Автономная установка очистки сжиженного природного газа (варианты) Российский патент 2017 года по МПК F25J3/02 

Группа изобретений относится к области отделения примесей от жидкости и может быть использована для получения сжиженного природного газа (СПГ) повышенного качества.

Наиболее близким аналогом первого варианта выполнения автономной установки очистки СПГ является автономная установка очистки СПГ, содержащая подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, компрессор, бак-сепаратор чистого СПГ и ректификационную колонну с испарителем, при этом к ректификационной колонне подключены трубопровод подвода нагретого сырьевого СПГ из подогревателя сырьевого СПГ, трубопровод отвода пара, подключенный к всасывающему патрубку компрессора (см. патент на изобретение RU 2392552, F25J 3/02, 12.07.2005).

Наиболее близким аналогом второго варианта выполнения автономной установки очистки СПГ является автономная установка очистки СПГ, содержащая подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, компрессор, бак-сепаратор чистого СПГ, рекуперативный теплообменник и ректификационную колонну с испарителем, при этом к ректификационной колонне подключены трубопровод подвода нагретого сырьевого СПГ из подогревателя сырьевого СПГ и трубопровод отвода пара (см. патент на изобретение RU 2392552, F25J 3/02, 12.07.2005).

Наиболее близким аналогом третьего варианта выполнения автономной установки очистки СПГ является автономная установка очистки СПГ, содержащая подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, компрессор, бак-сепаратор чистого СПГ, рекуперативный теплообменник и ректификационную колонну с испарителем, при этом к ректификационной колонне подключены трубопровод подвода нагретого сырьевого СПГ из подогревателя сырьевого СПГ и трубопровод отвода пара (см. патент на изобретение RU 2392552, F25J 3/02, 12.07.2005).

Наиболее близким аналогом четвертого варианта выполнения автономной установки очистки СПГ является автономная установка СПГ, содержащая подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, бак-сепаратор чистого СПГ, компрессор, рекуперативный теплообменник и ректификационную колонну, снабженную трубопроводом отвода пара (см. патент на изобретение RU 2392552, F25J 3/02, 12.07.2005).

Недостатком технического решения по патенту RU 2392552 является низкая эффективность работы установки, обусловленная недостаточно высоким качеством очистки СПГ, т.к. отсутствует возможность очистки от высококипящих компонентов (углеводородов С₂+, серосодержащих компонентов и диоксида углерода).

Технический результат, достигаемый заявленной группой изобретений, заключается в повышении эффективности работы автономной установки очистки СПГ за счет повышения качества очистки СПГ.

Технический результат в первом варианте выполнения заявленной автономной установки очистки СПГ достигается за счет того, что автономная установка очистки СПГ содержит подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, компрессор, бак-сепаратор чистого СПГ и ректификационную колонну с испарителем, при этом к ректификационной колонне подключены трубопровод подвода нагретого сырьевого СПГ из подогревателя сырьевого СНГ и трубопровод отвода пара, соединенный с всасывающим патрубком компрессора, кроме того, компрессор является криогенным, а трубопровод пара, поступающего из компрессора, соединен с входом испарителя ректификационной колонны, охлаждающей средой которого является кубовая жидкость ректификационной колонны, в подогревателе сырьевого СПГ в качестве греющей среды используется частично сконденсированный сжатый пар, отводимый из испарителя ректификационной колонны, при этом трубопровод отвода греющей среды из подогревателя сырьевого СПГ соединен с входным концом подводящего трубопровода бака-сепаратора чистого СПГ и с входным концом трубопровода подачи флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны, причем бак-сепаратор чистого СПГ имеет трубопровод отвода отсепарированных паров, а в донной части ректификационной колонны расположен патрубок слива кубовой жидкости.

Технический результат во втором варианте выполнения заявленной автономной установки очистки СПГ достигается за счет того, что автономная установка очистки СПГ содержит подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, компрессор, бак-сепаратор чистого СПГ, рекуперативный теплообменник и ректификационную колонну с испарителем, при этом к ректификационной колонне подключены трубопровод подвода нагретого сырьевого СПГ из подогревателя сырьевого СПГ и трубопровод отвода пара, кроме того, в рекуперативном теплообменнике в качестве греющей среды используется пар, поступающий из компрессора, а в качестве нагреваемой среды - пар, отводимый из ректификационной колонны, при этом выходной трубопровод нагреваемой среды рекуперативного теплообменника соединен с входом компрессора, а трубопровод отвода греющей среды рекуперативного теплообменника соединен с испарителем ректификационной колонны, охлаждающей средой которого является кубовая жидкость ректификационной колонны, при этом в подогревателе сырьевого СПГ в качестве греющей среды используется частично сконденсированный сжатый пар, поступающий из испарителя ректификационной колонны, а трубопровод отвода греющей среды из подогревателя сырьевого СПГ соединен с входным концом подводящего трубопровода бака-сепаратора чистого СПГ и с входным концом трубопровода подачи флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны, причем бак-сепаратор чистого СПГ имеет трубопровод отвода отсепарированных паров, а в донной части ректификационной колонны расположен патрубок слива кубовой жидкости.

