УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА С ВЫРАБОТКОЙ СПГ И ПОВЫШЕННЫМ ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2021 года по МПК F25J1/00 

Изобретение относится к оборудованию для промысловой подготовки природного газа с одновременным получением сжиженного природного газа (СПГ) и может быть использовано в газовой промышленности.

Известна 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 подачи дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с низкотемпературным сепаратором, оборудованным линией вывода газа в теплообменную секцию дефлегматора, а также редуцирующие устройства и блок стабилизации конденсата (блок фракционирования).

Недостатками данной установки являются низкий выход углеводородов С₃₊ из-за потерь с факельными газами и невозможность получения СПГ.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка низкотемпературного фракционирования для комплексной подготовки газа с выработкой сжиженного природного газа [RU 2732998, опубл. 28.09.2020 г., МПК B01D 3/40, C10G 5/06, F25J 3/00] с линиями сырого и подготовленного природного газа, включающая входной сепаратор с линией вывода углеводородного конденсата и линией вывода газа сепарации, на которой установлены рекуперативный теплообменник, промежуточный сепаратор, редуцирующее устройство и фракционирующий аппарат (деметанизатор) с верхней тепломассообменной секцией и нагревателем в нижней части, при этом верх деметанизатора соединен с блоком получения СПГ линией вывода отбензиненного газа, оборудованной теплообменником и редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода подготовленного газа с теплообменником, верхней тепломассообменной секцией и рекуперативным теплообменником, кроме того, нагреватель соединен с линией вывода газа сепарации до и после рекуперативного теплообменника, нижняя часть деметанизатора соединена со входным и промежуточным сепараторами линиями подачи углеводородных конденсатов с редуцирующими устройствами, а также соединена линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов.

Рекуперативный теплообменник может быть оборудован холодильной машиной, компрессор которой соединен с по меньшей мере одним из редуцирующих устройств, выполненным в виде детандера.

Недостатком данной установки является низкий выход газового конденсата, ограниченный его содержанием в подготавливаемом объеме сырого природного газа.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода газового конденсата.

Техническим результатом является повышение выхода газового конденсата за счет вовлечения в подготовку дополнительного объема природного газа, которое, после извлечения дополнительного количества газового конденсата, закачивается в поглощающий пласт за счет энергии, получаемой при редуцировании основного количества природного газа при его комплексной подготовке.

Предложено три варианта установки, отличающиеся компоновкой и составом оборудования блока СПГ.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке с линиями сырого и подготовленного природного газа, включающей входной сепаратор с линией вывода углеводородного конденсата и линией вывода газа сепарации, на которой установлены рекуперативный теплообменник, промежуточный сепаратор и редуцирующее устройство, содержащей также деметанизатор с линией вывода газа в верхней части и нагревателем в нижней части, при этом нагреватель соединен с линией вывода газа сепарации до и после рекуперативного теплообменника, деметанизатор соединен с промежуточным сепаратором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством, а линией подачи деметанизированного конденсата - с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов, кроме того, в состав установки входит блок СПГ с теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода газа, особенность заключается в том, что входной сепаратор соединен линией вывода углеводородного конденсата с блоком фракционирования, линия вывода газа сепарации после редуцирующего устройства, выполненного в виде детандера, оборудована дополнительным сепаратором, соединенным с деметанизатором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством и оснащенным линией вывода подготовленного природного газа с рекуперативным теплообменником и примыканиями линий вывода отходящего газа из блока фракционирования и метансодержащего газа из деметанизатора, к линии вывода газа сепарации перед рекуперативным теплообменником примыкает линия вывода технологического газа на которой установлены рекуперативный теплообменник и компрессор, соединенный с детандером, а к линии вывода подготовленного природного газа перед рекуперативным теплообменником примыкает линия подачи продукционного газа в блок СПГ, на которой последовательно расположены рекуперативный теплообменник блока СПГ, компрессор блока СПГ, соединенный с детандером блока СПГ, первый холодильник, блок осушки и очистки газа, рекуперативный теплообменник блока СПГ, второй холодильник, детандер блока СПГ и сепаратор СПГ, оснащенный линией вывода СПГ и линией вывода топливного газа со вторым холодильником.

