УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ДЛЯ ДЕЭТАНИЗАЦИИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗА С ВЫРАБОТКОЙ СПГ Российский патент 2020 года по МПК B01D3/00 

Изобретение относится к оборудованию для получения газа низкого давления и сжиженных углеводородных газов, в том числе сжиженного природного газа (СПГ), за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами природного газа и может быть использовано в газовой промышленности.

Известна установка для редуцирования природного газа и получения газомоторных топлив (варианты) [RU 2673970, опубл. 03.12.2018 г., МПК F25J 1/00], включающая в одном из вариантов линию газа высокого давления с блоком осушки, которая разделена на две линии, на одной установлены компрессор, холодильник и первый детандер, на другой - рекуперативный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлен второй детандер и дефлегматор, соединенный с сепаратором, с третьим детандером и с рекуперативным теплообменником, оснащенный также линией подачи флегмы в линию подачи широкой фракции легких углеводородов из сепаратора в блок фракционирования, оборудованный линиями вывода продуктов и линией подачи газа фракционирования в сепаратор.

Недостатками известной установки являются низкая энергетическая эффективность из-за необходимости использования сторонних источников низкотемпературного холода в блоке фракционирования широкой фракции легких углеводородов, а также невозможность выработки СПГ.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка НТДР для получения углеводородов С₂₊ из магистрального газа (варианты) [RU 2699912, опубл. 11.09.2019 г., МПК B01D 3/00], которая включает в одном из вариантов установленные на линии газа высокого давления блок осушки, рекуперативный теплообменник, редуцирующее устройство, промежуточный сепаратор, дефлегматор (фракционирующий аппарат) с тепломассообменной (теплообменной) секцией в верхней части, оснащенный линией подачи газа с редуцирующим устройством, соединенный деметанизатором, который соединен линиями подачи деметанизированного конденсата и метансодержащего газа с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов, линией вывода деэтанизированного газа - с теплообменной секцией, а линиями ввода/вывода циркуляционного орошения - с узлом охлаждения, установленным на байпасе рекуперативного теплообменника с редуцирующим устройством, кроме того, деметанизатор соединен с промежуточным сепаратором, а по меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, соединенного с компрессором посредством кинематической или электрической связи.

Недостатком данной установки является низкий выход углеводородов С₂₊, из-за их уноса с метансодержащим газом, направляемым непосредственно в выводимый поток газа с верха деметанизатора, имеющего относительно высокую температуру, низкая энергетическая эффективность из-за необходимости использования в блоке фракционирования сторонних источников низкотемпературного холода для разделения деметанизированного конденсата с высоким содержанием метана, а также невозможность выработки СПГ.

Задачей предлагаемого изобретения является выработка СПГ, увеличение выхода углеводородов С₂₊ и исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода.

Техническим результатом является увеличение выхода углеводородов С₂₊ за счет установки взамен дефлегматора и деметанизатора полной фракционирующей колонны, соединенной с линиями подачи технологических потоков, используемых в качестве хладагента и теплоносителя. Исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода достигается за счет соединения блока фракционирования с линией подачи одного из технологических потоков, используемых в качестве хладагента. Выработка СПГ достигается установкой теплообменника, редуцирующего устройства и сепаратора на линии вывода деэтанизированного газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей установленные на линии газа высокого давления блок осушки, рекуперативный теплообменник, редуцирующее устройство и фракционирующий аппарат с теплообменной секцией в верхней части, которая соединена линией подачи газа с рекуперативным теплообменником, оснащенным линией вывода газа низкого давления, а также блок фракционирования, оснащенный линией подачи деметанизированного конденсата и линиями вывода продуктов, особенность заключается в том, что в качестве фракционирующего аппарата установлена фракционирующая колонна с верхней и нижней теплообменными секциями, верх которой оснащен линией вывода деэтанизированного газа с теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода газа низкого давления, на которой расположены теплообменник и верхняя теплообменная секция, нижняя часть колонны оснащена линией вывода деметанизированного конденсата и оборудована нижней теплообменной секцией, расположенной на байпасе рекуперативного теплообменника, блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода в качестве хладагента части деэтанизированного газа, отбираемой между колонной и редуцирующим устройством или части газа низкого давления, отбираемой между колонной и рекуперативным теплообменником.

Блок фракционирования выполнен в виде ректификационных колонн в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом продуктов. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. Установка оборудована адсорбционным блоком осушки. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Для увеличения выхода углеводородов С₂₊ рекуперативный теплообменник может быть выполнен многопоточным и соединенным с холодильной машиной. При выполнении по меньшей мере одного редуцирующего устройства в виде детандера, холодильная машина может быть выполнена компрессионной с компрессором, соединенным с детандером(ами) посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств. При высоком содержании углекислого газа установку целесообразно оснастить блоком очистки (например, адсорбционной) газа высокого давления.

