СПОСОБ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА Российский патент 2000 года по МПК F25J3/02 F25J3/06 

Изобретение относится к переработке нефтяных и природных газов с целью получения этана, пропан-бутановой фракции, товарного газа и может быть использовано на предприятиях газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности.

Известен способ фракционирования газообразных и жидких потоков углеводородов C1 - C6, включающий деэтанизацию смеси углеводородов с последующей сероочисткой (очисткой от кислых компонентов - сероводорода и углекислого газа), осушкой и разделением на фракции этансодержащего газа, полученного при деэтанизации сырого газа, абсорбционно-ректификационным методом, и разделение на фракции деэтанизированного остатка ректификацией [1].

Известный способ требует для осуществления процесса значительных капитальных и эксплуатационных затрат, связанных с необходимостью отдельной очистки от кислых компонентов, осушки и последующего разделения на фракции этансодержащего газа.

Наиболее близким к заявляемому по назначению и совокупности существенных признаков является применяемый в настоящее время на Оренбургском газоперерабатывающем комплексе [2, 3], включающем Оренбургский газоперерабатывающий (ОГПЗ) [2] и Оренбургский гелиевый (ОГЗ) [3] заводы, способ фракционирования природного газа путем раздельной переработки двух потоков сырого газа.

Применяемый в настоящее время способ включает параллельную аминовую очистку от кислых компонентов и осушку двух потоков сырого газа на третьей и на первой очередях ОГПЗ с последующим выделением из первого потока очищенного от кислых компонентов и осушенного газа пропан-бутановой фракции (ПБФ) путем низкотемпературной масляной абсорбции и газа деэтанизации при регенерации масла абсорбции на низкотемпературном блоке масляной абсорбции, причем выделенный газ деэтанизации подвергают рециркуляции путем смешивания с первым потоком очищенного и осушенного газа, в составе которого он вновь направляется на низкотемпературный блок масляной абсорбции; второй поток сырого газа после очистки от кислых компонентов и осушки на блоке первой очереди ОГПЗ направляют через замерный узел на первую очередь ОГЗ для выделения этановой и ПБФ путем низкотемпературной конденсации и ректификации. Получаемые продукты на низкотемпературном блоке масляной абсорбции - ПБФ и товарный газ (газовая фаза, остающаяся после отделения ПБФ и газа деэтанизации) и блоке низкотемпературной конденсации и ректификации - ПБФ, товарный газ и этановую фракцию направляют в соответствующие продуктопроводы.

Рециркуляция газа деэтанизации на низкотемпературном блоке масляной абсорбции приводит к повышению в очищенном газе первого потока содержания углеводородов C3 - C4 (ПБФ), вследствие чего увеличивается объем получаемой ПБФ при осуществлении процесса низкотемпературной масляной абсорбции.

Однако в целом применяемый способ характеризуется недостаточно высокими объемами получаемых целевых продуктов - этана и ПБФ. Это объясняется тем, что известный способ не позволяет достаточно полно утилизировать газ деэтанизации как побочный продукт процесса низкотемпературной масляной абсорбции ввиду недостаточно высоких коэффициентов извлечения целевых продуктов методом масляной абсорбции. Кроме того, содержание в газе деэтанизации остаточных количеств сероводорода, углекислого газа и влаги требует его отдельной очистки от кислых компонентов и осушки, а значит дополнительного оборудования. В то же время газ деэтанизации является ценным сырьем ввиду высокого содержания в нем этана - в среднем 24%, углеводородов C3-C4 - в среднем 6,5%.

Кроме того, применяемый способ характеризуется высокими удельными затратами электроэнергии на холодопотребление при осуществлении процесса низкотемпературной конденсации за счет большого процентного содержания в перерабатываемом газе метана, обладающего высокой теплоемкостью и теплотой конденсации.

Заявляемое изобретение решает задачу увеличения объема выпуска целевых продуктов - этана и ПБФ за счет более полной утилизации газа деэтанизации, выделяемого на стадии масляной абсорбции, и снижения удельных энергозатрат на осуществление процесса фракционирования газа.

