УСТАНОВКА ПЕРЕРАБОТКИ ПНГ С ПОЛУЧЕНИЕМ ПБФ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2020 года по МПК B01D3/14 

Изобретение относится к способам промысловой подготовки углеводородных газов и может быть использовано в нефтяной промышленности для переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) с получением пропан-бутановой фракции (ПБФ) и сухого отбензиненного газа (СОГ).

Известен способ подготовки углеводородного газа [RU 2524790, опубл. 10.08.2014 г., МПК F25J 3/00], осуществляемый на установке, включающей компрессор, отпарную колонну с линией вывода конденсата, нагреваемую сжатым газом, дефлегматор с линией вывода подготовленного газа, охлаждаемый с помощью стороннего источника холода, соединенные линиями подачи нестабильного конденсата и смеси охлажденного сжатого газа с газом стабилизации.

Недостатками известных способа и установки являются низкий выход и низкое качество подготовленного газа из-за высокого содержания в нем тяжелых компонентов газа и низкое качество из-за высокого содержания в нем легких компонентов газа.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению способ подготовки попутного нефтяного газа [RU 2593571, опубл. 10.08.2016 г., МПК F25J 3/06], осуществляемый на установке, включающей компрессорную станцию первой ступени, оснащенную оборудованием для охлаждения сжатого газа в условиях дефлегмации (дефлегматор с внешним источником холода) и стабилизации флегмы (устройство для стабилизации) за счет нагрева сжатым газом, соединенную линией подачи стабилизированной флегмы, оснащенной редуцирующим устройством, с сепаратором, соединенным с линией подачи ПНГ линией подачи газа выветривания (газа сепарации) и оборудованным линией вывода ШФЛУ (остатка сепарации). Компрессорная станция первой ступени соединена линией подачи сжатого газа с компрессорной станцией второй ступени, оснащенной оборудованием для охлаждения сжатого газа в условиях дефлегмации (дефлегматор с внешним источником холода), а также линиями вывода ПБФ и подготовленного газа (СОГ). Перед компрессорными станциям могут быть расположены блоки осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов.

Недостатками данных способа и установки являются высокая металлоемкость из-за неоптимального расположения блока осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов, большие энергозатраты на сжатие ПНГ из-за подачи его на подготовку одним потоком, большие энергозатраты на охлаждение сжатого газа из-за отсутствия системы рекуперации холода СОГ.

Задача изобретения - уменьшение металлоемкости, снижение энергозатрат на сжатие ПНГ и на охлаждение сжатого газа.

Техническим результатом во всех предложенных вариантах установки является снижение металлоемкости путем расположения блока осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов после компрессорной станции в области максимального давления сжатого газа, снижение энергозатрат на сжатие ПНГ путем установки компрессорных станций на двух потоках (линиях подачи) ПНГ: линии подачи ПНГ с первых ступеней сепарации установки подготовки нефти и ПНГ из концевой сепарационной установки (КСУ), а также снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа за счет оснащения установки системой рекуперации холода СОГ.

Предложено четыре варианты установки, отличающихся аппаратурным оформлением системы рекуперации холода СОГ, которая во всех вариантах включает рекуперативный теплообменник, а в третьем и четвертом вариантах дополнительно включает тепломассообменную секцию дефлегматора.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известной установке, включающей компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, а также блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов, особенностью является то, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ - на которых расположены первая, двухступенчатая компрессорная станция, и вторая компрессорная станция, соответственно, при этом между первой и второй ступенями первой компрессорной станции расположены примыкания линии подачи газа стабилизации и газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а также рекуперативный теплообменник и первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки газа и дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией подачи газа дефлегмации, на которой расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с насосом, после которого расположено примыкание линии подачи редуцированного остатка из первого сепаратора, трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода водного конденсата и линией вывода нестабильного углеводородного конденсата, на которой расположены примыкание линии подачи редуцированной флегмы и отпарная колонна с обогреваемой нижней частью, оснащенная линией вывода ПБФ и линией вывода отходящего газа, которая соединена с линией вывода газа из трехфазного сепаратора, образуя линию подачи газа стабилизации.

Второй и четвертый варианты отличаются размещением рекуперативного теплообменника после блока осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов. Третий и четвертый варианты - оснащением верхней части дефлегматора тепломассообменной секцией, расположенной на линии редуцированного газа дефлегмации.

Блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов включает оборудование для адсорбционной и/или абсорбционной очистки селективными растворителями, известное из уровня техники. Компрессорная станция включает компрессоры и вспомогательные системы сепарации и охлаждения. В качестве внешнего источника холода установлена, например, холодильная машина. В качестве пропан-бутановой фракции могут быть получены пропан-бутан автомобильный или пропан-бутан технический по ГОСТ 52087-2018. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Снижение металлоемкости достигается за счет расположения блока осушки и/или очистки газа после первой компрессорной станции в области максимального давления сжатого газа, что снижает количество влаги и меркаптанов в газе вследствие их конденсации и концентрации в остатке сепарации. Это уменьшает объем загрузки адсорбента, размеры и массу адсорберов. При абсорбционной очистке газа селективными растворителями в области максимального давления сжатого газа уменьшается действительный объемный расход газа и увеличивается растворимость удаляемых компонентов в абсорбенте, снижается кратность его циркуляции, что также приводит к уменьшению размеров и массы оборудования.

Снижение энергозатрат на сжатие ПНГ достигается путем установки компрессорных станций на двух потоках (линиях подачи) ПНГ: линии подачи ПНГ с первых ступеней сепарации установки подготовки нефти с давлением 0,45-0,55 МПа и ПНГ из КСУ с давлением 0,0-0,005 МПа, за счет сжатия части газа - ПНГ из КСУ - только до промежуточного давления, а также за счет возможности оптимизации исполнения компрессорного оборудования для сжатия газов с разными начальными давлениями.

Снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа достигается за счет оснащения установки системой рекуперации холода СОГ, что позволяет выводить с установки СОГ с более высокой температурой, возвращая соответствующее количество холода в технологический процесс и за счет этого соответственно уменьшить мощность стороннего источника холода (холодильной машины).

Предлагаемая установка во всех вариантах (см. фиг. 1-4) включает первую компрессорную станцию со ступенями 1 и 2, вторую компрессорную станцию 3, рекуперативный теплообменник 4, сепараторы 5 и 6, трехфазный сепаратор 7 с насосом 8, блок осушки и/или очистки газа 9, дефлегматор 10 с внешним источником холода 11, отпарную колонну 12 и редуцирующие устройства 13-15. В вариантах 3 и 4 верхняя часть дефлегматора оборудована тепломассообменной секцией 16.

При работе первого варианта установки ПНГ первых ступеней сепарации, подаваемый по линии 17, сжимают с помощью ступени 1 первой компрессорной, смешивают с газом сепарации, подаваемым по линии 18, и газом стабилизации, подаваемым по линии 19, сжимают с помощью ступени 2 первой компрессорной, охлаждают в теплообменнике 4 и разделяют в сепараторе 5 на остаток, выводимый по линии 20, и газ, который осушают и/или очищают в блоке 9 и по линии 21 подают в низ дефлегматора 10, верх которого охлаждают хладагентом, подаваемым из источника холода 11. С верха дефлегматора 10 по линии 22 выводят газ дефлегмации, нагревают его в теплообменнике 4 и выводят по линии 23 в качестве СОГ, а с низа дефлегматора 10 по линии 24 выводят флегму. ПНГ КСУ, подаваемый по линии 25, сжимают в компрессорной 3 и разделяют в сепараторе 6 на газ, выводимый по линии 18, и остаток, подаваемый по линии 26 с помощью насоса 8 в сепаратор 7 после смешения с редуцированным в устройстве 13 остатком сепарации, подаваемым по линии 20. Из сепаратора 7 по линии 27 выводят водный конденсат, а по линии 28 - нестабильный углеводородный конденсат, который после смешения с редуцированной в устройстве 14 флегмой, подаваемой по линии 24, направляют в колонну 12, с низа которой по линии 29 выводят ПБФ, а с верха по линии 30 - отходящий газ, который смешивают с газом, выводимым из сепаратора 7 по линии 31, и в качестве газа стабилизации подают по линии 18 в линию 16. При необходимости газ стабилизации может быть подан на смешение с газом ПНГ, подаваемым по линии 17, до сжатия в компрессорной 1 (показано пунктиром).

Работа второго и четвертого вариантов установки отличаются рекуперативным охлаждением в теплообменнике 4 газа сепарации после блока осушки и/или очистки 9. Работа третьего и четвертого вариантов установки отличаются дополнительным рекуперативным охлаждением верхней части дефлегматора 10 с помощью тепломассообменной секции 14, расположенной на линии редуцированного с помощью устройства 15 газа дефлегмации.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет уменьшить металлоемкость и снизить энергозатраты и может быть использована в промышленности.