Технический результат в третьем варианте выполнения заявленной автономной установки очистки СПГ содержит подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, компрессор, бак-сепаратор чистого СПГ, рекуперативный теплообменник и ректификационную колонну с испарителем, при этом к ректификационной колонне подключены трубопровод подвода нагретого сырьевого СПГ из подогревателя сырьевого СПГ и трубопровод отвода пара, кроме того, на трубопроводе подачи сырьевого СПГ из резервуара сырьевого СПГ размещен криогенный насос, в рекуперативном теплообменнике в качестве греющей среды используется пар, поступающий из компрессора, а в качестве нагреваемой среды пар, отводимый из ректификационной колонны, при этом выходной трубопровод нагреваемой среды рекуперативного теплообменника соединен с входом компрессора, а трубопровод отвода греющей среды рекуперативного теплообменника соединен с входом испарителя ректификационной колонны, охлаждающей средой которого является кубовая жидкость ректификационной колонны, в подогревателе сырьевого СПГ в качестве греющей среды используется частично сконденсированный сжатый пар, поступающий из испарителя ректификационной колонны, а трубопровод отвода греющей среды из подогревателя сырьевого СПГ соединен с входным концом подводящего трубопровода бака-сепаратора чистого СПГ и с входным концом трубопровода подачи флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны, причем бак-сепаратор чистого СПГ имеет трубопровод отвода отсепарированных паров, а в донной части ректификационной колонны расположен патрубок слива кубовой жидкости

Технический результат в четвертом варианте выполнения заявленной автономной установки очистки СПГ достигается за счет того, что установка очистки СПГ содержит подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, бак-сепаратор чистого СПГ, компрессор, рекуперативный теплообменник и ректификационную колонну, снабженную трубопроводом отвода пара, кроме того, на трубопроводе подачи сырьевого СПГ из резервуара сырьевого СПГ размещен криогенный насос, в рекуперативном теплообменнике в качестве греющей среды используется пар, поступающий из компрессора, а в качестве нагреваемой среды - нагретый сырьевой СПГ из подогревателя сырьевого СПГ, выходной трубопровод нагреваемой среды рекуперативного теплообменника соединен с входом компрессора, а трубопровод отвода греющей среды рекуперативного теплообменника соединен с нижней частью ректификационной колонны, при этом в подогревателе сырьевого СПГ в качестве греющей среды используется пар, отводимый из ректификационной колонны, а трубопровод отвода греющей среды из подогревателя сырьевого СПГ соединен с входным концом подводящего трубопровода бака-сепаратора чистого СПГ и с входным концом трубопровода подачи флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны, бак-сепаратор чистого СПГ имеет трубопровод отвода отсепарированных паров, а в донной части ректификационной колонны расположен патрубок слива кубовой жидкости.

Подвод сжатого чистого пара в испаритель ректификационной колонны (первый, второй и третий вариант выполнения автономной установки очистки СПГ) и испарение кубовой жидкости за счет конденсации сжатого чистого пара позволяет снизить долю низкокипящих компонентов в кубовой жидкости и увеличить выход чистого продукта.

Применение в автономной установке очистки СПГ (первый вариант выполнения) криогенного компрессора снижает потреблении энергии при компримировании газа и, следовательно, повышает экономичность всей автономной установки очистки СПГ.

Применение в автономной установке очистки СПГ рекуперативного теплообменника (второй, третий и четвертый варианты выполнения) обеспечивает дополнительный нагрев пара перед подачей его на вход компрессора за счет рекуперации тепла сжатия, что позволяет применять в установке некриогенные компрессоры.

Также повышение качества очистки СПГ (третий и четвертый варианты выполнения) достигается посредством улучшения разделительной способности ректификационной колонны за счет предварительного повышения давления потока сырьевого СПГ криогенным насосом, размещенным на трубопроводе подвода сырьевого СПГ в подогреватель сырьевого СПГ. Так повышение давления за криогенным насосом (в ректификационной колонне) позволяет увеличить растворимость СO₂ в кубовой жидкости, снизить количество отводимой кубовой жидкости и увеличить количество чистого продукта.

