легкокипящая смесь органических соединений, преимущественно рабочее тело энергетической установки, работающей по циклу ренкина

Формула изобретения

1. Легкокипящая смесь органических соединений, содержащая дихлорметан - 50÷80% (вес.); дихлорофторметан - 5÷15% (вес.); бутан - 5÷10% (вес.); пентан - 10÷30% (вес.), дифторэтан - 5÷2% (вес.).

2. Легкокипящая смесь органических соединений по п.1, отличающаяся тем, что представляет собой рабочее тело термодинамического цикла Ренкина.

3. Легкокипящая смесь органических соединений по п.1 или 2, отличающаяся тем, что представляет собой рабочее тело установки утилизации тепла уходящих газов.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области энергетики, в первую очередь к системам энергосбережения, используемым в нефтедобывающей промышленности.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения выбрана легкокипящая смесь органических соединений, используемая в качестве рабочего тела энергетической установки и представляющая собой смесь органических соединений, включая дихлорофторметан, бутан, пентан, дифторэтан (см. заявку на изобретение US 2009139232, опубликованную 04.07.2009). Предлагаемое изобретение направлено на дальнейшее совершенствование легкокипящих смесей органических соединений, пригодных к использованию в качестве рабочего тела энергетических установок. В итоге предложена легкокипящая смесь органических соединений, характеризующаяся безопасностью для человека и окружающей среды, а также низкой агрессивностью к элементам конструкции энергетической установки.

Указанный выше технический результат достигается при использовании легкокипящей смеси органических соединений, содержащей дихлорметан - 50÷80% (вес.); дихлорофторметан - 5÷15% (вес.); бутан - 5÷10% (вес.); пентан - 10÷30% (вес.), дифторэтан - 5÷2% (вес.), предложенная легкокипящая смесь органических соединений представляет собой рабочее тело термодинамического цикла Ренкина, в первую очередь рабочее тело установки утилизации тепла уходящих газов.

Предложенная легкокипящая смесь органических соединений предназначена для использования в термодинамическом цикле Ренкина, который используется в системах утилизации сбросного тепла от газотурбинных, печных и компрессорных установок. Легкокипящая смесь органических соединений предложенного состава характеризуется высокой теплоемкостью, плотностью, молекулярной массой и термостабильностью, что обеспечивает ее высокую тепловую эффективность и способствует значительно меньшему износу металлических деталей и лопаток турбинной установки, в первую очередь меньшей коррозии указанных деталей. Также легкокипящая смесь органических соединений предложенного состава обладает хорошими экологическими характеристиками, то есть нетоксична для человека и животных и имеет низкий потенциал разрушения озонного слоя. Соответственно критериями подбора приведенного выше состава легкокипящей смеси являлись следующие ее компоненты: высокая теплоемкость, высокая теплота испарения, высокие значения удельного и молекулярного весов, термостабильность, нетоксичность, низкий (ниже 0.02) потенциал разрушения озонного слоя. Подбор состава осуществлялся с использованием расчетов и моделирования тепловых процессов. Конкретный диапазон изменений концентраций, составляющих состав соединений, может меняться в зависимости от условий процесса и параметров утилизируемого теплового потока.

В качестве примера установки, использующей предложенную легкокипящую смесь органических соединений, может быть использована установка утилизации тепла уходящих газов газотурбинной установки, использующей в качестве рабочего тела попутный нефтяной газ и/или природный газ комплекса разработки нефтегазоносного пласта. Такая установка включает расположенные последовательно по ходу уходящих газов средство дожигания, замкнутый контур циркуляции легкокипящих органических соединений и компрессор подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт. Для привода компрессора подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт использована энергия, вырабатываемая на валах газотурбинной установки и турбины замкнутого контура циркуляции легкокипящих органических соединений. Замкнутый контур циркуляции легкокипящих органических соединений включает расположенные последовательно тракт потока легкокипящих органических соединений первого рекуперативного теплообменника-испарителя, турбину, первый тракт потока легкокипящих органических соединений второго рекуперативного теплообменника-конденсатора, тракт потока легкокипящих органических соединений воздушного конденсатора, циркуляционный насос, второй тракт потока легкокипящих органических соединений второго рекуперативного теплообменника-конденсатора. Вход первого рекуперативного теплообменника-испарителя по тракту потока уходящих газов соединен с выходом турбины газотурбинной установки, а выход по тракту потока уходящих газов соединен с входом компрессора подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт.

Таким образом, предложена легкокипящая смесь органических соединений, характеризующаяся безопасностью для человека и окружающей среды, а также низкой агрессивностью к элементам конструкции энергетической установки.