УСТАНОВКА ПЕРЕРАБОТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА С ПОЛУЧЕНИЕМ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2021 года по МПК F25J3/06 

Изобретение относится к оборудованию для промысловой переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) с получением сжиженных углеводородных газов (СУГ) и сухого отбензиненного газа (СОГ) и может быть использовано в нефтяной промышленности.

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 тяжелых компонентов в газе и низкое качество конденсата из-за высокого содержания в нем легких компонентов.

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 расположенную на линии подачи смеси ПНГ и газа выветривания (газа стабилизации) компрессорную станцию первой ступени, с оборудованием для охлаждения сжатого газа в условиях дефлегмации (дефлегматор с внешним источником холода) и стабилизации флегмы (сепаратор или отпарная колонна) за счет нагрева сжатым газом, соединенную линией подачи стабилизированной флегмы, оснащенной редуцирующим устройством, с сепаратором, соединенным с линией подачи ПНГ линией подачи газа выветривания и оборудованным линией вывода ШФЛУ (СУГ). Компрессорная станция первой ступени соединена линией подачи сжатого газа с компрессорной станцией второй ступени, оснащенной оборудованием для охлаждения сжатого газа в условиях дефлегмации, 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 высокий объем загрузки адсорбента из-за неоптимального расположения блока осушки и/или очистки газа в области низкого или среднего давления, что имеет следствием большую металлоемкость оборудования, а также большие энергозатраты на охлаждение сжатого газа из-за отсутствия системы рекуперации холода СОГ.

Задача изобретения - уменьшение объема загрузки адсорбента и снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа.

Техническим результатом во всех предложенных вариантах установки является снижение объема загрузки адсорбента путем расположения блока осушки и/или очистки газа после компрессорной станции в области высокого давления сжатого газа и снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа за счет оснащения установки системой рекуперации холода СОГ.

Предложено четыре варианта установки, отличающихся аппаратурным оформлением системы рекуперации холода СОГ, а также оборудованием для стабилизации углеводородного конденсата.

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в известной установке, включающей двухступенчатую компрессорную станцию для сжатия ПНГ и газа стабилизации, дефлегматор с внешним источником холода, сепаратор с линией вывода сжиженного углеводородного газа, соединенный линией вывода газа стабилизации с линией подачи ПНГ, а также блок осушки и/или очистки газа, особенностью является то, что на линии подачи ПНГ после компрессорной станции расположены теплообменник и трехфазный сепаратор, соединенный с дефлегматором линией вывода флегмы, оснащенный линией вывода воды, линией вывода остатка сепарации с редуцирующим устройством и сепаратором, и линией вывода газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки и дефлегматор с линией вывода газа дефлегмации, на которой расположен теплообменник.

Второй и четвертый варианты отличаются размещением взамен сепаратора отпарной колонны, соединенной линией вывода газа стабилизации с линией подачи ПНГ между ступенями компрессорной станции.

Третий и четвертый варианты отличаются оснащением верхней части дефлегматора тепломассообменной секцией, расположенной на линии вывода газа дефлегмации после редуцирующего устройства.

При высоком содержании в ПНГ сернистых газов установка может быть дополнительно оснащена блоком аминовой очистки, размещаемым перед теплообменником, а с блоком осушки и/или может быть совмещен блок адсорбционного обессеривания. При необходимости компрессорная станция может содержать более двух ступеней.

Блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов включает оборудование для адсорбционной и/или мембранной очистки, 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 СУГ могут быть получены, например, широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) или пропан-бутан автомобильный (ПБА). В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Уменьшение объема загрузки адсорбента достигается за счет расположения блока осушки и/или очистки после компрессорной станции в области максимального давления сжатого газа, что снижает действительный объем сжатого газа и количество влаги с нем вследствие конденсации воды.