Для решения указанной задачи согласно заявляемому способу фракционирования природного газа путем раздельной переработки двух потоков сырого газа, включающему их параллельную аминовую очистку от кислых компонентов и осушку, последующую низкотемпературную масляную абсорбцию очищенного газа первого потока с выделением пропан-бутановой фракции, регенерацию масла абсорбции с получением газа деэтанизации, низкотемпературную конденсацию и ректификацию очищенного газа второго потока с выделением этана и пропан-бутановой фракции, газ деэтанизации смешивают со вторым потоком сырого газа перед аминовой очисткой от кислых компонентов и осушкой последнего.

Отличительный признак предлагаемого технического решения - смешивание газа деэтанизации, выделенного из первого потока сырого газа в процессе выделения ПБФ путем низкотемпературной масляной абсорбции, со вторым потоком сырого газа перед его очисткой от кислых компонентов - сероводорода и углекислого газа, и осушкой.

Получаемый при этом технический результат состоит в более полной утилизации газа деэтанизации и обогащении сырого газа второго потока этаном и углеводородами C3 - C4, что позволяет увеличить объем выпуска целевых продуктов.

Переработка газа деэтанизации в составе второго потока сырого газа, направляемого после очистки от кислых компонентов и осушки на выделение этана и ПБФ методом низкотемпературной конденсации и ректификации, обеспечивает более полное извлечение из него целевых компонентов - этана и ПБФ. Это объясняется тем, что процесс низкотемпературной конденсации и ректификации как таковой по сравнению с процессом низкотемпературной масляной абсорбции характеризуется более высокой степенью извлечения целевых продуктов. Поэтому небольшое снижение объема ПБФ, выделяемого при переработке первого потока сырого газа путем низкотемпературной масляной абсорбции, вследствие исключения из процесса фракционирования рециркуляции газа деэтанизации компенсируется значительно большим повышением объема получаемого ПБФ при переработке второго потока газа, обогащенного этаном и углеводородами C3 - C4 в результате его смешивания с газом деэтанизации.

Другой технический результат, получаемый от смешивания газа деэтанизации с сырым газом второго потока, состоит в изменении соотношения таких компонентов в газе, подвергаемом затем низкотемпературной конденсации, как метан, обладающий высокой теплоемкостью и теплотой конденсации, с одной стороны, и этан, обладающий более низкой теплоемкостью и теплотой конденсации при рабочих давлениях процесса, с другой стороны, в сторону увеличения доли этана [4, 5]. Это при проведении процесса низкотемпературной конденсации приводит к снижению удельных затрат электроэнергии на холодопотребление, компенсирующему затраты электроэнергии на конденсацию дополнительного объема сырья (газа деэтанизации).

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет более полно утилизировать газ деэтанизации без применения дополнительного специального оборудования, увеличить объемы получаемых целевых продуктов - этана и ПБФ, снизить удельные энергозатраты на выработку единицы продукции.

На чертеже приведена блок-схема установки, иллюстрирующая предлагаемый способ фракционирования природного газа.

Способ осуществляют следующим образом.

Сырой газ двумя потоками направляют в блоки 1 и 2 аминовой очистки от кислых компонентов (сероводорода и углекислого газа) и осушки по линиям подачи сырого газа 3 и 4. Далее первый поток очищенного и осушенного газа с блока 1 подают на блок низкотемпературной масляной абсорбции 5, где он охлаждается до минус 30 град. C (в пропановом испарителе) и разделяется на газ деэтанизации и ПБФ (в колонне деэтанизации). В качестве масла абсорбции используют фракцию углеводородов C9 - C11 (керосиновая фракция). Одновременно в блоке низкотемпературной масляной абсорбции 5 происходит очистка углеводородов от меркаптанов. Далее масло абсорбции поступает на регенерацию, и выделенный при регенерации газ деэтанизации направляют по линии 6 через компрессор 7 в линию подачи 4 на смешивание со вторым потоком сырого газа перед блоком 2 аминовой очистки от кислых компонентов и осушки. Газовую фазу, остающуюся в процессе отделения ПБФ и газа деэтанизации на блоке 5, подают в продуктопровод 8 товарного газа, а ПБФ направляют в продуктопровод 9 пропан-бутановой фракции. Второй поток после смешивания с газом деэтанизации, очистки от кислых компонентов и осушки на блоке 2 направляют через замерный узел 10 на блок 11 для выделения этановой и ПБФ путем низкотемпературной конденсации и ректификации. Выделенные на блоке 11 ПБФ, этановой фракции и товарный газ направляют в соответствующие продуктопроводы (товарного газа 8, ПБФ 9, этана 12).