Установка компрессора в потоке сырьевого СПГ (четвертый вариант выполнения) позволяет поднять давление в ректификационной колонне для улучшения ее разделительной способности за счет предварительного сжатия сырьевого СПГ. Благодаря испарению сырьевого СНГ перед передачей его на вход ректификационной колонны, которое осуществляется в подогревателе сырьевого СПГ и рекуперативном теплообменнике, исчезает необходимость в снабжении ректификационной колонны устройствами для испарения сырьевого СПГ, что упрощает конструкцию ректификационной колонны. Регулировка установки по качеству конечного продукта также упрощается, т.к. отпадает необходимость регулировки производительности компрессора. Регулировка осуществляется количеством флегмы, подаваемой в верхнюю часть ректификационной колонны.

Во всех вариантах выполнения автономной установки очистки СПГ подача флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны обеспечивает повышение качества очистки СПГ за счет понижения концентрации высококипящих компонентов в потоке пара, поступающего из ректификационной колонны. Под флегмой подразумевается часть возвращенного обратно в колонну чистого пара, сконденсированного в подогревателе сырьевого СПГ.

Во всех вариантах выполнения эффективность автономной установки очистки СПГ повышается за счет полной конденсации и переохлаждения чистого пара за счет использования холода сырьевого СПГ. Переохлаждение чистого продукта позволяет снизить долю пара в баке-сепараторе после расширения чистого продукта до давления его хранения, а значит позволяет увеличить количество получаемого чистого жидкого продукта (СПГ).

Во всех вариантах выполнения автономной установки очистки СПГ расположение в донной части ректификационной колонны патрубка слива кубовой жидкости обеспечивает отбор из ректификационной колонны кубовой жидкости, содержащей повышенную концентрацию высококипящих компонентов, и удаление ее из системы, что приводит к снижению концентрации высококипящих компонентов в продукционном потоке.

Сущность заявленной группы изобретений поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана автономная установка очистки СПГ по первому варианту выполнения.

На фиг. 2 показана автономная установка очистки СПГ по второму варианту выполнения.

На фиг. 3 показана автономная установка очистки СПГ по третьему варианту выполнения.

На фиг. 4 показана автономная установка очистки СПГ по четвертому варианту выполнения.

В первом, втором и третьем вариантах выполнения (фиг. 1 - фиг. 3) автономная установка очистки СПГ содержит резервуар 1 сырьевого СПГ соединенный с подогревателем 2 сырьевого СПГ, ректификационную колонну 3, компрессор 4, испаритель 5 ректификационной колонны 3, погруженный в кипящую кубовую жидкость, бак-сепаратор 6 чистого СПГ, патрубок 7 слива кубовой жидкости, расположенный в донной части ректификационной колонны 3 и трубопровод 8 отвода отсепарированных паров, которым снабжен бак-сепаратор 6 чистого СПГ.

Во всех вариантах выполнения автономной установки очистки СПГ (фиг. 1 - фиг. 4), трубопровод отвода 9 греющей среды из подогревателя 2 сырьевого СПГ соединен с входным концом подводящего трубопровода 10 бака-сепаратора 6 чистого СПГ и с трубопроводом 11 подачи флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны 3. Под флегмой подразумевается возвращенная обратно в ректификационную колонну 3 часть греющей среды, отводимой из подогревателя 2, представляющая собой готовый жидкий продукт в виде очищенного СПГ. Во всех вариантах выполнения автономной установки очистки СПГ (фиг. 1 - фиг. 4) на подводящем трубопроводе 10 бака-сепаратора 6 чистого СПГ установлено запорно-регулирующее устройство 21.

В первом, втором и третьем варианте выполнения (фиг. 1 - фиг. 3) автономной установки очистки СПГ к ректификационной колонне 3 подключены: трубопровод 12 подвода нагретого сырьевого СПГ из подогревателя 2 сырьевого СПГ и трубопровод 14 отвода пара.

Во втором варианте и третьем варианте (фиг. 2 и фиг. 3) исполнения автономная установка очистки СПГ имеет рекуперативный теплообменник 16, в котором в качестве греющей среды используется пар, поступающий из компрессора по трубопроводу 13 подачи пара, а в качестве нагреваемой среды - пар, отводимый из ректификационной колонны 3 по трубопроводу 14 отвода пара. Выходной трубопровод нагреваемой среды рекуперативного теплообменника 16 соединен с входом компрессора 4, а трубопровод отвода 17 греющей среды рекуперативного теплообменника 16 соединен с испарителем 5 ректификационной колонны 3, охлаждающей средой которого является кубовая жидкость ректификационной колонны. Компрессор 4 повышает давление пара в 1,1-2 раза, за счет чего повышается и температура пара.

Поток пара, отводимого из ректификационной колонны 3, и поток пара, подаваемого из компрессора 4, движутся в рекуперативном теплообменнике 16 противотоком.

