установка для адсорбционной осушки газа

Формула изобретения

1. Установка для адсорбционной осушки газа, содержащая компрессор с линиями всасывания и нагнетания, блок осушки и регенерации, включающий два адсорбера, подключенные параллельно к линии нагнетания, линии осушки газа и регенерации адсорбента, снабженные запорной арматурой, отличающаяся тем, что адсорберы подключены к линии нагнетания компрессора посредством линии регенерации адсорбента и соединены между собой последовательно один за другим по ходу газа посредством дополнительной линии с запорной арматурой, причем на дополнительной линии установлены фильтр и влагомаслоотделитель, а средство для обогрева газа установлено на линии нагнетания промежуточной ступени компрессора и соединено с линией нагнетания предпоследней ступени и линией всасывания последней ступени.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что средство для обогрева газа выполнено в виде рекуператора и соединение его с линией нагнетания предпоследней ступени и линией всасывания последней ступени осуществлено соответственно посредством дополнительных трубопроводов, причем первый из дополнительных трубопроводов и линия всасывания последней ступени снабжены запорно-регулирующей арматурой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к компрессорным установкам и может быть использовано преимущественно в компрессорных станциях для заправки баллонов сжатым природным газом.

Известна установка для адсорбционной осушки газа, входящая в состав автомобильной газонаполнительной компрессорной станции [1], которая включает многоступенчатый компрессор с линиями всасывания и нагнетания, блок осушки и регенерации, включающий параллельно подключенные адсорберы, каждый из которых имеет возможность попеременной работы в режиме регенерации адсорбента и режиме осушки газа. Один из адсорберов соединен с линией нагнетания компрессора. В нем происходит осушка газа.

Недостатком указанной установки является то, что режимы осушки и регенерации происходят под разным давлением, что ведет к преждевременному разрушению зерен адсорбента и преждевременному выходу из строя адсорбера. Кроме того, в линию всасывания следующей после отбора на регенерацию ступени поступает очень влажный газ. Это снижает надежность работы компрессора, т.к. возможно образование гидроудара на клапанах компрессора. Подача дополнительной порции газа из трубопровода нагнетания для подогрева газа, идущего на регенерацию, обусловливает поступление большего весового объема на всасывание следующей ступени. Для сжатия большего объема газа требуется затрата большего количества энергии.

Известна установка для адсорбционной осушки газа [2], которая является наиболее близкой к заявляемой и взята нами в качестве прототипа. Указанная установка содержит компрессор с линиями всасывания и нагнетания, блок осушки и регенерации, включающий два адсорбера, подключенные параллельно к линии нагнетания, линии осушки газа и регенерации адсорбента, снабженные запорной арматурой, а также срeдcтвo для обогрева газа, направляемого на регенерацию.

Недостатком описанной установки является:

- большой расход энергии из-за потери определенной величины энергии на сжатие некоторого объема газа, отбираемого на регенерацию адсорбента и циркулирующего внутри установки (всасывание - сжатие - регенерация адсорбента - всасывание и т. д. ), и использование дополнительной энергии средством для подогрева газа;

- низкая надежность установки из-за проведения процесса осушки газа и регенерации адсорбента при разных существенно отличающихся давлениях (давление нагнетания - 25 MПa, давление всасывания - 1,2 МПа), что приводит к преждевременному разрушению адсорбента;

- снижение производительности, т.к. на заправку идет объем газа меньший на величину объема, который отбирается для регенерации и циркулирует только внутри установки (всасывание - сжатие - регенирация адсорбента - всасывание и т.д.).

В основу изобретения поставлена задача создания установки адсорбционной осушки, в которой бы путем изменения взаимосвязи отдельных элементов установки было обеспечено проведение осушки газа и регенерации адсорбента, а также подогрев газа в зимнее время с использованием только энергии сжатого в компрессоре и осушаемого газа и при практически одинаковом давлении, а также постоянную величину производительности.

Поставленная задача решается тем, что заявляемая установка для адсорбционной осушки газа, как и известная, содержит компрессор с линиями всасывания и нагнетания, блок осушки и регенерации, включающий два адсорбера, подключенные параллельно к линии нагнетания, линии осушки газа и регенерации адсорбента, снабженные запорной арматурой, а также средство для обогрева газа. Однако в отличие от известного адсорберы подключены к линии нагнетания компрессора посредством линий регенерации и соединены между собой последовательно один за другим по ходу газа посредством дополнительной линии с запорной арматурой, при этом на дополнительной линии установлены фильтр и влагомаслоотделитель, а средство для обогрева газа установлено на линии нагнетания промежуточной ступени компрессора и соединено с линией нагнетания предпоследней ступени и линией всасывания последней ступени.

Кроме того, средство для обогрева газа выполнено в виде рекуператора и соединение его с линией нагнетания предпоследней ступени компрессора и линией всасывания последней ступени осуществлено соответственно посредством дополнительных трубопроводов, причем первый из дополнительных трубопроводов и линия всасывания последней ступени снабжены регулирующей арматурой.