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

Предлагаемая установка во всех вариантах (фиг. 1-4) включает компрессорную станцию со ступенями 1 и 2, рекуперативный теплообменник 3, трехфазный сепаратор 4, блок осушки и/или очистки газа 5, дефлегматор 6 с внешним источником холода 7 и редуцирующее устройство 8. В вариантах 1 и 3 установка включает сепаратор 9, в вариантах 2 и 4 отпарную колонну 10. В вариантах 3 и 4 установка включает редуцирующее устройство 11, а верхняя часть дефлегматора 6 оборудована тепломассообменной секцией.

При работе первого варианта установки (фиг. 1) ПНГ, подаваемый по линии 12, смешивают с газом стабилизации, подаваемым по линии 13, сжимают с помощью ступеней 1 и 2 компрессорной станции, охлаждают в теплообменнике 3 и, вместе с флегмой, выводимой из низа дефлегматора 6 по линии 14, разделяют в сепараторе 4 на воду, выводимую по линии 15, остаток, выводимый по линии 16, и газ, который выводят по линии 17, осушают и/или очищают в блоке 5 и подают в низ дефлегматора 6, верх которого охлаждают хладоагентом, подаваемым из источника холода 7. С верха дефлегматора 6 по линии 18 выводят газ дефлегмации, нагревают его в теплообменнике 3 и выводят в качестве СОГ. Остаток сепарации, подаваемый по линии 16, редуцируют с помощью устройства 8, и направляют в сепаратор 9, из которого по линии 19 выводят ШФЛУ.

Работа второго (фиг. 2) и четвертого (фиг. 4) вариантов установки отличается подачей редуцированного остатка сепарации по линии 16 в отпарную колонну 10, с низа которой выводят ПБА, а с верха - газ стабилизации, который подают по линии 13 между ступенями компрессорной станции 1 и 2. Работа третьего (фиг. 3) и четвертого вариантов установки отличается дополнительным охлаждением верхней части дефлегматора 6 газом дефлегмации, редуцированным с помощью устройства 11. При необходимости, в вариантах 2 и 4, газ стабилизации может быть подан на вход первой ступени компрессорной станции 1 (показано пунктиром)

Работоспособность установки подтверждается примерами.

Пример 1 (первый вариант установки). 4000 нм³/час попутного нефтяного газа, содержащего, % об.: метан 62,5; этан 10,4; азот 1,6; углекислый газ 0,5; углеводороды С₃₊ остальное, насыщенный по парам воды, с давлением 0,15 МПа и температурой 28,3°С смешивают с 428 нм³/час газа стабилизации, сжимают в компрессорной станции 1,2 до 2,5 МПа, охлаждают в теплообменнике 3 и разделяют в трехфазном сепараторе 4 при 16,1°С совместно с флегмой, поступающей из дефлегматора 6, на воду, 2,77 т/час остатка сепарации и 4164 нм³/час газа, который осушают в блоке 5 и подают в низ дефлегматора 6, верх которого охлаждают до минус 40°С хладоагентом, подаваемым из холодильной машины 7. С верха дефлегматора 6 выводят 3069 нм³/час газа дефлегмации, нагревают его в теплообменнике 3 и выводят при 42,8°С в качестве СОГ, а с низа дефлегматора 6 выводят 2,05 т/час флегмы. Остаток сепарации редуцируют до 0,24 МПа в устройстве 8 и направляют в сепаратор 9, из которого выводят 2,13 т/час ШФЛУ марки А и газ стабилизации. Газ, подаваемый на осушку, содержит 2,0 кг /час паров воды, а объем загрузки адсорбента при 24-х часовом цикле работы двухадсорберного блока 5 составил 730 кг. Холодопроизводительность холодильной машины 7 составила 277 кВт.

