Процес вилучення механічних і рідинних домішок з газового середовища

Винахід відноситься до технології очи щення газів і може бути використаний для вилучення механічних та рідинних домішок із газу, розділення газових фракцій суміші на більш важкі та легкі. Відомий спосіб промислової підготовки природного газу (А.В. Язик, "Турбодетандеры в системах промысловой подготовки природного газа", изд. Недра, Москва, 1977), в якому газ подається на сепарацію за існуючими технологіями, охолоджується за рахунок корисного спрацьовування енергії газу в процесі термодинамічного розширення з одночасним зрідженням домішок газу, подається на повторну сепарацію для розділення газових фракцій, нагрівається вхідним газом та подається на компримування з використанням енергії газу вилученої під час термодинамічного розширення, потім надходить до газопроводу. Недоліком цього способу підготовки газу є те, що в процесі підготовки газу він декілька разів різко змінює термодинамічні параметри із випадінням газового конденсату та утворенням нерозрахункових потоків. Це приводить до значних втрат енергії газу та холоду, які знижують ефективність та глибину очищення газу при досить значній кількості обладнання. Найближчим до винаходу, що пропонується, є спосіб сепарації газу від рідини (патент Росії №2002177, МПК5 F25J3/08, БИ №39-40, 1990), який оснований на послідовному охолодженні, сепарації, розширенні, нагріві та компримуванні газового потоку, причому розширення газового ПОТОКУ відбувається в режимі генерації хвиль стиснення, енергія яких використовується для компримування стисненого газу. Ефективність наведеного способу зменшується тим, що операції охолодження і сепарації проходять як окремі процеси. Це приводить до збільшення втрат холоду та збиткового використання енергії газу, зниження глибини очищення газу. Крім того, додаткове обладнання збільшує терміни, вартість та площу будівництва установки по підготовці газу, що приводить до збільшення експлуатаційних витрат. В основу винаходу поставлена задача підвищення ефективності і економічності підготовки газу за рахунок оптимізації використання енергії газу, підвищення ефективності очищення газу і зниження експлуатаційних витрат. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що зниження тиску, охолодження, конденсація, вилучення домішок до повного очищення газового потоку відбувається у режимі спрацьовування перепаду ентальпій газу, причому параметри спрацьовування перепаду ентальпій газу вибираються з умов максимальної ефективності використання енергії газу, а вилучені механічна енергія та холод використовуються додатково в те хнологічному процесі. Початкові параметри газу, його склад та перепад ентальпій визначають ту енергію газу, яка необхідна для проходження повного циклу його підготовки, а саме охолодження, конденсація домішок та очищення. Охолодження і конденсація домішок здійснюються за рахунок того, що газ в процесі виконання роботи і спрацьовування ентальпій втрачає частину своєї енергії, що приводить до зниження його термодинамічних параметрів. Газ проходить критичні параметри конденсації певних складових суміші. Корисне використання енергії газу та закон спрацьовування ентальпій забезпечує зниження температури газу точки роси, яка повинна відповідати існуючим нормам. Очищення газу відбувається за рахунок того, що важкі домішки суміші, що отримані від конденсації, відцентровими силами викидаються на периферію газового потоку де вилучаються за рахунок напрямку руху відмінного від основного потоку, при цьому кількість ступенів очищення та закон руху суміші в них задають якість очищення газу та кількість використаної енергії. Через особливості руху газового потоку термодинамічні параметри газової суміші знижуються таким чином, що вони можуть проходити межі конденсації окремих її домішок, причому конденсат під впливом відцентрових та коріолісових сил викидається. Газовий поток формується таким чином, що основний більш легкий поток прямує без змін, а більш важкі домішки конденсуються і змінюють напрямок, тому процес охолодження газу може йти одночасно з конденсацією і вилученням рідини із газу. Це робить термодинамічні втрати мінімальними при максимальній ступені вилучення рідини. Процес розширення газу організований таким чином, щоб параметри газу проходили нижче межі конденсації його окремих домішок. Глибина вилучення з газу сконденсованих домішок може регулюватися зміною робочих параметрів обладнання, таких як перепад ентальпій, швидкість руху і обертання потоку. Причому, при збільшенні швидкості обертання потоку газу збільшується інтенсивність його очищення вії, рідинних домішок. Оптимізація відбору енергії газу та глибини його очищення проходить на підставі економіко-технологічного аналізу вилучення цінних вуглеводнів та транспорту газу. Наприклад, газ з вмістом метану більше 95-98% доцільно тільки зневоднити, а при вмісті метану лише 8589% та при значному вмісті цінних вуглеводнів і при значній відстані від наступної компресорної станції має сенс збільшити глибину очищення з додатковим використанням енергії газу. Технічним результатом від використання процесу є можливість підвищення ефективності і економічності підготовки газу за рахунок оптимізації використання енергії газу, підвищення ефективності очищення газу, спрощення обслуговування обладнання, зменшення експлуатаційних витрат. Процес вилучення механічних і рідинних домішок з газового середовища можливо використовувати в будьяких галузях промисловості, де потребується очищення газів, або розділення газових сумішей на її складові.