175771. lajstromszámú szabadalom • Eljárás földgáz, olajkisérőgáz komponenseinek kinyerésére
3 175771 4 A találmány szerinti eljárásnál az ismert eljárástól eltérően a kondenzátum egy részét befecskendezzük az expanziós gép munkaterébe. A befecskendezett kondenzátum a rendszer termikus rezsimjének szabályozásán kívül egyes expanziós munkagép-típusoknál csökkenti a résveszteségeket és ugyanakkor javítja az expanziós munkagép adiabatikus hatásfokát. A befecskendezett kondenzátum-cseppek egyben növelik a kondenzálódott szénhidrogének mennyiségét, létrehozva kondenzációs központokat a munkaterekbe. Mivel az expanzió folyamán nem áll be a statikus egyensúlyi állapot, a kondenzációs központok fokozott szerepet játszanak a kondenzátum kihozatalának szempontjából. A találmány szerinti eljárás hatásosságát növelhetjük azáltal, hogy a kondenzátum részleges stabilitását a rendszeren belül valósítjuk meg, azaz ha a találmány szerint a szivattyú által továbbított, a stabilizáláshoz vezetett kondenzátum hányaddal az expanziós munkagépbe bevezetendő gázt előhűtjük, a felmelegedett kondenzátumot pedig szeparátorban stabilizáljuk és fejgázát a kompresszor utáni gázáramba vezetjük be. A találmány szerint a szeparátor fejgázát az expanziós munkagép előtti gázáramba is bevezethetjük. Ez különösen akkor előnyös, ha túlságosan magas a stabilizáló szeparátor hőmérséklete és így a kilépő fejgáz jelentős nehéz komponenst! szénhidrogént tartalmaz. A találmány egy további ismérve szerint a hideg szeparátor kondenzátum tartalmát a szivattyú után három részre bontjuk és az egyik részt közvetlenül a kihajtóoszlop tetejére, a második részt hőcserélőn keresztül a kihajtóoszlop közepére, míg a harmadik részt az expanziós munkagép nagynyomású oldalához, a kihajtóoszlop fejgázát pedig az expanziós munkagépbe belépő gázáramhoz vezetjük. Az így betáplált kondenzátumok hőmérséklet-különbsége következtében a kihajtóoszlopban belső reflux jön létre, amely javítja az elválasztás élességét. A találmány szerinti eljárást részletesen folyamatábrázolásként rajzok alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti eljárás legegyszerűbb foganatosításának egy elvi elrendezése, a 2. ábra az 1. ábra szerinti folyamatábra továbbfejlesztett változatának elvi elrendezése, a 3. ábra a 2. ábra szerintinek tovább fejlesztett kiviteli alakja, a 4. ábra a találmány egy másik folyamatábra elvi elrendezése, az 5. ábra a 4. ábra szerintinek további változata, a 6. ábra pedig az 5. ábra szerinti megoldásnak egy másik továbbfejlesztett változata. A továbbiakban a találmány szerinti eljárást a folyamatábrákon ismertetjük. Az 1. ábrán szemléltetett példánál az 1 szeparátorban előszeparált,gázt 2 hőcserélőben előhűtve és 3 szeparátorban ismét szeparálva expanziós 4 munkagépbe vezetjük. Az expanziós 4 munkagépben expandáló lehűlt gázból részben kondenzálódott fázisokat 5 hidegszeparátorban választjuk szét. Az 5 hidegszeparátorban előkészített száraz gázt a 2 hőcserélőn keresztülvezetve, felmelegedve juttatjuk a 6 kompresszorba, hol a gázt sűrítjük. A 6 kompresszor mechanikusan van az expanziós 4 munkagéppel kapcsolva, tehát az expandálás során felszabaduló energia hajtja a 6 kompresszort. Az 5 hidegszeparátorban