УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕФЛЕГМАЦИИ С СЕПАРАЦИЕЙ НТДС ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА С ПОЛУЧЕНИЕМ ЭТАН-БУТАНОВОЙ ФРАКЦИИ И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ Российский патент 2019 года по МПК F25J3/00 B01D3/40 C10L3/10 

Изобретение относится к установкам низкотемпературной конденсации и может быть использовано в газовой промышленности для подготовки природного газа.

Известен способ низкотемпературной сепарации газа [RU 2543867, опубл. 10.03.2015 г., МПК B01D3/14, B01D3/28], осуществляемый на установке, включающей входной сепаратор, двухсекционный дефлегматор, блок низкотемпературной сепарации в составе редуцирующего устройства и низкотемпературного сепаратора, и блок выветривания конденсата.

Недостатками известной установки являются низкое качество товарного газа и низкий выход газового конденсата из-за неполной рекуперации холода технологических потоков.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка комплексной подготовки газа [RU 2624710, опубл. 05.07.2017 г., МПК F25J 3/00, С07С 7/00, C10G 5/06], включающая входной сепаратор, первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор, соединенный линией газа дефлегмации с редуцирующем устройством, с низкотемпературным сепаратором, оснащенным линией вывода газа в теплообменную секцию дефлегматора, редуцирующие устройства и блок стабилизации конденсата.

При работе установки сырой газ разделяют во входном сепараторе на конденсат и газ, который охлаждают газом низкотемпературной сепарации и, возможно, редуцированной смесью конденсатов, редуцируют и подвергают дефлегмации за счет охлаждения газом низкотемпературной сепарации с получением конденсата и газа, который редуцируют и разделяют в низкотемпературном сепараторе на конденсат и газ, выводимый в качестве товарного после нагрева при дефлегмации и нагрева сырым газом. Смесь конденсатов редуцируют, нагревают сырым газом или газом входной сепарации и стабилизируют с получением стабильного конденсата и факельных газов.

Недостатком данных установки и способа является низкий выход углеводородов С₂₊ из-за недостаточного охлаждения при дефлегмации и потерь с факельными газами.

Задача изобретения - повышение выхода углеводородов С₂₊ и исключение образования факельных газов.

Техническим результатом является исключение образования факельных газов за счет установки выветривателя и деметанизатора, соединенных с низкотемпературным сепаратором, и получения этан-бутановой фракции, содержащей тяжелые компоненты факельных газов, а также повышение выхода углеводородов С₂₊ за счет охлаждения дефлегматора редуцированным газом дефлегмации.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей входной сепаратор, первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор, соединенный линией газа дефлегмации, оборудованной редуцирующем устройством, с низкотемпературным сепаратором, оснащенным линией вывода газа, а также редуцирующие устройства и блок стабилизации конденсата, особенность заключается в том, что на линии газа дефлегмации между редуцирующем устройством и низкотемпературным сепаратором расположена теплообменная секция дефлегматора, линия вывода газа низкотемпературной сепарации непосредственно соединена с первым рекуперационным теплообменником, на линии подачи смеси конденсатов, выводимых из низа дефлегматора и сепараторов, после редуцирующего устройства установлен выветриватель, соединенный линией подачи газа выветривания с низкотемпературным сепаратором, а в качестве блока стабилизации после второго рекуперационного теплообменника установлен деметанизатор, соединенный с низкотемпературным сепаратором линией подачи метансодержащего газа, а с дебутанизатором - линией подачи широкой фракции легких углеводородов, при этом дебутанизатор оснащен линиями вывода этан-бутановой фракции и стабильного газового конденсата.