Группа изобретений относится к способам промысловой подготовки углеводородных газов и может быть использована в нефтяной промышленности для переработки попутного нефтяного газа. Предложено 4 варианта установки, включающей две компрессорные станции, рекуперативный теплообменник, два сепаратора, трехфазный сепаратор, блок осушки и/или очистки газа, дефлегматор с внешним источником холода, а также редуцирующие устройства. В вариантах 3 и 4 верхняя часть дефлегматора оборудована тепломассообменной секцией. При работе первого варианта установки попутный нефтяной газ первых ступеней сепарации смешивают с газом стабилизации, сжимают в первой компрессорной, смешивают с газом сепарации из трехфазного сепаратора, охлаждают в теплообменнике и разделяют в первом сепараторе на остаток и газ, который осушают и/или очищают и подают в низ дефлегматора, верх которого охлаждают хладагентом, подаваемым из источника холода. С верха дефлегматора выводят газ дефлегмации, нагревают его в теплообменнике и выводят в качестве сухого отбензиненного газа, а с низа дефлегматора выводят флегму. Попутный нефтяной газ концевой сепарационной установки сжимают во второй компрессорной и разделяют во втором сепараторе на газ и остаток. Остатки сепарации и флегму редуцируют, смешивают и направляют в трехфазный сепаратор, из которого выводят водный конденсат, ШФЛУ и газ стабилизации. Работа второго и четвертого вариантов установки отличаются рекуперативным охлаждением в теплообменнике газа сепарации после блока осушки и/или очистки. Работа третьего и четвертого вариантов установки отличаются дополнительным рекуперативным охлаждением верхней части дефлегматора с помощью тепломассообменной секции. Группа изобретений обеспечивает уменьшение металлоемкости и снижение энергозатрат. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка переработки ПНГ с получением ПБФ, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, а также блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ, на которых расположены первая двухступенчатая компрессорная станция и вторая компрессорная станция соответственно, при этом между первой и второй ступенями первой компрессорной станции расположены примыкания линии подачи газа стабилизации и газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а также рекуперативный теплообменник и первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки газа и дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией подачи газа дефлегмации, на которой расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с насосом, после которого расположено примыкание линии подачи редуцированного остатка из первого сепаратора, трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода водного конденсата и линией вывода нестабильного углеводородного конденсата, на которой расположены примыкание линии подачи редуцированной флегмы и отпарная колонна с обогреваемой нижней частью, оснащенная линией вывода ПБФ и линией вывода отходящего газа, которая соединена с линией вывода газа из трехфазного сепаратора, образуя линию подачи газа стабилизации.

2. Установка переработки ПНГ с получением ПБФ, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, а также блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ, на которых расположены первая и вторая компрессорные станции соответственно, при этом до первой компрессорной станции расположено примыкание линии подачи газа стабилизации из трехфазного сепаратора, оснащенной редуцирующим устройством, а после нее - примыкание линии подачи газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов, рекуперативный теплообменник и дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией вывода газа дефлегмации, на которой расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством, после которого расположены примыкания линий подачи редуцированных остатка из первого сепаратора и флегмы, а также трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода водного конденсата и ШФЛУ.

3. Установка переработки ПНГ с получением ПБФ, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, а также блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ, на которых расположены первая и вторая компрессорные станции, соответственно, при этом до первой компрессорной станции расположено примыкание линии подачи газа стабилизации из трехфазного сепаратора, оснащенной редуцирующим устройством, а после нее - примыкание линии подачи газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, рекуперативный теплообменник и первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов и дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией вывода газа дефлегмации с редуцирующим устройством, на которой расположены тепломассообменная секция, размещенная в верхней части дефлегматора, и рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством, после которого расположены примыкания линий подачи редуцированных остатка из первого сепаратора и флегмы, а также трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода водного конденсата и ШФЛУ.

4. Установка переработки ПНГ с получением ПБФ, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, а также блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ, на которых расположены первая и вторая компрессорные станции соответственно, при этом до первой компрессорной станции расположено примыкание линии подачи газа стабилизации из трехфазного сепаратора, оснащенной редуцирующим устройством, а после нее - примыкание линии подачи газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов, рекуперативный теплообменник и дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией вывода газа дефлегмации с редуцирующим устройством, на которой расположены тепломассообменная секция, размещенная в верхней части дефлегматора, и рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством, после которого расположены примыкания линий подачи редуцированных остатка из первого сепаратора и флегмы, а также трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода водного конденсата и ШФЛУ.