Адсорбционная установка Российский патент 2024 года по МПК B01D53/04 C07C7/12 F25J3/02 

Изобретение относится к области газовой промышленности, а именно к технологии подготовки углеводородного газа, и может быть использовано в газовой промышленности для подготовки углеводородных газов.

В процессе адсорбционной осушки и отбензинивания газа существует проблема рационального использования отработанного газа регенерации. Известна установка подготовки газа (патент РФ на изобретение № 2470865 С2, МПК C01G 5/00, B01D 53/00, F25J 3/00. Способ подготовки углеводородного газа и установка для его осуществления (Аджиев А.Ю., Аристович Ю.В., Килинник А.В., Дмитриев А.С., Черноскутов А.П.; № 2011112212/05; заявл. 30.03.2011; опубл. 27.12.2012, бюл. №36. - 14 с.), которая включает блок сепарации газа с отводами углеводородного конденсата и воды, блок адсорбционной осушки и отбензинивания газа с отводами подготовленного газа и газа после проведения регенерации адсорбента, холодильник и сепаратор охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации, углеводородного конденсата и воды, при этом отвод углеводородного конденсата с блока сепарации газа и отвод углеводородного конденсата с сепаратора охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента соединены с дополнительно установленным блоком стабилизации углеводородов, снабженным отводами газов стабилизации и стабильного конденсата. Кроме того, отвод газов стабилизации соединен с линией на собственные нужды и с блоком компримирования, выход из которого соединен или с потоком исходного газа, или с отводом отработанного газа регенерации, или с отводом подготовленного газа.

Недостатком известной установки является низкая выработка продукции, обусловленная отводом отработанного газа регенерации на собственные нужды, в виду высоких потерь углеводородов С₅₊.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является установка подготовки углеводородного газа (патент РФ на изобретение № 2645105 С1, МПК F25J 3/00. Способ подготовки углеводородного газа и установка для его осуществления./ Ясьян Ю.П., Сыроватка В.А.; № 2016151570; заявл. 16.12.2016; опубл. 15.02.2018, бюл. №5. – 21 с.), которая включает блок сепарации газа с отводами углеводородного конденсата и воды, блок адсорбционной осушки и отбензинивания газа с отводами подготовленного газа и газа после проведения регенерации адсорбента, холодильник и сепаратор охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации, углеводородного конденсата и воды, отвод углеводородного конденсата с блока сепарации газа и отвод углеводородного конденсата с сепаратора охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента, соединенные с блоком стабилизации углеводородов, снабженным отводами газов стабилизации и стабильного конденсата, отвод газов стабилизации соединен с линией на собственные нужды или с блоком компримирования, выход из которого соединен или с потоком исходного газа, или с отводом подготовленного газа, при этом отвод отработанного газа регенерации после проведения регенерации адсорбента соединен с блоком стабилизации углеводородов, содержащим дроссель, сообщенный с рекуперативным теплообменником, который также сообщен с одной стороны с отводом углеводородного конденсата с блока сепарации газа и отводом углеводородного конденсата с сепаратора охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента, а с другой стороны через линию подачи охлажденного отработанного газа регенерации и линию подачи охлажденного углеводородного конденсата с ректификационно-отпарной колонной с подогревом низа колонны ребойлером.

Недостатком известной установки является недостаточная выработка продукции, обусловленная не полной конденсацией жидких углеводородов С₅₊, из-за недостаточной температуры охлаждения отработанного газа регенерации при низкотемпературной ректификации, в виду потерь углеводородов С₅₊.

Задачей изобретения является усовершенствование адсорбционной установки, обеспечивающее повышение эффективности ее работы и снижении потерь углеводородных компонентов С₅₊ при низкотемпературной переработке отработанного газа регенерации и углеводородного конденсата.

Техническим результатом является обеспечение возможности ресурсосбережения установки за счет выработки дополнительного количества жидких углеводородов С₅₊.

