устройство 16 управления.Устройство 14 ввода и анализасостоит из блока 17 ввода газодина"мических параметров, блока 18 измере"ния основных возмущающих воздействий 1 ои блока 19 сравнения,Устройство 15 переключения скважин 1 включает блок 20 определенияугла установки соплового аппарата,блок 21 определения оптимального 1 зраспределения обратных потоков газачерез теплообменники 3 и блок 22определения угла установки управляе"мых кранов 1 О. Устройство 23 определения газодинамических параметроввключает блок 24 определения степенипонижения давления газа в турбодетан,"дере 5, блок 25 определения темпера"туры сепарации, блок 26 определениятемпературы на выходе прямого пото" гка газа через теплообменник 3, блоки 27 и 28 определения давлениягаза во втором и первом коллекторах9 и 4 соответственно, блоки 29 и 30определения изобранных теплоемкостейпрямых и обратного потоков газачерез теплообменники 3, блок 31 определения температуры газа во второмколлекторе 9, блок 32 определениядавления сепарациир блОк 33 Определе" Зния степени расширения газа в турбодетандере, блок 34 определения давления .газа в выходном коллекторе 12и блок 35 определения суммарного,расхода газа, 4 О Установка работает следующим ОЬ- разом.Природный газ из скважины 1 через сепараторы 2 первой ступени и противоточные рекуперативные теплообмен" ф ники 3 (прямой поток) поступает в первый коллектор 4 и затем на турбодетандер 5, где происходит основ" ное понижение температуры газа.После турбодетандера 5 газ очища" в ется в низкотемпературном сепараторе 7 и, пройдя распределительный коллектор 8, через управляемые краны 10 поступает на противоточные рекуперативные теплообменники 3 ф (обратный поток), затем через второй коллектор 9 и МомпрессоИ 3 газ поступает в выходной коллектор 12. 4Изменениегеометрии проточной части турбодетандера 5 с помощью привода 6 соплового аппарата, а такжеперераспределение обратных потоковгаза через теплообменники 3 управляемыми кранами 10 с помощью приводов,11 позволяет обеспечить максимальную холодопроизводительностьустановки при обеспечении заданногорасхода газа.Увеличение холодопроизводительности установки обеспечивается эасчет уменьшения недорекуперации, которая достигается оптимизацией обратного потока холодного газа черезтеплообменники 3, а также за счетполучения максимально возможного длязаданных режимов Функционированияустановки охлаждения газа в турбодетандере 5,Устройства 14-16 обеспечиваютвыбор угла установки соплового аппарата турбодетандера 5, выбор угловустановки регулирующих кранов 10,а также управление приводами 11 соответствующих кранов и приводом 6 соплового аппарата турбодетандера 5в зависимости от изменяющихся режимов Функционирования, колебанийгазопотребления, температуры окружаю,щей среды, Блок 17 устройства 14получает исходную информацию от датчиков технологического объекта иоператора.Для определения теплофиэическихпараметров газа установки из блока17 в блоки 20, 21, 24-26 вводят начальные условия.Блоки 17 и 18 устройства 14 формируют значения газодинамическихпараметрое для блоков.Вблоке 19 в соответствии с сигналае, полученными с блоков 17 18,35 происходит сравнение заданногозначения расхода с истинным или расчетным,Если разность превышает допустимое значение, управление передается блоку 20, если же разность находится в допустимых пределах, управление передается устройству 16, которое формирует сигнал воздействия на приводы 11,управляемых кранов 10 и привод 6 сселового аппарата турбодетандера 5.8 соответствии с управляющими сигналами, поступающими с блоков 17, 19, 33 в блоке 20 определяется уголформула изобретения 4 Установка для охлаждения природного газа, содержащая последовательно подключенные к скважинам сепараторы первой ступени и рекуперативныетеплообменники, первый коллектор, исвязанные с ним, последовательносоединенные турбодетандер с управляемым приводом соплового аппарата,низкотемпературный сепаратор, связанный с распределительным коллектором, второй коллектор, управляемыекраны с приводами и включенный между вторым коллектором и выходнымколлектором компрессор турбодетандера, причем рекуперативные теплообменники связаны с распределительными вторым коллектором, устройство ввода и анализа газодинамических характеристик, связанное с устройствомпереключения скважин, подключенныек устройству управления, выход которого подсоединен к приводу сопловогоаппарата турбодетандера, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения эффективности охлаждениягаза, управляемые краны размещенымежду распределительным коллектороми противоточными рекуперативными теплообменниками, причем приводы управ"ляемых кранов подключены к выходуустройства управления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке И 2772357, кл. Г 25 В 11/00,1979. 5 9224установки соплового аппарата турбодетандера 5 и управляющие воздействия подаются как на устройство 16,так и на блоки 24,25,35.При подаче сигнала управгенияс блока 26, в блоке 21 определяетсячисленное значение обратных потоковгаза через теплообменники 3 и пере"дается в блок 22, где определяютсяуглы устайовки управляемых кранов 10, 10с блока 22 сигнал воздействия подает- .ся на устройство 14 и на блок 27.В блоке 24 в соответствии с сигналами, поступающими с блоков 17 и 20определяется значение степени расширения газа в турбодетандере 5 ипередается блокам 32 и 33, В;блоке 28по сигналу с блока 17 определяетсявеличина давления в первом коллекторе 4 и управляющие воздействия по- годаются на вход блоков 25, 29 и 32.Блоки 25 и 26 обеспечивают опре-,деление температурысепарации эатурбодетандером 5.В соответствии с сигналами блоков17, 20, 28 и 26 в блоке 25 определяется температура сепарации, а в .блоке26 по управляющим воздействиям с блоков17, 25 и 29 определяется температу-.ра газа на входе в турбодетандер 5. ЗОЗначение температуры сепарацийподается на вход блока 30 и 31, а значение температуры газа на входе,в турбодетандере 5 - на вход блока32. 3В блоке 27 определяется давлениегаза во втором коллекторе 9 и управляющее воздействие подается на блоки22 и 33.Блок 31, получив сигналы с блоков 4021, 25 и 17 определяет температуругаза во втором коллекторе 9 и подает,.управляющее воздействие на входблока 30, где по воздействию с бло-ков 17, 25, 27, 31 и 32 определяется мизобарная теплоемкость обратныхпотоков газа через теплообменники 3,а ее значение подается на вход, бло"ка 26.Я8 блоке 29 в соответствии с,сигна"лами, поданными с блоков 17, 26, 28определяются изобарные теплоемкостипрямых потоков газа через теплооб"менники 3 и сигнал подается на входблока 26В соответствии с кодовыми посылками с блоков 28 и 24 в блоке 32определяется давление сепарации и 53 6управляющее воздействие подается на вход блоков 22, 27 и 30. аПо сигналам, поступающим с блоков 18, 24 и 27 в блоках 33 и 34 определяется степень расширения газа в турбодетандере 5 и управляющее воздействие поступает на вход блока 35, где по сигналам с блоков 20 и 33 определяется новое значение расхода и подается на блок 19 устройства 14,Таким образом, управляемые краны,размещенные между распределительнымколлектором и противоточными рекуперативными теплообменниками позволяют повысить эффективность охлаждениягаза,НИИПИ фили аз 2551/4