Пример 2 (второй вариант установки). В условиях примера 1 ПНГ, сжатый в ступени 1 компрессорной станции, смешивают с 212 нм³/час газа стабилизации, сжимают в ступени 2 компрессорной станции до 2,5 МПа, охлаждают в теплообменнике 3 и разделяют в трехфазном сепараторе 4 при 16,4°С совместно с флегмой, подаваемой из дефлегматора 6, на воду, 2,45 т/час остатка сепарации и 3960 нм³/час газа, который осушают в блоке 5 и подают в низ дефлегматора 6, верх которого охлаждают до минус 40°С хладоагентом, подаваемым из холодильной машины 7. С верха дефлегматора 6 выводят 3026 нм³/час газа дефлегмации, нагревают его в теплообменнике 3 и выводят при 42,7°С в качестве СОГ, а с низа дефлегматора 6 выводят 1,77 т/час флегмы. Остаток сепарации редуцируют до 1,0 МПа в устройстве 8 и направляют в отпарную колонну 10, из которой выводят 2,19 т/час пропана-бутана автомобильного (ПБА), а также газ стабилизации. Газ, подаваемый на осушку, содержит 1,9 кг/час паров воды, а объем загрузки адсорбента составил 700 кг. Холодопроизводительность холодильной машины 7 составила 249 кВт.

Пример 3 (третий вариант установки). В условиях примера 1 сжатую охлажденную смесь ПНГ и газа стабилизации разделяют в трехфазном сепараторе 4 при 22,3°С совместно с флегмой, поступающей из дефлегматора 6, на воду, 2,74 т/час остатка сепарации и 4351 нм³/час газа. С верха дефлегматора 6 выводят 3069 нм³/час газа дефлегмации, редуцируют его до 0,6 МПа в устройстве 11 и нагревают в верхней тепломассообменной секции дефлегматора 6, теплообменнике 3 и выводят при 43,1°С в качестве СОГ, а с низа дефлегматора 6 выводят 2,43 т/час флегмы. Остаток сепарации редуцируют до 0,32 МПа в устройстве 8 и направляют в сепаратор 9, из которого выводят 2,14 т/час ШФЛУ марки А и газ стабилизации. Газ, подаваемый на осушку, содержит 3,1 кг /час паров воды, а объем загрузки адсорбента составил 1150 кг. Холодопроизводительность холодильной машины 7 составила 250 кВт.

Пример 4 (четвертый вариант установки). В условиях примера 2 сжатую и охлажденную смесь ПНГ и газа стабилизации разделяют в трехфазном сепараторе 4 при 18,5°С совместно с флегмой, подаваемой из дефлегматора 6, на воду, 2,45 т/час остатка сепарации и 4044 нм³/час газа. С верха дефлегматора 6 выводят 3028 нм³/час газа дефлегмации, редуцируют его до 0,6 МПа в устройстве 11 и нагревают в верхней тепломассообменной секции дефлегматора 6, теплообменнике 3 и выводят при 43,0°С в качестве СОГ, а с низа дефлегматора 6 выводят 1,93 т/час флегмы. Остаток сепарации редуцируют до 1,0 МПа в устройстве 8 и направляют в отпарную колонну 10, из которой выводят 2,18 т/час пропана-бутана автомобильного (ПБА), а также газ стабилизации. Газ, подаваемый на осушку, содержит 2,2 кг /час паров воды, а объем загрузки адсорбента составил 810 кг. Холодопроизводительность холодильной машины 7 составила 249 кВт.

В условиях примеров 1, 3 по способу, описанному в прототипе, получено 2,06 т/час ШФЛУ и 3112 нм³/час СОГ, а в условиях примеров 2, 4 получено 2,15 т/час ПБА и 3058 нм³/час СОГ. При этом газ, подаваемый на осушку, содержит 46,5 кг/час паров воды, а объем загрузки адсорбента составил 17400 кг. Холодопроизводительность холодильных машин составила 572 кВт.