В первом, втором и третьем вариантах выполнения автономной установки очистки СПГ (фиг. 1 - фиг. 3) к выходу трубки испарителя 5 подсоединен трубопровод 15 подачи греющей среды в подогреватель 2 сырьевого СПГ (в качестве греющей среды подается частично сконденсированный сжатый пар из испарителя 5 ректификационной колонны 3). В первом варианте выполнения автономной установки очистки СПГ на вход трубки испарителя 5 подается поток сжатого чистого пара из верхней части колонны. Во втором и третьем вариантах выполнения автономной установки очистки СПГ вход трубки испарителя 5 соединен с трубопроводом 17 отвода греющей среды из рекуперативного теплобменника 16.

В третьем варианте исполнения автономная установка очистки СПГ содержит криогенный насос 18 (фиг. 3), установленный на трубопроводе подвода 19 сырьевого СПГ в подогреватель 2 сырьевого СПГ.

В четвертом варианте выполнения (фиг. 4) автономная установка очистки СПГ содержит резервуар 1 сырьевого СПГ, соединенный с подогревателем 2 сырьевого СПГ, ректификационную колонну 3 с трубопроводом 14 отвода пара, компрессор 4, бак-сепаратор 6 чистого СПГ, патрубок 7 слива кубовой жидкости, расположенный в донной части ректификационной колонны 3, трубопровод 8 отвода отсепарированных паров, которым снабжен бак-сепаратор 6 чистого СПГ, рекуперативный теплообменник 16, соединенный трубопроводом 17 отвода греющей среды с нижней частью ректификационной колонны 3, и криогенный насос 18, установленный на трубопроводе подвода 19 сырьевого СПГ в подогреватель 2 сырьевого СПГ.

В рекуперативном теплообменнике 16 по четвертому варианту выполнения (фиг. 4) в качестве греющей среды используется пар, поступающий из компрессора 4, а в качестве нагреваемой среды используется нагретый сырьевой СПГ из подогревателя 2 сырьевого СПГ. Выходной трубопровод 20 нагреваемой среды рекуперативного теплообменника 16 соединен с входом компрессора 4. Рекуперативный теплообменник 16 соединен трубопроводом 17 отвода греющей среды с нижней частью ректификационной колонны 3.

В четвертом варианте исполнения автономной установки очистки СПГ (фиг. 4) компрессор 4 установлен в потоке сырьевого СПГ, нагретого в подогревателе 2 сырьевого СПГ и рекуперативном теплообменнике 16. В подогревателе 2 сырьевого СПГ в качестве греющей среды используется пар из верхней части ректификационной колонны 3.

Работа автономной установки очистки СПГ по первому варианту ее исполнения (фиг. 1) осуществляется следующим образом.

Сырьевой СПГ из резервуара 1 сырьевого СПГ самонаддувом вытесняется в подогреватель 2 сырьевого СПГ. Сырьевой СПГ - метан, содержащий высококипящие и низкокипящие компоненты.

Сырьевой СПГ с криогенной температурой попадает в подогреватель 2 сырьевого СПГ. Сырьевой СПГ нагревается до насыщенного состояния и частично испаряется. В таком состоянии СПГ поступает в среднюю часть ректификационной колонны 3.

В ректификационной колонне 3, содержащей три и более теоретические тарелки, подогретый за счет тепло- и массообмена сырьевой СПГ разделяется на два потока, а именно: на поток чистого пара с высоким содержанием низкокипящих компонентов (азота, кислорода, гелия) и поток кубовой жидкости с высоким содержанием высококипящих компонентов (тяжелых углеводородов, диоксида углерода). Очистка жидкости от примесей осуществляется за счет ее частичного испарения, последующего отделения примесей ректификацией и переконденсации чистого потока с получением жидкого продукта. Паровой поток из ректификационной колонны 3 отводится по трубопроводу 14 отвода пара и подается на вход криогенного компрессора 4.

Пар, отводимый из ректификационной колонны, имеет криогенную температуру, что требует применения криогенного компрессора. Криогенный компрессор 4 повышает давление пара в 1,1-2 раза, за счет чего повышается и температура пара. Сжатый пар из компрессора 4 поступает по трубопроводу 13 подачи пара в испаритель 5 ректификационной колонны 3. Охлаждающей средой испарителя 5 является кубовая жидкость ректификационной колонны 3. Сжатый пар испаряет часть кубовой жидкости, находящейся в нижней части ректификационной колонны 3, и частично конденсируется.

Из испарителя 5 ректификационной колонны 3 частично сконденсированный сжатый пар направляется в качестве греющей среды по трубопроводу 15 подачи греющей среды в подогреватель 2 сырьевого СПГ для охлаждения и остаточной конденсации.

