УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ ПРОПАНА Российский патент 2006 года по МПК B01D3/14 F25J3/00 

Изобретение относится к получению пропана разделением нестабильного углеводородного конденсата, получаемого при переработке углеводородных газов, с выходом в качестве конечных продуктов широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) и пропановой фракции. Изобретение может быть использовано на предприятиях газовой и нефтяной промышленности.

Известно получение пропановой фракции с содержанием пропана не менее 96 мас.% на абсорбционно-газофракционирующей установке ("Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа" под редакцией Б.И.Бондаренко, М., "Химия", 1983 г., с.58-60), на которой может перерабатываться жирный газ, поступающий с установок первичной переработки нефти AT и АВТ, гидрокрекинга, каталитического риформинга и некоторых других. Абсорбционно-газофракционирующая установка включает фракционирующий абсорбер, стабилизационную колонну с узлом орошения верха колонны и подводом тепла в низ колонны, верх которой подключен к колонне получения пропана с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны, с верха которой выводится пропан. Сырьем для колонны получения пропана является сжиженный газ (пропан, бутан, пентан), выводимый с верха стабилизационной колонны.

Общими признаками данного технического решения и предлагаемой установки являются наличие колонны с подогревателем низа и узлом орошения верха, служащей для получения сырья для колонны получения пропана, и наличие непосредственно колонны получения пропана с подогревателем низа и отводом пропана.

Однако рассматриваемая установка не обладает высокой эффективностью с точки зрения получения пропана, т.к. не позволяет получать пропан высокой чистоты. Концентрация пропана в готовом продукте зависит от степени деэтанизации насыщенного абсорбента во фракционирующем абсорбере. При высокой степени деэтанизации в абсорбере значительно снижается извлечение ШФЛУ из газа, поэтому степень деэтанизации насыщенного абсорбента ограничивается определенными пределами (требованиями ТУ на ШФЛУ). Кроме того, к недостаткам такой установки получения пропана можно отнести ее сложность, использование полной ректификационной колонны получения пропана с подогревом низа и орошением верха колонны и связанные с этим высокие энергозатраты.

Обычно получение пропана на газоперерабатывающих заводах производится в минимальном количестве, достаточном для восполнения потерь в пропановой системе охлаждения и других собственных нужд завода, на отдельных установках получения пропана из ШФЛУ, вырабатываемой на основном производстве (чаще всего, на установках НТК - низкотемпературной конденсации газа) после деэтанизации нестабильного конденсата, полученного при переработке газа. Такой традиционной установкой, наиболее близкой к заявляемому решению, является установка получения пропана высокой чистоты из ШФЛУ (А.М.Чуракаев, "Переработка нефтяных газов", М., "Недра", 1983 г., с.184-185), которая включает насадочную колонну-деэтанизатор с подогревом низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводом газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, нижняя часть колонны-деэтанизатора подключена к ректификационной колонне получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана с верха колонны, а конденсата - с низа колонны для последующей подачи в поток ШФЛУ.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются наличие колонны-деэтанизатора с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, а также колонны получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана.

Недостатком такой установки является сложность технологической схемы, обусловленная использованием полной ректификационной колонны получения пропана, снабженной узлом орошения верха колонны и подогревателем низа. Кроме того, сырьем установки служит ШФЛУ, а при использовании на такой установки в качестве сырья колонны-деэтанизатора нестабильного конденсата увеличиваются энергетические затраты, поскольку в колонне-деэтанизаторе придется отпаривать больше легких углеводородов (метана и этана) из большего количества нестабильного конденсата, чем ШФЛУ. Увеличатся в этом случае и габариты колонны-деэтанизатора, узла орошения и подогревателя низа колонны-деэтанизатора, а следовательно, и капитальные затраты.

Техническая задача изобретения заключается в снижении капитальных затрат за счет сокращения количества и размеров используемого оборудования и в снижении энергозатрат.

Техническая задача достигается тем, что в установке получения пропана из углеводородного конденсата, включающей колонну-деэтанизатор с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части и колонну получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана, средняя часть укрепляющей секции колонны-деэтанизатора снабжена отводом жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, который соединен с верхней частью колонны получения пропана, представляющей собой стриппинг-колонну с отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, который соединен с верхней частью колонны-деэтанизатора.