Второй вариант установки отличается тем, что на линии подачи продукционного газа в блок СПГ последовательно расположены рекуперативный теплообменник блока СПГ, компрессор блока СПГ, соединенный с детандером блока СПГ, первый холодильник, блок осушки и очистки газа, примыкание линии подачи части газа со вторым холодильником, рекуперативный теплообменник блока СПГ, примыкание линии подачи части газа, детандер блока СПГ и сепаратор СПГ, оснащенный линией вывода СПГ и линией вывода топливного газа со вторым холодильником.

Третий вариант отличается от тем, что блок СПГ не содержит второго холодильника, а рекуперативный теплообменник выполнен мнгопоточным.

Блок фракционирования выполнен, например, в виде ректификационных колонн в количестве и с параметрами, соответствующими ассортименту жидких продуктов. Блок осушки и очистки газа выполнен в виде известных установок адсорбционной очистки или абсорбционной очистки с узлом адсорбционной осушки. Редуцирующие устройства выполнены в виде дроссельного вентиля или газодинамического устройства или детандера. Компрессоры соединены с детандерами посредством известных магнитных и/или кинематических и/или электрических и/или гидравлических устройств. Линия технологического газа соединена с поглощающим пластом, а линия подготовленного природного газа - с газопроводом или потребителем(ями). В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Недостаток энергии для привода компрессора может быть восполнен подачей энергии (например, электрической) со стороны.

Расположение на линии газа сепарации перед теплообменником примыкания линии вывода технологического газа, который после охлаждения и компримирования направляется в поглощающий пласт, позволяет подать во входной сепаратор дополнительное количество сырого природного газа, за счет чего увеличить отбор остатка сепарации и, соответственно, газового конденсата. Соединение нагревателя с линией газа сепарации позволяет приблизить температуру низа деметанизатора к температуре сырого природного газа, за счет чего повысить температуру деметанизированного конденсата, снизить содержание метана в нем и уменьшить энергозатраты в блоке фракционирования.

Установка показана на чертежах и в вариантах 1 и 2 (фиг. 1, 2) включает входной сепаратор 1, промежуточный и дополнительный сепараторы 2 и 3, сепаратор СПГ 4, рекуперативный теплообменник 5 и рекуперативный теплообменник блока СПГ 6, холодильники блока СПГ 7 и 8, детандер 9 и детандер блока СПГ 10, соединенные с компрессором 11 и компрессором блока СПГ 12, соответственно, деметанизатор 13 с нагревателем, редуцирующие устройства 14 и 15, а также блоки фракционирования 16 и осушки и очистки газа 17. В третьем варианте (фиг. 3) установка не содержит холодильника 8, а теплообменник 6 выполнен многопоточным.

При работе первого варианта установки сырой природный газ, поступающий по линии 18, разделяют в сепараторе 1 с получением углеводородного конденсата, подаваемого по линии 19 в блок 16, и газа, который разделяют на три потока. Первый поток по линии 20 подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора 13, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 5, разделяют в сепараторе 2 с получением углеводородного конденсата и газа, который редуцируют в детандере 9 и разделяют в сепараторе 3 с получением подготовленного природного газа и углеводородного конденсата, углеводородные конденсаты редуцируют с помощью устройств 14 и 15 и по линиям 21 и 22, соответственно, подают в деметанизатор 13. Третий поток по линии 23 подают на охлаждение в теплообменник 5, сжимают компрессором 11, соединенным с детандером 9, (показано штрих-пунктиром) и направляют в поглощающий пласт. С низа деметанизатора 13 по линии 24 деметанизированный конденсат подают в блок 16, из которого по линии 25 выводят отходящий газ, а по линиям 26 выводят продукты в заданном ассортименте. С верха деметанизатора 13 по линии 27 выводят метансодержащий газ, а подготовленный природный газ из сепаратора 3 выводят по линии 28, отбирают его часть в качестве продукционного газа по линии 29, охлаждают в теплообменнике 5, смешивают с отходящим и метансодержащим газами и выводят.

