СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА Российский патент 2016 года по МПК C10G5/06 B01D3/28 

Изобретение относится к способам подготовки сжатого топливного газа, в частности, для газотурбинных энергетических установок и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике.

Известен способ подготовки газа с помощью блочнокомплектной турбокомпрессорной установки для транспортировки углеводородного газа [RU 2464448, опубл. 20.10.2012 г., МПК F04D 25/00], включающий многоступенчатое сжатие, охлаждение и сепарацию газа с получением сжатого газа и конденсата на каждой ступени компримирования.

Недостатками известного способа являются большие потери тяжелых компонентов газа (углеводородов C₅₊) со сжатым газом.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению способ компримирования газа [RU 2524790, опубл. 10.08.2014 г., МПК F25J 3/00], включающий сжатие газа, предварительное охлаждение компрессата нестабильным конденсатом в условиях стабилизации последнего с получением газа стабилизации, его смешение с охлажденным компрессатом и охлаждение смеси в условиях дефлегмации и ее сепарацию с получением сжатого газа и конденсата, направляемого на стабилизацию.

Недостатками данного способа являются большие потери углеводородов С₅₊ с топливным газом, а также низкое качество сжатого (топливного) газа из-за высокой объемной теплотворной способности газа, содержащего большое количество тяжелых углеводородов.

Задача изобретения - снижение потерь углеводородов С₅₊ с топливным газом и повышение его качества.

При осуществлении изобретения в качестве технического результата достигается снижение объемной теплотворной способности топливного газа и повышение его качества, а также снижение потерь углеводородов С₅₊ путем их абсорбции в условиях отрицательного градиента температур абсорбентом, состоящим из тяжелых компонентов газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем сжатие газа, его охлаждение и сепарацию, особенностью является то, что газ предварительно смешивают с абсорбатом и сепарируют с получением газа и абсорбента, который разделяют на циркулирующий и балансовый, последний смешивают с газом сепарации, сжимают, охлаждают и сепарируют с получением конденсата и газа, который подвергают абсорбции охлажденным циркулирующим абсорбентом в условиях отрицательного градиента температур и сепарируют с получением абсорбата и топливного газа.

При необходимости часть конденсата рециркулируют на стадию компримирования, что уменьшает энергозатраты на сжатие газа за счет поглощения жидкостью теплоты сжатия. По меньшей мере часть балансового абсорбента может быть выведена в качестве товарного продукта.

Абсорбцию в условиях отрицательного градиента температур осуществляют, например, во фракционирующем абсорбере, в трубное пространство блока тепломассообменных элементов которого противотоком подают хладоагент.

Предварительное смешение газа с абсорбатом и сепарация смеси позволяют получить абсорбент, состоящий, преимущественно, из тяжелых компонентов газа. Смешение газа с балансовым абсорбентом позволяет предотвратить его накопление в цикле. Абсорбция сжатого, охлажденного и отсепарированного газа в условиях отрицательного градиента температур позволяет удалить из него углеводороды С₅₊, снизить объемную теплотворную способность и получить топливный газ высокого качества.

Согласно предлагаемому способу газ 1 смешивают с абсорбатом 2, разделяют в сепараторе 3 на газ сепарации 4 и абсорбент 5, который разделяют на циркулирующий 6 и балансовый 7, последний смешивают с газом сепарации 4, сжимают компрессором 8, охлаждают в холодильнике 9 и подают в сепарационную секцию фракционирующего абсорбера 10, где разделяют на конденсат 11 и газ, который через полуглухую тарелку 12 подают в абсорбционную секцию абсорбера 10, где подвергают абсорбции охлажденным в холодильнике 13 циркулирующим абсорбентом 6 в условиях отрицательного градиента температур, создаваемого за счет противоточной подачи хладоагента 14 в трубное пространство блока тепломассообменных элементов 15. С верха абсорбера 10 выводят топливный газ 16, а с полуглухой тарелки 12 - абсорбат 2. По меньшей мере часть 17 балансового абсорбента 7 может быть выведена в качестве товарного продукта, а часть 18 конденсата 11 может быть рециркулирована на стадию компримирования (показано пунктиром).

При осуществлении способа 10,0 тыс. кг/час газа, содержащего 11,9% об. углеводородов С₅₊, неконденсируемые газы и углеводороды С_4- - остальное, при 124,2°С и 0,4 МПа смешивают с 1,42 т/час абсорбата и разделяют при 114°С на 1,345 т/час абсорбента, 1,2 т/час которого охлаждают до 35°С и подают на верх фракционирующего абсорбера, и газ сепарации, который в смеси с оставшимся абсорбентом и 10 т/час циркулирующего конденсата сжимают до 1,3 МПа, охлаждают и подают в низ фракционирующего абсорбера, в котором поддерживают отрицательный градиент температур. С верха фракционирующего абсорбера при 35°С выводят 6,83 тыс. нм³/час топливного газа с теплотворной способностью 43,3 МДж/нм³, содержащего 68,3 кг/час углеводородов С₅₊, а с низа при 45°С выводят 11,64 т/час конденсат, который разделяют на циркулирующий и 1,64 т/час товарного конденсата.

В аналогичных условиях согласно прототипу получено 7,02 тыс. нм³/час топливного газа, с теплотворной способностью 45,6 МДж/нм³, содержащего 371 кг/час углеводородов С₅₊.

Приведенный пример показывает, что предлагаемый способ позволяет снизить потери углеводородов C₅₊, повысить качество топливного газа, и может быть использован в нефтегазовой промышленности и энергетике.

Изобретение может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике. Газ (1) смешивают с абсорбатом (2), разделяют в сепараторе (3) на газ сепарации (4) и абсорбент (5), который разделяют на циркулирующий (6) и балансовый (7). Последний смешивают с газом сепарации (4), сжимают компрессором (8), охлаждают в холодильнике (9) и подают в сепарационную секцию фракционирующего абсорбера (10), где разделяют на конденсат (11) и газ, который через полуглухую тарелку (12) подают в абсорбционную секцию абсорбера (10), где подвергают абсорбции охлажденным в холодильнике (13) циркулирующим абсорбентом. С верха абсорбера (10) выводят топливный газ (16), а с полуглухой тарелки (12) - абсорбат (2). По меньшей мере часть (17) балансового абсорбента (7) может быть выведена в качестве товарного продукта, а часть (18) конденсата (11) может быть рециркулирована на стадию компримирования. Изобретение позволяет снизить потери углеводородов С₅₊ с топливным газом и повысить его качество. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ подготовки топливного газа, включающий сжатие газа, его охлаждение и сепарацию, отличающийся тем, что газ предварительно смешивают с абсорбатом и сепарируют с получением газа и абсорбента, который разделяют на два потока, первый смешивают с газом сепарации, сжимают, охлаждают и сепарируют с получением конденсата и газа, который подвергают абсорбции охлажденным вторым потоком абсорбента в условиях отрицательного градиента температур и сепарируют с получением абсорбата, направляемого на смешивание с газом, и топливного газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть конденсата рециркулируют на стадию компримирования.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть абсорбента выводят в качестве товарного продукта.