Технический результат достигается также тем, что в предлагаемом способе, включающем разделение сырого газа во входном сепараторе на конденсат и газ, который охлаждают, редуцируют и подвергают дефлегмации с получением конденсата и газа, который редуцируют и разделяют в низкотемпературном сепараторе на конденсат и газ, выводимый в качестве товарного после нагрева сырым газом, при этом смесь конденсатов редуцируют, нагревают сырым газом или газом входной сепарации и стабилизируют с получением стабильного конденсата, особенность заключается в том, что дефлегмацию осуществляют за счет охлаждения редуцированным газом дефлегмации, который затем направляют в низкотемпературный сепаратор вместе с газом выветривания и метансодержащим газом, конденсат, выведенный из низа дефлегматора, смешивают с конденсатами, выведенными из сепараторов, смесь конденсатов перед нагревом подвергают выветриванию с получением газа выветривания, а нагретый остаток выветривания подвергают деметанизации с получением метансодержащего газа и широкой фракции легких углеводородов, которую фракционируют с получением этан-бутановой фракции и стабильного конденсата.

При необходимости в качестве продукта выводят по меньшей мере часть широкой фракции легких углеводородов. Деметанизатор и дебутанизатор могут быть выполнены в виде ректификационных колонн. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или в виде детандера. В качестве остальных элементов установки могут быть расположены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Установка выветривателя и деметанизатора, соединенных с низкотемпературным сепаратором, позволяет возвратить в технологический цикл легкие углеводороды и получить жидкие продукты, содержащие тяжелые углеводороды без образования факельных газов, что повышает выход углеводородов С₂₊. Последний повышается также за счет охлаждения дефлегматора редуцированным газом дефлегмации, имеющим более низкую температуру, чем газ низкотемпературной сепарации, что снижает температуру газа дефлегмации и уменьшает потери углеводородов С₂₊ с подготовленным газом.

Установка включает входной сепаратор 1, дефлегматор 2, низкотемпературный сепаратор 3, выветриватель 4, деметанизатор 5, дебутанизатор 6, рекуперационные теплообменники 7 и 8 (второй вариант расположения показан пунктиром), редуцирующие устройства 9-11.

При работе установки, показанной на чертеже, сырой газ, подаваемый по линии 12, охлаждают в теплообменнике 8, разделяют в сепараторе 1 на конденсат, выводимый по линии 13, и газ, который по линии 14, после охлаждения в теплообменнике 7, редуцирования с помощью устройства 9, подвергают дефлегмации в дефлегматоре 2 за счет охлаждения редуцированным с помощью устройства 10 газом дефлегмации, подаваемым по линии 15 из верха дефлегматора 2 в его теплообменную секцию, и далее -в сепаратор 3, из которого по линии 16 выводят конденсат, а по линии 17, после нагрева в теплообменнике 7, выводят подготовленный газ. Из низа дефлегматора 2 по линии 18 выводят конденсат, который смешивают с конденсатами, подаваемыми по линиям 13 и 16, полученную смесь редуцируют с помощью устройства 11 и разделяют в выветривателе 4 на газ, подаваемый по линии 19 в сепаратор 3, и остаток, который по линии 20, после нагрева в теплообменнике 8, расположенном в одном из двух положений, подают в деметанизатор 5, где разделяют на метансодержащий газ, подаваемый в сепаратор 3 по линии 21, и широкую фракцию легких углеводородов С₂₊, которую по линии 22 направляют в дебутанизатор 6 для разделения на этан-бутановую фракцию, выводимую по линии 23 и стабильный газовый конденсат, выводимый по линии 24. Линии подачи ингибитора гидратообразования (метанола) и вывода отработанного водометанольного раствора условно не показаны.Работоспособность установки подтверждается примером: 190,5 тыс.нм /час сырого газа состава (% об.): азот 0,35, углекислый газ 0,40, метан 89,95, этан 5,38, пропан 1,8, бутаны 0,89, пентаны 0,30, углеводороды С₆₊ - остальное, при 0°С и 10 МПа разделяют во входном сепараторе на конденсат и газ, который охлаждают газом низкотемпературной сепарации и смесью конденсатов до -51°С, редуцируют и подвергают дефлегмации за счет охлаждения редуцированным до 4,5 МПа газом дефлегмации, который затем при -73,1°С разделяют в низкотемпературном сепараторе на конденсат и 179,6 тыс.нм³ /час газа, который нагревают сырым газом до -5°С и выводят в качестве продукта. Углеводородную часть конденсатов смешивают, редуцируют до 4,5 МПа и разделяют в выветривателе на 25,6 тыс.нм /час газа, возвращаемого в низкотемпературный сепаратор, и 66,5 т/час остатка, который нагревают сырым газом до -12,7°С и разделяют в деметанизаторе на 52,4 тыс.нм³/час метансодержащего газа, возвращаемого в низкотемпературный сепаратор, и широкую фракцию легких углеводородов С₂₊, которую разделяют на 14,8 т/час этан-бутановой фракции и 11,6 т/час стабильного газового конденсата. В условиях прототипа получено 10,3 т/час стабильного газового конденсата, содержащего углеводороды С₂₊, и 6,6 т/час факельных газов.