Наличие в средней части укрепляющей секции колонны-деэтанизатора отвода жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации получаемой пропановой фракции, позволяет подать в колонну получения пропана этан-пропан-бутановую смесь требуемой концентрации, которую необходимо отпарить только от лишнего этана. В процессе деэтанизации конденсата в жидкости на тарелках укрепляющей секции колонны-деэтанизатора растет содержание этана и резко снижается содержание бутанов и более тяжелых углеводородов, вплоть до почти полного их отсутствия. При этом в этой жидкости всегда имеется пропан, содержание которого зависит от температуры орошения и давления в колонне. При выведении этой жидкости из колонны-деэтанизатора и отпарке в стриппинг-колонне от лишнего этана получают пропановую фракцию высокой концентрации. В зависимости от тарелки отбора жидкости из колонны-деэтанизатора можно регулировать в пропановой фракции содержание бутанов, т.е. получать пропановую фракцию различной концентрации.

Соединение отвода жидкости с тарелки колонны-деэтанизатора, соответствующей требуемой концентрации получаемой пропановой фракции, с верхней частью колонны получения пропана и соединение отвода паров углеводородов из колонны получения пропана с верхней частью колонны-деэтанизатора позволяет направить для получения пропана сырье с требуемым содержанием бутанов и избежать использования полной ректификационной колонны получения пропана, в результате чего сокращается набор используемого оборудования. Это позволяет использовать небольшую по размерам и простую по оснащенности стриппинг-колонну с отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, который соединяют с верхней частью колонны-деэтанизатора для получения заданного количества пропана с необходимой чистотой (до 99% массовых).

Таким образом, заявляемая конструкция установки получения пропана из углеводородного конденсата позволяет добиться получения заданного количества пропана требуемой чистоты при упрощении конструкции, сокращении количества оборудования и его габаритов. Кроме того, для получения пропана наряду с ШФЛУ может использоваться нестабильный углеводородный конденсат с большим содержанием легких углеводородов (метана, этана), чем в ШФЛУ.

На чертеже представлена технологическая схема установки.

Установка включает ректификационную колонну-деэтанизатор 1 с подогревателем низа колонны, выполненным в виде рибойлера 2, и установленным на выходе 3 верха колонны узлом орошения верха колонны, состоящим из пропанового испарителя 4, рефлюксной емкости 5 и насоса 6. Колонна-деэтанизатор 1 через вход в питательной части соединена с блоком-низкотемпературной сепарации (НТК) 7. В нижней части колонны-деэтанизатора имеется выход 8 для отвода ШФЛУ. Верх рефлюксной емкости 5 соединен с блоком НТК 7. Средняя часть укрепляющей секции колонны-деэтанизатора 1 снабжена отводом жидкости 9 с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, который соединен с верхней частью колонны получения пропана 10, представляющей собой стриппинг-колонну с отводом пропана 11 в нижней части. Линия отвода паров углеводородов 12 с верха колонны получения пропана 10 соединена с колонной-деэтанизатором 1, а в нижней части колонны получения пропана 10 имеется подогреватель, представляющий собой рибойлер 13. Линия отвода пропана 11 снабжена воздушным холодильником 14, а линия отвода ШФЛУ 8 из колонны-деэтанизатора 1 снабжена воздушным холодильником 15.

Установка работает следующим образом.

Нестабильный углеводородный конденсат, образовавшийся из нефтяного газа в результате его охлаждения на блоке НТК 7, подается в колонну-деэтанизатор 1. В колонне-деэтанизаторе 1 происходит разделение углеводородного конденсата на газ деэтанизации и ШФЛУ. Газ деэтанизации с верхнего выхода 3 колонны-деэтанизатора 1 охлаждается в пропановом испарителе 4 до температуры минус 30°С и поступает в рефлюксную емкость 5. Конденсат из рефлюксной емкости 5 насосом 6 подается на орошение верха колонны-деэтанизатора 1, а отсепарированный газ деэтанизации направляется для рекуперации тепла на блок НТК 7, смешивается с отбензиненным газом, образовавшимся на этом блоке, и выводится как готовый продукт. Через нижний выход 8 колонны-деэтанизатора 1 получают ШФЛУ, которая охлаждается в воздушном холодильнике 15 и выводится как готовый продукт.

Для получения пропана часть жидкости из колонны-деэтанизатора 1, представляющая собой, в основном, этан-пропан-бутановую смесь, через отвод 9 выводится боковым погоном с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, в колонну получения пропана 10, работающую в отпарном режиме в качестве стриппинг-колонны. В колонне получения пропана 10 происходит отпарка жидкости от легких углеводородов - метана и этана. Содержание тяжелых углеводородов (бутанов и пентанов) в отводимой пропановой фракции регулируется расположением тарелки вывода бокового погона - чем выше тарелка отбора, тем ниже содержание тяжелых углеводородов в пропановой фракции. Тарелка отбора подбирается серией технологических расчетов колонн в зависимости от требуемой концентрации пропана (расчет колонн выполняется с использованием известных моделирующих программ, например HYSYS. Process или PRO-II). Пары углеводородов с верха колонны получения пропана 10 по линии отвода 12 возвращаются в верхнюю часть колонны-деэтанизатора 1.

