УСТАНОВКА РЕДУЦИРОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА С ВЫРАБОТКОЙ ГАЗОМОТОРНЫХ ТОПЛИВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2021 года по МПК F25J1/00 

Изобретение относится к устройствам для получения газа низкого давления и газомоторных топлив за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами и может быть использовано в газовой промышленности.

Известен способ производства сжиженного природного газа и комплекс для его реализации [RU 2541360, опубл. 10.02.2015 г., МПК F25J 1/00], который включает расположенные на линии газа высокого давления блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, компрессор и холодильник, расположенные на линии продукционного газа блок очистки от углекислоты, предварительный и основной (рекуперационный) теплообменники, дроссель (редуцирующее устройство), сепаратор и хранилище для СПГ с криогенным насосом, а также детандер.

Недостатком известной установки является низкий выход СПГ.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка для редуцирования природного газа и получения газомоторных топлив (варианты) [RU 2673970, опубл. 03.12.2018 г., МПК F25J 1/00], которая в одном из вариантов включает блок адсорбционной осушки, компрессор, кинематически или электрически связанный с тремя детандерами (редуцирующими устройствами), холодильник, рекуперационный теплообменник, дефлегматор с тепломассообменной секцией, сепаратор и блок фракционирования.

Недостатком известной установки является низкий выход СПГ из-за термодинамически неэффективного смешения флегмы и остатка сепарации, имеющих разные температуры и составы и редуцирования газа при относительно невысокой температуре.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода газомоторных топлив.

Техническим результатом является увеличение выхода газомоторных топлив за счет установки деметанизатора, соединенного с дефлегматором линией подачи флегмы, на которой установлено редуцирующее устройство, что позволяет дополнительно охладить газ высокого давления, осуществить фракционирование и повысить степень ожижения, а также за счет редуцирования газа при более низкой температуре.

Предложено два варианта установки.

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления, на которой установлен блок осушки, соединенный линией вывода газа регенерации с линией газа низкого давления, после которого линия газа высокого давления разделена на две линии, на одной установлены компрессор, холодильник и детандер, на другой - рекуперационный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлен дефлегматор с линией вывода флегмы, тепломассообменная секция которого соединена с рекуперационным теплообменником и сепаратором линией газа низкого давления, кроме того, сепаратор соединен линией подачи газа дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с дефлегматором, а линиями подачи газа фракционирования и широкой фракции легких углеводородов - с блоком фракционирования, оборудованным линиями вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции, при этом компрессор соединен с детандерами посредством кинематической или электрической связи, особенность заключается в том, что в качестве сепаратора установлен деметанизатор, соединенный с дефлегматором линией подачи флегмы с редуцирующим устройством, а по меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера.

Второй вариант установки отличается размещением, взамен компрессора, холодильника и детандера, компрессионной холодильной машины, компрессор которой соединен с детандерами посредством кинематической или электрической связи.

Установка оборудована адсорбционным блоком осушки. Блок фракционирования может быть выполнен, например, в виде ректификационной колонны. По меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, а остальные могут быть выполнены в виде редуцирующего вентиля или газодинамического устройства. Кинематическое соединение между компрессором и детандерами в обоих вариантах осуществляют, например, путем их размещения на одном валу, а электрическое соединение - путем оборудования детандера электрогенераторами, питающими электропривод компрессора. На байпасе установки может быть расположена газораспределительная станция. Установка может быть оборудована приборами коммерческого учета газа и жидких продуктов. При высоком содержании углекислого газа и низком содержании тяжелых углеводородов в газе высокого давления целесообразно оснастить установку блоком очистки газа от углекислоты, например, адсорбционного типа. При высоком содержании метана в природном газе в качестве СПГ может выводиться широкая фракция легких углеводородов. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Размещение деметанизатора, оснащенного линией подачи флегмы с редуцирующим устройством, позволяет использовать холод, выделяющийся при ее редуцировании, расположение только одного устройства редуцирования газа на линии вывода газа дефлегмации, имеющего более низкую температуру, приводит к росту температурной депрессии из-за увеличения эффекта Джоуля-Томпсона, что снижает температуру газа низкого давления, повышает степень ожижения, и приводит к увеличению выхода газомоторных топлив.

Установка в первом варианте включает блок осушки 1, компрессор 2, детандер 3, редуцирующие устройства 4, 5 (условно показаны детандеры), холодильник 6, рекуперационный теплообменник 7, дефлегматор 8, деметанизатор 9 и блок фракционирования 10. Второй вариант установки включает компрессионную холодильную машину 11. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 12, а на байпасе установки - установлена газораспределительная станция 13 (показано пунктиром).