Опытно-промышленные испытания предлагаемого способа на Оренбургском газоперерабатывающем комплексе показали, что в результате смешивания газа деэтанизации, полученного при осуществлении процесса низкотемпературной масляной абсорбции, со вторым потоком сырого газа, направляемого на блок очистки от кислых компонентов и осушки на первой очереди ОГПЗ, содержание в последнем этана повысилось с 4,65 до 5,19%, а углеводородов C3 - C4 (ПБФ) - с 2,72 до 2,86%.

В таблице приведен компонентный состав:
- газа деэтанизации, выделенного при получении пропан-бутановой фракции на блоке низкотемпературной масляной абсорбции третьей очереди ОГПЗ;
- очищенного и осушенного газа на первой очереди ОГПЗ (второго потока), направляемого затем на выделение этана и ПБФ на ОГЗ, по способу-прототипу;
- очищенного и осушенного газа на первой очереди ОГПЗ, направляемого затем на выделение этана и ПБФ на ОГЗ, по предлагаемому способу - после смешивания с газом деэтанизации перед очисткой и осушкой.

Как видно из таблицы, газ, смешанный с газом деэтанизации по предлагаемому способу, отличается более высоким содержанием таких ценных компонентов, как этан и углеводороды C3 - C4. Расчеты показали, что дополнительные объемы этана и ПБФ, получаемые за счет обогащения сырья для получения этих фракций на ОГЗ (очищенный и осушенный на первой очереди ОГПЗ газ), за год составят 60 и 65 тыс. тонн соответственно.

Кроме того, одновременно на 18% снижаются удельные энергозатраты на холодопотребление на стадии низкотемпературной конденсации газа за счет изменения соотношения в газе таких компонентов, как метан и этан, в сторону увеличения доли этана, обладающего более низкой теплоемкостью и теплотой конденсации при рабочих давлениях процесса фракционирования.

Таким образом, использование предлагаемого способа фракционирования природного газа обеспечивает более полную утилизацию газа деэтанизации без дополнительного оборудования и капитальных вложений, увеличивает объемы извлекаемых из газа целевых продуктов - этана на 22,8%, ПБФ на 11,5% и на 18% снижает удельные энергозатраты на выработку единицы продукции.

Источники информации
1. Авт. св. СССР N 507752, МПК F 25 J 3/02, 1976.

2. Технология переработки сероводородосодержащего природного газа и конденсата./Под ред. Вакулина В.И. - Оренбург, 1990, приложение, с. 197.

3. Повышение эффективности работы оборудования и технологических процессов переработки сернистых природных и попутных газов. Тематический обзор. М. : ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1996, с.15,16.

Способ предусматривает раздельную переработку двух потоков сырого газа и включает их параллельную аминовую очистку от кислых компонентов и осушку, последующую низкотемпературную масляную абсорбцию очищенного газа первого потока с выделением пропан-бутановой фракции, регенерацию масла абсорбции с получением газа деэтанизации, низкотемпературную конденсацию и ректификацию очищенного газа второго потока с выделением этана и пропан-бутановой фракции. При этом газ деэтанизации смешивают со вторым потоком сырого газа перед аминовой очисткой от кислых компонентов и осушкой последнего. Использование изобретения позволит увеличить объем выпуска этана и пропан-бутановой фракции за счет более полной утилизации газа деэтанизации, выделяемого на стадии масляной абсорбции, и снижения удельных энергозатрат на осуществление процесса. 1 табл., 1 ил.

Способ фракционирования природного газа путем раздельной переработки двух потоков сырого газа, включающий их параллельную аминовую очистку от кислых компонентов и осушку, последующую низкотемпературную масляную абсорбцию очищенного газа первого потока с выделением пропан-бутановой фракции, регенерацию масла абсорбции с получением газа деэтанизации, низкотемпературную конденсацию и ректификацию очищенного газа второго потока с выделением этановой и пропан-бутановой фракции, отличающийся тем, что газ деэтанизации смешивают со вторым потоком сырого газа перед аминовой очисткой от кислых компонентов и осушкой последнего.