Из подогревателя 2 сырьевого СПГ по трубопроводу отвода 9 греющей среды после конденсации и охлаждения отводится готовый жидкий продукт в виде очищенного СПГ.

Одна часть очищенного СПГ подается из трубопровода отвода 9 греющей среды в подводящий трубопровод 10 бака-сепаратора 6 чистого СПГ, а другая его часть направляется из трубопровода отвода 9 греющей среды по трубопроводу 11 в качестве флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны 3. Необходимая разность температур в верхней части колонны и подогревателе 2 сырьевого СПГ достигается за счет сжатия пара в компрессоре 4.

Количество подаваемого в бак-сепаратор 6 очищенного СПГ регулируется посредством запорно-регулирующего устройства 21.

В баке-сепараторе 6 чистого СПГ происходит расширение очищенного СПГ до давления хранения и разделение его на чистый СПГ и пары, содержащие низкокипящие компоненты (азот, кислород, гелий). Эти пары отгоняются из бака-сепаратора 6 чистого СПГ, за счет чего сокращается доля низкокипящих компонентов в конечном продукте.

В процессе работы автономной установки очистки СПГ из ректификационной колонны 3 через патрубок 7 слива кубовой жидкости производят постоянный слив части кубовой жидкости из установки, что приводит к снижению концентрации высококипящих компонентов в продукционном потоке.

Работа автономной установки очистки СПГ по второму варианту исполнения (фиг. 2) осуществляется следующим образом.

Сырьевой СПГ, имеющий криогенную температуру, из резервуара 1 сырьевого СПГ самонаддувом вытесняется в подогреватель 2 сырьевого СПГ. Сырьевой СПГ - метан, содержащий высококипящие и низкокипящие компоненты.

В подогревателе 2 сырьевого СПГ происходит нагрев сырьевого СПГ до насыщенного состояния и частичное его испарение. В таком состоянии СПГ поступает в ректификационную колонну 3.

В ректификационной колонне 3, содержащей три и более теоретические тарелки, подогретый за счет тепло- и массообмена сырьевой СПГ разделяется на два потока, а именно: на поток чистого пара с высоким содержанием низкокипящих компонентов (азота, кислорода, гелия) и поток кубовой жидкости с высоким содержанием высококипящих компонентов (тяжелых углеводородов, диоксида углерода). Очистка жидкости от примесей осуществляется за счет ее частичного испарения, последующего отделения примесей ректификацией и переконденсации чистого потока с получением жидкого продукта.

Пар из ректификационной колонны 3 поступает по трубопроводу 14 в качестве нагреваемой среды в рекуперативный теплообменник 16.

Из выходного трубопровода 20 нагреваемой среды рекуперативного теплообменника 16 нагретый пар поступает на вход компрессора 4, который повышает давление пара в 1,1-2 раза, за счет чего повышается и температура пара. Сжатый таким образом пар из компрессора 4 поступает трубопроводу 13 подачи пара в качестве греющей среды в рекуперативный теплообменник 16.

Из рекуперативного теплообменника 16 пар поступает по трубопроводу 17 отвода греющей среды в испаритель 5 ректификационной колонны 3. Охлаждающей средой испарителя 5 является кубовая жидкость ректификационной колонны 3. Пар испаряет часть кубовой жидкости, находящейся в нижней части ректификационной колонны 3, и частично конденсируется.

Из испарителя 5 ректификационной колонны 3 частично сконденсированный сжатый пар направляется по трубопроводу 15 подачи греющей среды в подогреватель 2 сырьевого СПГ для охлаждения и остаточной конденсации. Из подогревателя 2 сырьевого СПГ по трубопроводу отвода 9 греющей среды после конденсации и охлаждения отводится готовый жидкий продукт в виде очищенного СПГ.

Одна часть очищенного СПГ подается из трубопровода отвода 9 греющей среды подогревателя 2 сырьевого СПГ в подводящий трубопровод 10 бака-сепаратора 6 чистого СПГ, а другая часть направляется из трубопровода отвода 9 греющей среды по трубопроводу 11 подачи флегмы в качестве флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны 3. Необходимая разность температур в верхней части колонны и подогревателе 2 сырьевого СПГ достигается за счет сжатия пара в компрессоре 4.

Количество подаваемого в бак-сепаратор 6 очищенного СПГ регулируется посредством запорно-регулирующего устройства 21.

В баке-сепараторе 6 чистого СПГ происходит расширение очищенного СПГ до давления хранения и разделение его на чистый СПГ и пары, содержащие низкокипящие компоненты (азот, кислород, гелий). Эти пары отгоняются из бака-сепаратора 6 чистого СПГ за счет чего сокращается доля низкокипящих компонентов в конечном продукте.