При работе первого варианта установки (фиг. 1) газ высокого давления, поступающий по линии 14, осушают в блоке 1 и разделяют на два потока, первый поток по линии 15 подают на охлаждение в теплообменник 7, второй поток сжимают компрессором 2, охлаждают в теплообменнике 6, редуцируют с помощью детандера 3 и подают в линию 15. Объединенный поток направляют в дефлегматор 8, где подвергают дефлегмации за счет охлаждения подаваемым по линии 16 из деметанизатора 9 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 7, смешивают с газом регенерации адсорбента, подаваемым из блока 1 по линии 17, и выводят с установки. Полученные газ дефлегмации по линии 18 и флегму по линии 19 через редуцирующие устройства 5 и 4, соответственно, подают в деметанизатор 9 совместно с газом фракционирования, подаваемым по линии 20. Из деметанизатора 9 по линии 21 широкую фракцию легких углеводородов подают в блок фракционирования 10, из которого по линии 22 выводят сжиженный природный газ, а по линии 23 - пропан-бутановую фракцию. Работа второго варианта (фиг. 2) отличается тем, что часть газа высокого давления охлаждают в холодильной машине 12. При необходимости в обоих вариантах установки газовый поток перед дефлегматором 8 очищают от углекислого газа в блоке 13, а из линии 21 по меньшей мере часть потока выводят по линии 24 в качестве СПГ (показано пунктиром). Штрих-пунктиром показана кинематическая или электрическая связь между компрессором 2 или компрессором холодильной машины 11 и по меньшей мере с одним из детандеров 3-5.

Таким образом, предлагаемый комплекс позволяет увеличить выход газомоторных топлив и может найти применение в газовой промышленности.

Изобретение относится к установкам редуцирования природного газа с выработкой газомоторных топлив устройствам для получения газа низкого давления. Описаны установки, включающие выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления, на которой установлен блок осушки, соединенный линией вывода газа регенерации с линией газа низкого давления, после которого линия газа высокого давления разделена на две линии: на одной установлены компрессор, холодильник и детандер, на другой - рекуперационный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлен дефлегматор с линией вывода флегмы, тепломассообменная секция которого соединена с рекуперационным теплообменником и сепаратором линией газа низкого давления, кроме того, сепаратор соединен линией подачи газа дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с дефлегматором, а линиями подачи газа фракционирования и широкой фракции легких углеводородов - с блоком фракционирования, оборудованным линиями вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции, при этом компрессор соединен с детандерами посредством кинематической или электрической связи, в качестве сепаратора установлен деметанизатор, соединенный с дефлегматором линией подачи флегмы с редуцирующим устройством, а по меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера. Во второй установке, после разделения на две линии, на одной установлен рекуперационный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлен дефлегматор с линией вывода флегмы, тепломассообменная секция которого соединена с рекуперационным теплообменником и сепаратором линией газа низкого давления, кроме того, сепаратор соединен линией подачи газа дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с дефлегматором, а линиями подачи газа фракционирования и широкой фракции легких углеводородов - с блоком фракционирования, оборудованным линиями вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции, в качестве сепаратора установлен деметанизатор, соединенный с дефлегматором линией подачи флегмы с редуцирующим устройством, по меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, а параллельно рекуперационному теплообменнику на линии подачи части газа высокого давления установлена холодильная машина, компрессор которой соединен с детандерами посредством кинематической или электрической связи. Технический результат - увеличение выхода газомоторных топлив. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка редуцирования природного газа с выработкой газомоторных топлив, включающая выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления, на которой установлен блок осушки, соединенный линией вывода газа регенерации с линией газа низкого давления, после которого линия газа высокого давления разделена на две линии, на одной установлены компрессор, холодильник и детандер, на другой - рекуперационный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлен дефлегматор с линией вывода флегмы, тепломассообменная секция которого соединена с рекуперационным теплообменником и сепаратором линией газа низкого давления, кроме того, сепаратор соединен линией подачи газа дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с дефлегматором, а линиями подачи газа фракционирования и широкой фракции легких углеводородов - с блоком фракционирования, оборудованным линиями вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции, при этом компрессор соединен с детандерами посредством кинематической или электрической связи, отличающаяся тем, что в качестве сепаратора установлен деметанизатор, соединенный с дефлегматором линией подачи флегмы с редуцирующим устройством, а по меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера.

2. Установка редуцирования природного газа с выработкой газомоторных топлив, включающая выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления, на которой установлен блок осушки, соединенный линией вывода газа регенерации с линией газа низкого давления, после которого линия газа высокого давления разделена на две линии, на одной из которых установлен рекуперационный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлен дефлегматор с линией вывода флегмы, тепломассообменная секция которого соединена с рекуперационным теплообменником и сепаратором линией газа низкого давления, кроме того, сепаратор соединен линией подачи газа дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с дефлегматором, а линиями подачи газа фракционирования и широкой фракции легких углеводородов - с блоком фракционирования, оборудованным линиями вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции, отличающаяся тем, что в качестве сепаратора установлен деметанизатор, соединенный с дефлегматором линией подачи флегмы с редуцирующим устройством, по меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, а параллельно рекуперационному теплообменнику на линии подачи части газа высокого давления установлена холодильная машина, компрессор которой соединен с детандерами посредством кинематической или электрической связи.