Продукционный газ нагревают в теплообменнике 6, сжимают компрессором 12, охлаждают в холодильнике 7 сторонним хладоагентом, например, атмосферным воздухом, очищают от углекислого газа и осушают в блоке 17, охлаждают в теплообменнике 6 и холодильнике 8, редуцируют в детандере 10, соединенным с компрессором 12 (показано штрих-пунктиром), и разделяют в сепараторе 4 на СПГ, выводимый по линии 30, и топливный газ, выводимый с установки по линии 31 после нагрева в холодильнике 8.

При этом для охлаждения верха колонн в блоке 16 могут быть использованы часть низкотемпературных потоков из линий 21 и/или 22 и/или 25 и/или 27 и/или 28 (условно не показано). При необходимости (показано пунктиром): метансодержащий газ перед смешением нагревают в теплообменнике 5, часть топливного газа из линии 31 подают на смешение в линию 27, недостаток энергии для привода компрессоров восполняют, подавая энергию (например, электрическую) по линиям 32, а часть отходящего и/или метансодержащего газов из линий 25 и/или 27 используют на собственные нужды, выводя по линиям 33. Линии подачи ингибитора гидратообразования и вывода отработанного ингибитора условно не показаны.

Работа второго варианта установки отличается тем, что продукционный газ последовательно нагревают в теплообменнике 6, сжимают компрессором 12, охлаждают в холодильнике 7 сторонним хладоагентом, например, атмосферным воздухом, очищают от углекислого газа и осушают в блоке 17 и разделяют на две части. Первую часть продукционного газа охлаждают в теплообменнике 6, смешивают со второй частью продукционного газа, охлажденной в холодильнике 8, редуцируют в детандене 10, соединенном с компрессором 12 (показано штрих-пунктиром), и разделяют в сепараторе 4 на СПГ, выводимый по линии 30, и топливный газ, выводимый с установки по линии 31 после нагрева в холодильнике 8.

Работа третьего варианта установки отличается тем, что продукционный газ нагревают и охлаждают, а топливный газ нагревают в многопоточном теплообменнике 6.

Работоспособность установки подтверждают примеры 1-3.

Пример 1. В варианте 1 сырой природный газ, содержащий 50,8 г/нм³ углеводородов С₅₊, в объеме 708,3 тыс. нм³/ч при 9,0 МПа и 0°С разделяют во входном сепараторе на 31,4 т/час углеводородного конденсата входной сепарации и 696,4 тыс. нм³/ч газа, который разделяют на три потока. 58,5 тыс. нм³/ч первого потока подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора, смешивают с 351,2 тыс. нм³/ч второго потока, охлажденного в рекуперативном теплообменнике, разделяют при минус 31,1°С на 2,4 т/час углеводородного конденсата и газ, который редуцируют в детандере до 5,8 МПа, разделяют при минус 52,7°С на 37,1 т/час углеводородного конденсата и 376,7 тыс. нм³/ч подготовленного природного газа, углеводородные конденсаты после редуцирования подают в деметанизатор. 286,8 тыс. нм³/ч третьего потока (технологический газ) охлаждают в рекуперативном теплообменнике до минус 17°С, сжимают до 12 МПа компрессором, соединенным с детандером, и направляют в поглощающий пласт. С низа деметанизатора 25,3 т/час деметанизированного конденсата совместно с углеводородным конденсатом входной сепарации подают в блок фракционирования, из которого выводят 12,9 тыс. нм³/ч отходящего газа, пропан-бутановую фракцию и 32,3 т/час стабильного газового конденсата. Из подготовленного природного газа отбирают 10,0 тыс. нм³/ч продукционного газа, смешивают с отходящим и метансодержащим газами и в количестве 398,3 тыс. нм³/ч направляют газопровод или потребителям. Продукционный газ нагревают в рекуперативном теплообменнике блока СПГ, сжимают до 8,2 МПа в компрессоре блока СПГ, соединенном с детандером блока СПГ, охлаждают в первом холодильнике до 45°С, очищают от углекислого газа и осушают, охлаждают до минус 41,3°С во втором холодильнике, редуцируют до 0,6 МПа в детандере блока СПГ и разделяют на 3,0 т/час СПГ и 6,4 тыс. нм³/ч топливного газа, выводимого с установки после нагрева до минус 42,7°С во втором холодильнике.