В процессе работы автономной установки очистки СПГ из ректификационной колонны 3 через патрубок 7 слива кубовой жидкости производят постоянный слив части кубовой жидкости и удаление ее из установки, что приводит к снижению концентрации высококипящих компонентов в продукционном потоке.

Работа автономной установки очистки СПГ по третьему варианту исполнения (фиг. 3) осуществляется следующим образом.

Сырьевой СПГ, имеющий криогенную температуру, из резервуара сырьевого СПГ 1 подается по трубопроводу 19 посредством криогенного насоса 18 в подогреватель 2 сырьевого СПГ, в котором сырьевой СПГ нагревается до насыщенного состояния и частично испаряется. В таком состоянии СПГ поступает в ректификационную колонну 3. Сырьевой СПГ - метан, содержащий высококипящие и низкокипящие компоненты.

В ректификационной колонне 3, содержащей три и более теоретические тарелки, подогретый за счет тепло- и массообмена сырьевой СПГ разделяется на два потока: на поток чистого пара с высоким содержанием низкокипящих компонентов (азота, кислорода, гелия) и поток кубовой жидкости с высоким содержанием высококипящих компонентов (тяжелых углеводородов, диоксида углерода). Очистка жидкости от примесей осуществляется за счет ее частичного испарения, последующего отделения примесей ректификацией и переконденсации чистого потока с получением жидкого продукта.

Пар из ректификационной колонны 3 поступает по трубопроводу 14 в качестве нагреваемой среды в рекуперативный теплообменник 16. Из выходного трубопровода 20 нагреваемой среды рекуперативного теплообменника 16 нагретый пар поступает на вход компрессора 4, который повышает давление пара в 1,1-2 раза, за счет чего повышается и температура пара. Сжатый таким образом пар из компрессора 4 поступает по трубопроводу 13 подачи пара в качестве греющей среды в рекуперативный теплообменник 16.

Из рекуперативного теплообменника 16 пар поступает по трубопроводу 17 отвода греющей среды в испаритель 5 ректификационной колонны 3. Охлаждающей средой испарителя 5 является кубовая жидкость ректификационной колонны 3. Пар испаряет часть кубовой жидкости, находящейся в нижней части ректификационной колонны 3, и частично конденсируется.

Из испарителя 5 ректификационной колонны 3 частично сконденсированный сжатый пар направляется по трубопроводу 15 подачи греющей среды в подогреватель 2 сырьевого СПГ для охлаждения и остаточной конденсации. Из подогревателя 2 сырьевого СПГ по трубопроводу отвода 9 греющей среды после конденсации и охлаждения отводится готовый жидкий продукт в виде очищенного СПГ.

Одна часть очищенного СПГ подается из трубопровода отвода 9 греющей среды подогревателя 2 сырьевого СПГ в подводящий трубопровод 10 бака-сепаратора 6 чистого СПГ, а другая часть направляется из трубопровода отвода 9 греющей среды по трубопроводу 11 в качестве флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны 3. Необходимая разность температур в верхней части колонны и подогревателе 2 сырьевого СПГ достигается за счет сжатия пара в компрессоре 4.

Количество подаваемого в бак-сепаратор 6 очищенного СПГ регулируется посредством запорно-регулирующего устройства 21.

В баке-сепараторе 6 чистого СПГ очищенного СПГ до давления хранения и разделение ее на чистый СПГ и пары, содержащие низкокипящие компоненты (азот, кислород, гелий). Эти пары отгоняются из бака-сепаратора 6 чистого СПГ, за счет чего сокращается доля низкокипящих компонентов в конечном продукте.

В процессе работы автономной установки очистки СПГ из ректификационной колонны 3 через патрубок 7 слива кубовой жидкости производят постоянный слив части кубовой жидкости и удаление ее из установки, что приводит к снижению концентрации высококипящих компонентов в продукционном потоке.

Работа автономной установки очистки СПГ по четвертому варианту исполнения (фиг. 4) осуществляется следующим образом.

Сырьевой СПГ, имеющий криогенную температуру, из резервуара 1 сырьевого СПГ подается по трубопроводу 19 посредством криогенного насоса 18 в подогреватель 2 сырьевого СПГ, в котором сырьевой СПГ нагревается до насыщенного состояния и частично испаряется. Сырьевой СПГ - метан, содержащий высококипящие и низкокипящие компоненты.

Нагретый сырьевой СПГ поступает по трубопроводу из подогревателя 2 сырьевого СПГ в рекуперативный теплообменник 16. Из выходного трубопровода 20 нагреваемой среды рекуперативного теплообменника 16 нагретый пар поступает на вход компрессора 4, который повышает давление пара в 1,1-2 раза, за счет чего повышается и температура пара. Сжатый таким образом пар нагревает в рекуперативном теплообменнике 16 нагретый сырьевой СПГ. Из рекуперативного теплообменника 16 нагретый сырьевой СПГ поступает по трубопроводу 17 отвода греющей среды в ректификационную колонну 3.