Подключение адсорбера посредством линии регенерации к линии нагнетания компрессора обусловливает проведение регенерации горячим газом нагнетания без дополнительного его обогрева, т.е. без затраты дополнительной энергии. Соединение адсорберов между собой последовательно обусловливает проведение осушки сразу после регенерации. При этом регенерация и осушка осуществляются примерно одинаковым давлением, что способствует более длительной работе адсорбента (зерна его не разрушаются так быстро). Запорная арматура, установленная на дополнительной линии и линии регенерации, позволяет переключать каждый адсорбер попеременно с режима регенерации на режим осушки и наоборот. Фильтр и влагомаслоотделитель, установленные на дополнительной линии, очищают газ, идущий на осушку после регенерации.

Соединение линии нагнетания предпоследней ступени компрессора с рекуператором, который установлен на промежуточной ступени и омывается (обогревается) газом нагнетания этой ступени, позволит направить газ нагнетания предпоследней ступени при необходимости его дополнительного обогрева в холодное время через рекуператор, обогреть его и направить на всасывание последней ступени практически без потерь. Дополнительно установленная запорно-регулирующая арматура обеспечивает возможность регулирования величины объема газа, который необходимо обогреть и направить на всасывание последней ступени и таким образом добиться постоянной температуры и давления на нагнетательной линии компрессора независимо от температуры окружающей среды, что важно для обеспечения надежности и повышения эффективности установки. При этом дополнительная энергия не расходуется, используется только энергия сжатого газа. Производительность также не уменьшается, т.к. газ не отбирается.

Таким образом, отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают решение поставленной задачи.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема установки.

Установка для адсорбционной осушки и регенерации содержит компрессор 1 с линией всасывания 2 и линией нагнетания 3, блок осушки и регенерации 4, включающий два адсорбера 5 и 6, подключенные параллельно к линии нагнетания 3, линии осушки газа 7 и 8 и линии регенерации адсорбента 9 и 10, снабженные запорной арматурой соответственно 11, 12 и 13, 14. При этом адсорберы 5 и 6 подключены к линии нагнетания 3 посредством линий регенерации адсорбента 9 и 10 и соединены между собой последовательно один за другим по ходу газа пoсрeдcтвoм дополнительной линии 15. При этом на дополнительной линии 15 установлены последовательно по ходу газа фильтр 16, охладитель 17 и влагомаслоотделитель 18, а также запорная арматура 19 - 22. На линии нагнетания компрессора установлен влагомаслоотделитель 23. Средство для обогрева газа выполнено в виде рекуператора 24, установленного на нагнетании промежуточной ступени и омываемого (обогреваемого) газом нагнетания этой ступени. При этом рекуператор 24 соединен соответственно с линией нагнетания 25 предпоследней ступени компрессора 1 и всасывания 26 последней ступени посредством дополнительных трубопроводов соответственно 27 и 28. Трубопровод 27, а также линия всасывания 26 снабжены запорно-регулирующей арматурой соответственно 29 и 30. Перед всасыванием в компрессор 1 установлен блок первичной подготовки газа 31. Осушенный газ направляется по линиям осушки 7 и 8 на аккумуляторы или потребителю (не показаны).

Работает устройство для адсорбционной осушки газа следующим образом. Газ по линии всасывания 2 подается через блок первичной подготовки газа 31 в компрессор 1, сжимается там и по линии нагнетания 3 через влагомаслоотделитель 23, линию регенерации, например 9, поступает в адсорбер 5 посредством арматуры 13 для регенерации адсорбента. Затем газ пoсрeдcтвoм линии 15, запорной арматуры 19, фильтра 16, охладителя 17, влагомаслоотделителя 18 и запорной арматуры 20 направляется на осушку в адсорбер 6. После этого осушенный газ по линии осушки 8 и через запорную арматуру 12 идет к потребителю.

Затем запорная арматура 13 закрывается, открывается запорная арматура 14 и газ из линии нагнетания 3 проходит по линии регенерации 10 в адсорбер 6 и в нем происходит регенерация адсорбента. По окончании регенерации газ через запорную арматуру 21 идет на фильтр 16, охладитель 17, влагомаслоотделитель 18 и запорную арматуру 22 на осушку в адсорбер 5. Затем по линии осушки 7 через запорную арматуру 11 идет к потребителю. Далее запорная арматура 14 закрывается, открывается 13 и цикл повторяется.

В холодное время, чтобы избежать образования гидратов, газ необходимо подогревать. Для этого частично или полностью закрывается запорно-регулирующая арматура 30 и газ нагнетания предпоследней ступени направляется по трубопроводу 27 через открытую, также по необходимости частично или полностью, запорно-регулирующую арматуру 29 на рекуператор 24, там обогревается и направляется на всасывание последней ступени посредством трубопровода 28. Peгулируя величину объема газа, идущего на обогрев в рекуператор, арматурой 29 и 30, можно добиться постоянной температуры и давления на нагнетательной линии 3 компрессора.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 1560814, МКИ5 F 04 D 25/00, опубл. БИ 16, 1990.

2. Гайнуллин Ф.Г. и др. Природный газ как моторное топливо на транспорте. М.: Недра, 1986, с. 83-84.