Установка полной фракционирующей колонны взамен дефлегматора и деметанизатора позволяет исключить потери углеводородов С₂₊ вместе с выводимым газом, а также снизить их содержание в газе низкого давления за счет более низкой температуры верха колонны, охлаждаемого газом редуцированным низкого давления с минимальной температурой, за счет чего повысить выход углеводородов С₂₊. Кроме того, обогрев газом высокого давления нижней части колонны позволяет получить деметанизированный конденсат с низким содержанием метана, благодаря чему для разделения конденсата в блоке фракционирования достаточно технологического тепла потока деэтанизированного газа или газа низкого давления, что позволяет исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода. При этом обогрев колонны за счет тепла внутреннего потока исключает использование внешнего источника тепла и предотвращает потери холода с установки, что также способствует повышению выхода углеводородов С₂₊. Установка на линии вывода деэтанизированного газа теплообменника, редуцирующего устройства и сепаратора позволяет выводить остаток сепарации в качестве СПГ.

Установка показана на чертеже и включает блок осушки 1, рекуперативный теплообменник 2, фракционирующую колонну 3 с верхней и нижней теплообменными секциями, редуцирующие устройства 4 и 5, блок фракционирования 6, теплообменник 7 и сепаратор 8. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 9 (расположение показано условно), и холодильной машиной 10 (показано пунктиром).

При работе установки газ высокого давления, поступающий по линии 11, осушают в блоке 1 (линии продувочного газа и газа регенерации условно не показаны) и разделяют на два потока, первый поток по линии 12 подают в нижнюю теплообменную секцию колонны 3 в качестве теплоносителя, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 2, и направляют в среднюю часть колонны 3, с низа которой по линии 13 деметанизированный конденсат подают в блок 6, из которого по линиям 14 выводят фракции углеводородов С₂₊ в заданном ассортименте, при этом по линиям 15 в качестве хладагента вводят/выводят часть газа низкого давления из линии 16 или (показано пунктиром) часть деэтанизированного газа из линии 17, отбираемую между колонной 3 и теплообменником 7 и возвращаемую в линии 16 или 17. Деэтанизированный газ, выводимый с верха колонны 3 по линии 17, охлаждают в теплообменнике 7, редуцируют в устройстве 5 и разделяют в сепараторе 8 на СПГ, выводимый по линии 18, и газ низкого давления, который в качестве хладагента по линии 16 подают в теплообменник 7, верхнюю теплообменную секцию колонны 3, теплообменник 2 и выводят.

При необходимости (показано пунктиром) газ высокого давления очищают от углекислого газа в блоке 8, по линии 19 из блока 6 в линию 16 выводят отходящий газ, а в теплообменник 2 подают дополнительное количество холода с помощью холодильной машины 10, при этом в случае выполнения по меньшей мере одного из редуцирующих устройств в виде детандера, последний(ие) могут быть соединен с компрессором холодильной машины (соединение показано штрих-пунктиром).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет вырабатывать СПГ, увеличить выход углеводородов С₂₊, исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода и может найти применение в газовой промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для получения газа низкого давления и сжиженных углеводородных газов за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами природного газа. Предложена установка, включающая рекуперативный теплообменник, фракционирующую колонну с верхней и нижней теплообменными секциями, редуцирующие устройства, блок фракционирования, теплообменник и сепаратор. При работе установки газ высокого давления осушают и разделяют на два потока, первый поток подают в нижнюю теплообменную секцию колонны в качестве теплоносителя, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике, и направляют в среднюю часть колонны, с низа которой деметанизированный конденсат подают в блок фракционирования, из которого выводят фракции углеводородов С₂₊ в заданном ассортименте, при этом в блок фракционирования в качестве хладагента вводят/выводят часть газа низкого давления или часть деэтанизированного газа. Деэтанизированный газ, выводимый с верха колонны, охлаждают в теплообменнике, редуцируют и разделяют в сепараторе на СПГ и газ низкого давления, который в качестве хладагента подают в теплообменник, верхнюю теплообменную секцию, рекуперативный теплообменник и выводят. Технический результат - выработка СПГ, увеличение выхода углеводородов С₂₊ и исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка низкотемпературного фракционирования для деэтанизации магистрального газа с выработкой СПГ, включающая установленные на линии газа высокого давления блок осушки, рекуперативный теплообменник, редуцирующее устройство и фракционирующий аппарат с теплообменной секцией в верхней части, которая соединена линией подачи газа с рекуперативным теплообменником, оснащенным линией вывода газа низкого давления, а также блок фракционирования, оснащенный линией подачи деметанизированного конденсата и линиями вывода продуктов, отличающаяся тем, что в качестве фракционирующего аппарата установлена фракционирующая колонна с верхней и нижней теплообменными секциями, верх которой оснащен линией вывода деэтанизированного газа с теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода газа низкого давления, на которой расположены теплообменник и верхняя теплообменная секция, нижняя часть колонны оснащена линией вывода деметанизированного конденсата и оборудована нижней теплообменной секцией, расположенной на байпасе рекуперативного теплообменника, блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода в качестве хладагента части деэтанизированного газа, отбираемой между колонной и редуцирующим устройством, или части газа низкого давления, отбираемой между колонной и рекуперативным теплообменником.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на линии газа высокого давления расположен блок очистки от углекислого газа.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что рекуперативный теплообменник выполнен многопоточным и соединен с холодильной машиной.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что редуцирующие устройства выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера, а при выполнении по меньшей мере одного редуцирующего устройства в виде детандера холодильная машина выполнена компрессионной с компрессором, соединенным с детандером(ами) посредством кинематических, и/или электрических, и/или магнитных, и/или гидравлических устройств.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок фракционирования соединен линией подачи отходящего газа с линией газа низкого давления.