В ректификационной колонне 3, содержащей три и более теоретические тарелки, за счет тепло- и массообмена подогретый сырьевой СПГ разделяется на два потока на поток чистого пара с высоким содержанием низкокипящих компонентов (азота, кислорода, гелия) и поток кубовой жидкости с высоким содержанием высококипящих компонентов (тяжелых углеводородов, диоксида углерода). Очистка жидкости от примесей осуществляется за счет ее частичного испарения, последующего отделения примесей ректификацией и переконденсации чистого потока с получением жидкого продукта. Паровой поток из ректификационной колонны 3 отводится по трубопроводу 14 отвода пара.

Пар, отводимый из ректификационной колонны 3, подается в качестве греющей среды в подогреватель 2 сырьевого СПГ.

Пар после конденсации и охлаждения в подогревателе 2 сырьевого СПГ представляет собой жидкий продукт (очищенный СПГ), который отводится из подогревателя 2 сырьевого СПГ по трубопроводу отвода 9 греющей среды.

Часть жидкого продукта (очищенного СПГ) из подогревателя 2 сырьевого СПГ подается из трубопровода отвода 9 греющей среды в подводящий трубопровод 10 бака-сепаратора 6 чистого СПГ, а другая часть сконденсировавшейся парожидкостной смеси направляется из трубопровода отвода 9 по трубопроводу 11 в качестве флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны 3. Необходимая разность температур в верхней части колонны и подогревателе 2 сырьевого СПГ достигается за счет сжатия пара в компрессоре 4. Количество подаваемого в бак-сепаратор 6 чистого СПГ жидкого продукта регулируется посредством запорно-регулирующего устройства 21.

В баке-сепараторе 6 чистого СПГ происходит расширение очищенного СПГ до давления хранения и разделение ее на чистый СПГ и пары, содержащие низкокипящие компоненты (азот, кислород, гелий). Эти пары отгоняются из бака-сепаратора 6 чистого СПГ, за счет чего сокращается доля низкокипящих компонентов в конечном продукте.

В процессе работы автономной установки очистки СПГ из ректификационной колонны 3 через патрубок 7 слива кубовой жидкости производят постоянный слив части кубовой жидкости и удаление ее из установки, что приводит к снижению концентрации высококипящих компонентов в продукционном потоке.

Предназначение заявленных установок - получение СПГ повышенного качества за счет его очистки от высококипящих компонентов (тяжелых углеводородов, диоксида углерода, серосодержащих компонентов) и низкокипящих компонентов (азота, кислорода, гелия).

Конечный продукт установки - СПГ повышенной чистоты, который производится за счет разделения исходной смеси в ректификационной колонне. Работоспособность колонны обеспечивает компрессор, повышающий давление чистого пара из колонны или перед ней. Очистка от низкокипящих компонентов (азот, кислород, гелий) в установке осуществляется за счет отгонки паров, содержащих высокую долю этих компонентов, из резервуара с чистым СПГ.

Группа изобретений предназначена для отделения примесей от жидкости и могут быть использованы для получения СПГ повышенного качества. Установка содержит подогреватель сырьевого СПГ, компрессор, бак-сепаратор чистого СПГ с трубопроводом отвода отсепарированных паров и ректификационную колонну с патрубком слива кубовой жидкости. Трубопровод отвода греющей среды из подогревателя сырьевого СПГ соединен с подводящим трубопроводом бака-сепаратора чистого СПГ и с трубопроводом подачи флегмы в ректификационную колонну. В первом, втором и третьем варианте выполнения установка содержит испаритель, а в подогревателе сырьевого СПГ в качестве греющей среды используется частично сконденсированный сжатый пар. Охлаждающей средой испарителя ректификационной колонны является кубовая жидкость ректификационной колонны. Заявленная группа изобретений обеспечивает повышение качества очистки СПГ. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Автономная установка очистки сжиженного природного газа (СПГ), содержащая подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, компрессор, бак-сепаратор чистого СПГ и ректификационную колонну с испарителем, при этом к ректификационной колонне подключены трубопровод подвода нагретого сырьевого СПГ из подогревателя сырьевого СПГ и трубопровод отвода пара, соединенный с всасывающим патрубком компрессора, отличающаяся тем, что компрессор является криогенным, а трубопровод пара, поступающего из компрессора, соединен с входом испарителя ректификационной колонны, охлаждающей средой которого является кубовая жидкость ректификационной колонны, в подогревателе сырьевого СПГ в качестве греющей среды используется частично сконденсированный сжатый пар, отводимый из испарителя ректификационной колонны, при этом трубопровод отвода греющей среды из подогревателя сырьевого СПГ соединен с входным концом подводящего трубопровода бака-сепаратора чистого СПГ и с входным концом трубопровода подачи флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны, причем бак - сепаратор чистого СПГ имеет трубопровод отвода отсепарированных паров, а в донной части ректификационной колонны расположен патрубок слива кубовой жидкости.