Пример 2. В условиях примера 1 7,5 тыс. нм³/ч из 10,0 тыс. нм³/ч продукционного газа, очищенного от углекислого газа и осушенного, охлаждают до минус 45,7°С в рекуперативном теплообменнике блока СПГ, а 2,5 тыс. нм³/ч этого потока охлаждают во втором холодильнике до минус 113,3°С, потоки смешивают, редуцируют до 0,6 МПа в детандере блока СПГ, соединенном с компрессором блока СПГ, и разделяют на 3,1 т/час СПГ, и 6,3 тыс. нм³/ч топливного газа, выводимого с установки после нагрева до минус 2,1°С. При этом получают 32,5 т/час стабильного газового конденсата.

Пример 3. В условиях примера 1 продукционный газ, очищенный от углекислого газа и осушенный, охлаждают до минус 58°С в многопоточном рекуперативном теплообменнике продукционным газом и топливным газом, редуцируют до 0,6 МПа в детандере блока СПГ, соединенным с компрессором блока СПГ, и разделяют на 3,1 т/час СПГ, и 6,3 тыс. нм³/ч топливного газа, выводимого с установки после нагрева до минус 2,1°С. При этом получают 32,5 т/час стабильного газового конденсата.

При подготовке природного газа на установке по прототипу в условиях примера 1 на подготовку подают 416,6 тыс. нм³/ч сырого газа и получают 401,0 тыс. нм³/ч подготовленного природного газа, 2,9 т/час СПГ и 20,6 т/час стабильного газового конденсата.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход газового конденсата и может найти применение в газовой промышленности.

Изобретения относятся к установкам комплексной подготовки газа с выработкой сжиженного природного газа (СПГ). Описана установка, включающая входной сепаратор, промежуточный и дополнительный сепараторы, сепаратор СПГ, рекуперативный теплообменник и рекуперативный теплообменник блока СПГ, холодильник и холодильники блока СПГ, детандер и детандер блока СПГ, соединенные с компрессором и компрессором блока СПГ соответственно, деметанизатор, редуцирующие устройства, а также блок фракционирования, блок осушки и очистки газа. Второй вариант установки отличается тем, что второй холодильник расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника блока СПГ. Третий вариант установки отличается тем, что блок СПГ не содержит второго холодильника, а рекуперативный теплообменник выполнен многопоточным. Технический результат - увеличение выхода газового конденсата. 3 н.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

1. Установка комплексной подготовки газа с выработкой сжиженного природного газа (СПГ) и повышенным извлечением газового конденсата с линиями сырого и подготовленного природного газа, включающая входной сепаратор с линией вывода углеводородного конденсата и линией вывода газа сепарации, на которой установлены рекуперативный теплообменник, промежуточный сепаратор и редуцирующее устройство, содержащая также деметанизатор с линией вывода газа в верхней части и нагревателем в нижней части, при этом нагреватель соединен с линией вывода газа сепарации до и после рекуперативного теплообменника, деметанизатор соединен с промежуточным сепаратором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством, а линией подачи деметанизированного конденсата - с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов, кроме того, в состав установки входит блок получения СПГ с теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода газа, отличающаяся тем, что входной сепаратор соединен линией вывода углеводородного конденсата с блоком фракционирования, линия вывода газа сепарации после редуцирующего устройства, выполненного в виде детандера, оборудована дополнительным сепаратором, соединенным с деметанизатором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством и оснащенным линией вывода подготовленного природного газа с рекуперативным теплообменником и примыканиями линий вывода отходящего газа из блока фракционирования и метансодержащего газа из деметанизатора, к линии вывода газа сепарации перед рекуперативным теплообменником примыкает линия вывода технологического газа, на которой установлены рекуперативный теплообменник и компрессор, соединенный с детандером, а к линии вывода подготовленного природного газа перед рекуперативным теплообменником примыкает линия подачи продукционного газа в блок СПГ, на которой последовательно расположены рекуперативный теплообменник блока СПГ, компрессор блока СПГ, соединенный с детандером блока СПГ, первый холодильник, блок осушки и очистки газа, рекуперативный теплообменник блока СПГ, второй холодильник, детандер блока СПГ и сепаратор СПГ, оснащенный линией вывода СПГ и линией вывода топливного газа со вторым холодильником.