leválasztott kondenzátumot 7 szivattyúval részben stabilizálásra, részben az expanziós 4 munkagép magasnyomású belépő oldalára vezetjük vissza. Az expanziós 4 munkagépbe kerülő hideg kondenzátum mennyisége a tolózáras 8, illetve 9 szabályozók nyitottságától függ. A tolózáras 8 és 9 szabályozókkal pontosan szabályozható az expanziós 4 munkagép termikus rezsimje, amely meghatározza a kilépő kétfázisú közeg hőfokát és annak fázisviszonyát, egyben pedig a fázisok összetételét. A tolózárakként kiképzett 8, illetve 9 szabályozók tehát könnyű szabályozási lehetőséget biztosítanak és lehetővé teszik a rendszer jó automatizálhatóságát. A 2. ábrán szemléltetett példánál a belépő 1 szeparátorban előszeparált gázt a 2 hőcserélőn, valamint a 10 hőcserélőn keresztül előhűtjük. A levált kondenzátumot elválasztjuk a gázáramtól és ezt azután az expanziós 4 munkagépben expandáltatjuk. Az 5 hidegszeparátorból kilépő gázt hőcsere útján — amit a 2 hőcserélőben hajtunk végre — a 6 kompresszorban sűrítjük. Az 5 hidegszeparátor kondenzátum-tartalmát ismét két részre választva a 7 szivattyúval továbbítjuk, részben az expanziós 4 munkagép nagynyomású oldalára, részben 10 hőcserélőn keresztül 11 szeparátorba. A 10 hőcserélő után a felmelegedett kondenzátum egyrésze már gőz halmazállapotba jut a 11 szeparátorba. Itt azután megtörténik a két fázis szétválasztása és a részlegesen stabilizált kondenzátum kinyerése. A 8 és 9 szabályozók szerepe ebben az esetben is megmarad, ezek segítségével a 11 szeparátorban állandó hőmérséklet tartható, amely biztosítja a kapott kondenzátum stabil összetételét. A találmány szerint a stabilizáló 11 szeparátor fejgázát visszavezethetjük a komprimált kezelt gázáramba. Ha túlságosan magas a stabilizáló 11 szeparátor hőmérséklete, és ebből következően a küépő fejgáz jelentős nehéz komponensű szénhidrogéneket tartalmaz, akkor — amint az a 3. ábrán látható — a fejgázt az expanziós 4 munkagép előtt, a 3 szeparátor után vezetjük vissza a gázáramba. A 4. ábrán szemléltetett példa a 2. ábra szerinti folyamatábrának változata, amelyben a különböző hőszinteken kapott kondenzátumokat 13 kihajtóoszlopba vezetjük. A betáplálás helyei ebben az esetben a következők : A 3 szeparátor viszonylag meleg kondenzátumát a 13 kihajtóoszlop aljára vezetjük, ahol az egy külső 14 fűtéssel a 13 kihajtóoszlop melegoldalát képezi. Az 5 hidegszeparátorból a 7 szivattyú segítségével a 10 hőcserélőn keresztül a kondenzátumot a 13 kihajtóoszlop közepére vezetjük, az 5 hidegszeparátor kondenzátumának másik részét közvetlenül a 13 kihajtóoszlop felső részébe tápláljuk. A 4. ábra szerinti kivitel esetében az így betáplált kondenzátumok hőmérséklet-különbsége következtében a 13 kihajtóoszlopban belső reflux keletkezik, amely javítja az elválasztás élességét. A 13 kihajtóoszlop fejgázát annak összetétele függvényében vagy az expanziós 4 munkagép elé vezetjük vissza, vagy betápláljuk a komprimált gázba (4. ábra szaggatott vonal), vagy elvezetjük további célkomponens kinyerésére (5. ábra). A 6 kompresszor nyomóoldali hőmérsékletének csökkentése érdekében a 6. folyamatábrán olyan eljárást mutatunk be, amelynél az 5 hidegszeparátor konden* 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60] 65 2