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

Изобретение относится к четырем вариантам установки переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) с получением сжиженных углеводородных газов. Согласно одному из вариантов установка включает двухступенчатую компрессорную станцию для сжатия ПНГ и газа стабилизации, дефлегматор с внешним источником холода, сепаратор с линией вывода сжиженного углеводородного газа, соединенный линией вывода газа стабилизации с линией подачи ПНГ, а также блок осушки и/или очистки газа. При этом установка характеризуется тем, что на линии подачи ПНГ после компрессорной станции расположены теплообменник и трехфазный сепаратор, соединенный с дефлегматором линией вывода флегмы, оснащенный линией вывода воды, линией вывода остатка сепарации с редуцирующим устройством и сепаратором, и линией вывода газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки и дефлегматор с линией вывода газа дефлегмации, на которой расположен теплообменник. Технический результат - уменьшение объема загрузки адсорбента, снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа. 4 н.п. ф-лы, 4 ил., 4 пр.

1. Установка переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) с получением сжиженных углеводородных газов, включающая двухступенчатую компрессорную станцию для сжатия ПНГ и газа стабилизации, дефлегматор с внешним источником холода, сепаратор с линией вывода сжиженного углеводородного газа, соединенный линией вывода газа стабилизации с линией подачи ПНГ, а также блок осушки и/или очистки газа, отличающаяся тем, что на линии подачи ПНГ после компрессорной станции расположены теплообменник и трехфазный сепаратор, соединенный с дефлегматором линией вывода флегмы, оснащенный линией вывода воды, линией вывода остатка сепарации с редуцирующим устройством и сепаратором, и линией вывода газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки и дефлегматор с линией вывода газа дефлегмации, на которой расположен теплообменник.

2. Установка переработки попутного нефтяного газа с получением сжиженных углеводородных газов, включающая двухступенчатую компрессорную станцию для сжатия ПНГ и газа стабилизации, дефлегматор с внешним источником холода, а также блок осушки и/или очистки газа, отличающаяся тем, что после компрессорной станции расположены теплообменник и трехфазный сепаратор, соединенный с дефлегматором линией вывода флегмы, оснащенный линиями вывода воды и остатка сепарации, и линией вывода газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки и дефлегматор с линией вывода газа дефлегмации, на которой расположен теплообменник, при этом линия вывода остатка сепарации оборудована редуцирующим устройством и отпарной колонной, оснащенной линией вывода сжиженного углеводородного газа, соединенной линией вывода газа стабилизации с линией подачи ПНГ между ступенями компрессорной станции.

3. Установка переработки попутного нефтяного газа с получением сжиженных углеводородных газов, включающая двухступенчатую компрессорную станцию для сжатия ПНГ и газа стабилизации, дефлегматор с внешним источником холода, сепаратор с линией вывода сжиженного углеводородного газа, соединенный линией вывода газа стабилизации с линией подачи ПНГ, а также блок осушки и/или очистки газа, отличающаяся тем, что после компрессорной станции расположены теплообменник и трехфазный сепаратор, соединенный с дефлегматором линией вывода флегмы, оснащенный линией вывода воды, линией вывода остатка сепарации с редуцирующим устройством и сепаратором, и линией вывода газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки и дефлегматор, верхняя часть которого оборудована тепломассообменной секцией, оснащенный линией вывода газа дефлегмации, на которой расположены редуцирующее устройство, тепломассообменная секция и теплообменник.

4. Установка переработки попутного нефтяного газа с получением сжиженных углеводородных газов, включающая двухступенчатую компрессорную станцию для сжатия ПНГ и газа стабилизации, дефлегматор с внешним источником холода, а также блок осушки и/или очистки газа, отличающаяся тем, что после компрессорной станции расположены теплообменник и трехфазный сепаратор, соединенный с дефлегматором линией вывода флегмы, оснащенный линиями вывода воды и остатка сепарации, и линией вывода газа, на которой размещены блок осушки и/или очистки и дефлегматор, верхняя часть которого оборудована тепломассообменной секцией, оснащенный линией вывода газа дефлегмации, на которой расположены редуцирующее устройство, тепломассообменная секция и теплообменник, при этом на линии вывода остатка сепарации установлены редуцирующее устройство и отпарная колонна, оснащенная линией вывода сжиженного углеводородного газа, соединенная линией вывода газа стабилизации с линией подачи ПНГ между ступенями компрессорной станции.