2. Установка комплексной подготовки газа с выработкой СПГ и повышенным извлечением газового конденсата с линиями сырого и подготовленного природного газа, включающая входной сепаратор с линией вывода углеводородного конденсата и линией вывода газа сепарации, на которой установлены рекуперативный теплообменник, промежуточный сепаратор и редуцирующее устройство, содержащая также деметанизатор с линией вывода газа в верхней части и нагревателем в нижней части, при этом нагреватель соединен с линией вывода газа сепарации до и после рекуперативного теплообменника, деметанизатор соединен с промежуточным сепаратором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством, а линией подачи деметанизированного конденсата - с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов, кроме того, в состав установки входит блок получения СПГ с теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода газа, отличающаяся тем, что входной сепаратор соединен линией вывода углеводородного конденсата с блоком фракционирования, линия вывода газа сепарации после редуцирующего устройства, выполненного в виде детандера, оборудована дополнительным сепаратором, соединенным с деметанизатором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством и оснащенным линией вывода подготовленного природного газа с рекуперативным теплообменником и примыканиями линий вывода отходящего газа из блока фракционирования и метансодержащего газа из деметанизатора, к линии вывода газа сепарации перед рекуперативным теплообменником примыкает линия вывода технологического газа, на которой установлены рекуперативный теплообменник и компрессор, соединенный с детандером, а к линии вывода подготовленного природного газа перед рекуперативным теплообменником примыкает линия подачи продукционного газа в блок СПГ, на которой последовательно расположены рекуперативный теплообменник блока СПГ, компрессор блока СПГ, соединенный с детандером блока СПГ, первый холодильник, блок осушки и очистки газа, примыкание линии подачи части газа со вторым холодильником, рекуперативный теплообменник блока СПГ, примыкание линии подачи части газа, детандер блока СПГ и сепаратор СПГ, оснащенный линией вывода СПГ и линией вывода топливного газа со вторым холодильником.

3. Установка комплексной подготовки газа с выработкой СПГ и повышенным извлечением газового конденсата с линиями сырого и подготовленного природного газа, включающая входной сепаратор с линией вывода углеводородного конденсата и линией вывода газа сепарации, на которой установлены рекуперативный теплообменник, промежуточный сепаратор и редуцирующее устройство, содержащая также деметанизатор с линией вывода газа в верхней части и нагревателем в нижней части, при этом нагреватель соединен с линией вывода газа сепарации до и после рекуперативного теплообменника, деметанизатор соединен с промежуточным сепаратором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством, а линией подачи деметанизированного конденсата - с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов, кроме того, в состав установки входит блок получения СПГ с теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода газа, отличающаяся тем, что входной сепаратор соединен линией вывода углеводородного конденсата с блоком фракционирования, линия вывода газа сепарации после редуцирующего устройства, выполненного в виде детандера, оборудована дополнительным сепаратором, соединенным с деметанизатором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством и оснащенным линией вывода подготовленного природного газа с рекуперативным теплообменником и примыканиями линий вывода отходящего газа из блока фракционирования и метансодержащего газа из деметанизатора, к линии вывода газа сепарации перед рекуперативным теплообменником примыкает линия вывода технологического газа, на которой установлены рекуперативный теплообменник и компрессор, соединенный с детандером, а к линии вывода подготовленного природного газа перед рекуперативным теплообменником примыкает линия подачи продукционного газа в блок СПГ, на которой последовательно расположены многопоточный рекуперативный теплообменник, компрессор блока СПГ, соединенный с детандером блока СПГ, первый холодильник, блок осушки и очистки газа, многопоточный рекуперативный теплообменник, детандер блока СПГ и сепаратор СПГ, оснащенный линией вывода СПГ и линией вывода топливного газа с многопоточным рекуперативным теплообменником.