Через отвод 11 в нижней части колонны получения пропана 10 получают пропан заданного количества (от 0 до ˜60% от его потенциала в сырье) и качества (содержание пропана от 75 до 99 мас.%), который охлаждается в воздушном холодильнике 14 и выводится как готовый продукт.

Энергозатраты по предлагаемой схеме получения пропановой фракции разного качества и по традиционной схеме, выбранной в качестве прототипа, приведены в таблице. Энергозатраты приведены для переработки нефтяного газа с различным содержанием углеводородов С_3+выше: в примерах 1 и 2 содержание углеводородов С_3+выше составляет 370 г/ст.м³, в примерах 3 и 4 - 466 г/ст.м³, в примере 5 - 303 г/ст.м³, в примере 6 - 168 г/ст.м³. В примере 1 давление компримирования нефтяного газа принято 5,6 МПа, во всех остальных примерах - 3,6 МПа. В примерах 1-3 низкотемпературная конденсация газа осуществляется с использованием пропанового холода и холода детандирования; в примерах 4-6 на блоке НТК используется только пропановый холод.

Как видно из таблицы 1, энергозатраты по предлагаемой схеме с получением пропановой фракции высокой чистоты составляют 92,7-98,7% от традиционной; с получением пропановой фракции с содержанием пропана 75 мас.% энергозатраты составляют 86,3-94,5% от традиционной. Таким образом, энергозатраты по предлагаемой схеме, соответственно, снизились на 7,3-1,3% и 13,7-5,5% в зависимости от перерабатываемого сырья и технологического режима на блоке НТК. При этом по предлагаемой схеме происходит снижение количества оборудования.

Таблица
Энергозатраты на переработку нефтяного газа с получением ШФЛУ и пропановой фракции Пример 1Пример 2Пример 3Пример 4Пример 5Пример 6Наименование показателятрадиционнаяпредлагаемаятрадиционнаяпредлагаемаятрадиционнаяпредлагаемаятрадиционнаяпредлагаемаятрадиционнаяпредлагаемаятрадиционнаяпредлагаемаяИзвлечение углеводородов С_3+выше, %96,996,898,298,296,896,888,788,778,877,859,259,3Получение пропановой фракции с содержанием пропана не ниже 96% мас.Пропановая фракция:            - отбор пропана, %7,77,53,37,813,614,7- чистота пропана, % мас.96,596,596,596,896,596,598,098,098,098,096,596,5Пропановый холод, кВт, всего100949648916390127944795291719036658164363299,73245,8Компримирование пропана-            хладагента, кВт613458645568547748284828557354913999391220051973Расход тепла, кВт, всего935784971086210281684466946110568536663221140101258Суммарные энергозатраты, кВт15491143611643015758116721152211823111767665713334153231Энергозатраты по предлагаемой            схеме от традиционной, %92,795,998,795,793,194,6Получение пропановой фракции с содержанием пропана 75% мас.и вышеПропановая фракция:            - отбор пропана, %60,538,829,625,019,824,4- чистота пропана, % мас.75,575,578,678,675,075,075,075,075,075,075,075,0Пропановый холод, кВт, всего927593258525846780488280858586316120612331623141Компримирование пропана-            хладагента, кВт560356675445514648915032521752453719372119221909Расход тепла, кВт, всего10312806811332965378386994602252413308288114081150Суммарные энергозатраты, кВт15915137351677714799127291202611239104867027660233303059Энергозатраты по предлагаемой            схеме от традиционной, %86,388,394,593,394,091,9

Изобретение относится к получению пропана разделением нестабильного углеводородного конденсата, получаемого при переработке углеводородных газов, с выходом в качестве конечных продуктов широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) и пропановой фракции, и может быть использовано на предприятиях газовой и нефтяной промышленности. Установка включает колонну-деэтанизатор с подогревателем низа и узлом орошения верха, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части. Средняя часть укрепляющей секции колонны-деэтанизатора снабжена отводом жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, который соединен с верхней частью колонны получения пропана. Колонна получения пропана представляет собой стриппинг-колонну с подогревателем низа колонны, отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, который соединен с верхней частью колонны-деэтанизатора. Установка позволяет снизить капитальные затраты за счет сокращения количества и размеров используемого оборудования и снизить энергозатраты. 1 ил., 1 табл.

Установка получения пропана из углеводородного конденсата, включающая колонну-деэтанизатор с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, и колонну получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана, отличающаяся тем, что средняя часть укрепляющей секции колонны-деэтанизатора снабжена отводом жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, который соединен с верхней частью колонны получения пропана, представляющей собой стриппинг-колонну с отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, который соединен с верхней частью колонны-деэтанизатора.