2. Автономная установка очистки сжиженного природного газа (СПГ), содержащая подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, компрессор, бак-сепаратор чистого СПГ, рекуперативный теплообменник и ректификационную колонну с испарителем, при этом к ректификационной колонне подключены трубопровод подвода нагретого сырьевого СПГ из подогревателя сырьевого СПГ и трубопровод отвода пара, отличающаяся тем, что в рекуперативном теплообменнике в качестве греющей среды используется пар, поступающий из компрессора, а в качестве нагреваемой среды - пар, отводимый из ректификационной колонны, при этом выходной трубопровод нагреваемой среды рекуперативного теплообменника соединен с входом компрессора, а трубопровод отвода греющей среды рекуперативного теплообменника соединен с испарителем ректификационной колонны, охлаждающей средой которого является кубовая жидкость ректификационной колонны, при этом в подогревателе сырьевого СПГ в качестве греющей среды используется частично сконденсированный сжатый пар, поступающий из испарителя ректификационной колонны, а трубопровод отвода греющей среды из подогревателя сырьевого СПГ соединен с входным концом подводящего трубопровода бака-сепаратора чистого СПГ и с входным концом трубопровода подачи флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны, причем бак - сепаратор чистого СПГ имеет трубопровод отвода отсепарированных паров, а в донной части ректификационной колонны расположен патрубок слива кубовой жидкости.

3. Автономная установка очистки сжиженного природного газа (СПГ), содержащая подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, компрессор, бак-сепаратор чистого СПГ, рекуперативный теплообменник и ректификационную колонну с испарителем, при этом к ректификационной колонне подключены трубопровод подвода нагретого сырьевого СПГ из подогревателя сырьевого СПГ и трубопровод отвода пара, отличающаяся тем, что на трубопроводе подачи сырьевого СПГ из резервуара сырьевого СПГ размещен криогенный насос, в рекуперативном теплообменнике в качестве греющей среды используется пар, поступающий из компрессора, а в качестве нагреваемой среды пар, отводимый из ректификационной колонны, при этом выходной трубопровод нагреваемой среды рекуперативного теплообменника соединен с входом компрессора, а трубопровод отвода греющей среды рекуперативного теплообменника соединен с входом испарителя ректификационной колонны, охлаждающей средой которого является кубовая жидкость ректификационной колонны, в подогревателе сырьевого СПГ в качестве греющей среды используется частично сконденсированный сжатый пар, поступающий из испарителя ректификационной колонны, а трубопровод отвода греющей среды из подогревателя сырьевого СПГ соединен с входным концом подводящего трубопровода бака-сепаратора чистого СПГ и с входным концом трубопровода подачи флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны, причем бак - сепаратор чистого СПГ имеет трубопровод отвода отсепарированных паров, а в донной части ректификационной колонны расположен патрубок слива кубовой жидкости.

4. Автономная установка очистки сжиженного природного газа (СПГ), содержащая подогреватель сырьевого СПГ, соединенный с трубопроводом подачи сырьевого СПГ, бак-сепаратор чистого СПГ, компрессор, рекуперативный теплообменник и ректификационную колонну, снабженную трубопроводом отвода пара, отличающаяся тем, что на трубопроводе подачи сырьевого СПГ из резервуара сырьевого СПГ размещен криогенный насос, в рекуперативном теплообменнике в качестве греющей среды используется пар, поступающий из компрессора, а в качестве нагреваемой среды - нагретый сырьевой СПГ из подогревателя сырьевого СПГ, выходной трубопровод нагреваемой среды рекуперативного теплообменника соединен с входом компрессора, а трубопровод отвода греющей среды рекуперативного теплообменника соединен с нижней частью ректификационной колонны, при этом в подогревателе сырьевого СПГ в качестве греющей среды используется пар, отводимый из ректификационной колонны, а трубопровод отвода греющей среды из подогревателя сырьевого СПГ соединен с входным концом подводящего трубопровода бака-сепаратора чистого СПГ и с входным концом трубопровода подачи флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны, бак - сепаратор чистого СПГ имеет трубопровод отвода отсепарированных паров, а в донной части ректификационной колонны расположен патрубок слива кубовой жидкости.