Таким образом, предлагаемая установка, работающая по предлагаемому способу, позволяет увеличить выход углеводородов С₂₊, исключает образование факельных газов и может найти применение в газовой промышленности.

Изобретение относится к низкотемпературной конденсации и может быть использовано в газовой промышленности. Сырой газ охлаждают в первом рекуперационном теплообменнике, разделяют на конденсат и газ, который после охлаждения во втором рекуперационном теплообменнике и редуцирования подвергают дефлегмации за счет охлаждения редуцированным газом дефлегмации, подаваемым из верха дефлегматора в его теплообменную секцию и затем в низкотемпературный сепаратор, из которого выводят конденсат и, после нагрева во втором рекуперационном теплообменнике, подготовленный газ. Из дефлегматора выводят конденсат, конденсаты смешивают, редуцируют и разделяют в выветривателе на газ, возвращаемый в низкотемпературный сепаратор, и остаток, который подают в деметанизатор после нагрева в первом рекуперационном теплообменнике, где разделяют на метансодержащий газ, возвращаемый в низкотемпературный сепаратор, и широкую фракцию легких углеводородов, которую фракционируют с получением этан-бутановой фракции и стабильного конденсата. Технический результат - повышение выхода углеводородов С₂₊ и исключение образования факельных газов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка низкотемпературной дефлегмации с сепарацией НТДС для подготовки природного газа с получением этан-бутановой фракции, включающая входной сепаратор, первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор, соединенный линией газа дефлегмации, оборудованной редуцирующим устройством, с низкотемпературным сепаратором, оснащенным линией вывода газа, а также редуцирующие устройства и блок стабилизации конденсата, отличающаяся тем, что на линии газа дефлегмации между редуцирующим устройством и низкотемпературным сепаратором расположена теплообменная секция дефлегматора, линия вывода газа низкотемпературной сепарации непосредственно соединена с первым рекуперационным теплообменником, на линии подачи смеси конденсатов, выводимых из низа дефлегматора и сепараторов, после редуцирующего устройства установлен выветриватель, соединенный линией подачи газа выветривания с низкотемпературным сепаратором, а в качестве блока стабилизации после второго рекуперационного теплообменника установлен деметанизатор, соединенный с низкотемпературным сепаратором линией подачи метансодержащего газа, а с дебутанизатором - линией подачи широкой фракции легких углеводородов, при этом дебутанизатор оснащен линиями вывода этан-бутановой фракции и стабильного газового конденсата.

2. Способ работы установки по п. 1, включающий разделение сырого газа во входном сепараторе на конденсат и газ, который охлаждают, редуцируют и подвергают дефлегмации с получением конденсата и газа, который редуцируют и разделяют в низкотемпературном сепараторе на конденсат и газ, выводимый в качестве товарного после нагрева сырым газом, при этом смесь конденсатов редуцируют, нагревают сырым газом или газом входной сепарации и стабилизируют с получением стабильного конденсата, отличающийся тем, что дефлегмацию осуществляют за счет охлаждения редуцированным газом дефлегмации, который затем направляют в низкотемпературный сепаратор вместе с газом выветривания и метансодержащим газом, конденсат, выведенный из низа дефлегматора, смешивают с конденсатами, выведенными из сепараторов, смесь конденсатов перед нагревом подвергают выветриванию с получением газа выветривания, а нагретый остаток выветривания подвергают деметанизации с получением метансодержащего газа и широкой фракции легких углеводородов, которую фракционируют с получением этан-бутановой фракции и стабильного конденсата.