Технический результат достигается тем, что адсорбционная установка газа, которая включает в себя входные сепараторы, печь, сепаратор высокого давления и адсорберы, верх которых соединен с линией подачи исходного газа, линией отвода газа охлаждения, линией отвода насыщенного газа регенерации, и низ которых соединен с линией отвода подготовленного газа, линией подачи газа охлаждения, линией подачи газа регенерации, при этом линия отвода подготовленного газа соединена с фильтрующим устройством, линия отвода газа охлаждения соединена через фильтрующее устройство с первым рекуперативным теплообменником, выход газа из которого соединен через печь с адсорберами, линия подачи газа охлаждения соединена с линией отвода подготовленного газа после фильтрующего устройства, линия отвода отработанного газа регенерации последовательно соединена с фильтрующим устройством, первым рекуперативным теплообменником, холодильником и сепаратором высокого давления, где отработанный газ регенерации разделяется на две линии подачи газа, а именно на линию подачи потока углеводородного конденсата и линию подачи потока газа охлаждения, которая состоит из дросселя, последовательно соединенного с рекуперативным теплообменником, который также сообщен с одной стороны с отводом углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления, а с другой стороны через линию подачи охлажденного отработанного газа регенерации и линию подачи охлажденного углеводородного конденсата с ректификационно-отпарной колонной с подогревом низа колонны ребойлером, снабжённая отводом газов стабилизации и стабильного конденсата, отвод газов стабилизации соединен с линией подачи газа на собственные нужды или с потоком исходного газа, или с отводом подготовленного газа, при этом установка подготовки газа отличается тем, что отвод отработанного газа регенерации после дросселя, соединен через первую линию потока охлажденного отработанного газа регенерации с пропановым холодильником, который через вторую линию потока охлажденного отработанного газа регенерации соединён с низкотемпературным сепаратором, снабженным первой линией отвода охлажденного газа сепарации и первой линией отвода охлажденного углеводородного конденсата, первая линия отвода охлажденного газа сепарации сообщена со вторым рекуперативным теплообменником, который также сообщен с одной стороны с отводом углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления, а с другой стороны через вторую линию отвода охлажденного газа сепарации сообщен с линией газа стабилизации и через вторую линию охлажденного углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления совмещен с первой линией отвода охлажденного углеводородного конденсата через насос от низкотемпературного сепаратора в общий поток, который соединен с верхней частью конденсационно-отпарной колонны.

На адсорбционной установке отвод отработанного газа регенерации после дросселя соединен с пропановым холодильником, с целью дополнительного охлаждения отработанного газа регенерации до температуры минус 25-30°C, для более полной конденсации жидких углеводородов и снижения потерь углеводородов С₅₊.

Соединение пропанового холодильника с низкотемпературным сепаратором газа позволит направить охлажденный отработанный газ регенерации в пропановом холодильнике при заданной температуры минус 25-30°C и давлении 1,8-2,0 МПа в низкотемпературный сепаратор газа, в котором осуществляется низкотемпературная сепарация (НТС) и далее отсепарированный углеводородный конденсат подается насосом на низкотемпературную переработку в конденсационно-отпарную колонну для окончательного качественного разделения жидкой фазы от газообразной. В низкотемпературном сепараторе газа в жидкую фазу переходит в большей степени жидкие углеводороды, а в поднимающиеся газовые потоки - легкие углеводороды. А соединение низкотемпературного сепаратора газа через первую линию отвода охлажденного газа сепарации со вторым рекуперативным теплообменником, который сообщен с отводом углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления, необходимо для охлаждения во втором рекуперативном теплообменнике углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления, который подается совместно общим потоком с углеводородным конденсатом от низкотемпературного сепаратора в конденсационно-отпарную колонну для поддержания заданного низкотемпературного режима (минус 25-30°C) верхней части колонны при давлении 2,2-2,5 МПа, что позволит качественно разделить жидкие и газообразные углеводороды и увеличить выработку стабильного углеводородного конденсата С₅₊.

В результате снабжения адсорбционной установки газа пропановым холодильником и низкотемпературным сепаратором снизится температура отработанного газа регенерации и углеводородного конденсата до заданного значения минус 25-30°C, что обеспечит более полную конденсацию жидких углеводородов и максимальную выработку стабильного углеводородного конденсата С₅₊ в конденсационно-отпарной колонне с подогревом низа колонны ребойлером.

На фиг. 1 представлена технологическая схема адсорбционной установки газа.

Адсорбционная установка газа состоит одного или нескольких сепараторов разных ступеней давления, из адсорберов 1, 2, 3 (количество адсорберов принимают в зависимости от расхода газа), каждый из которых заполнен силикагелем, обладающим достаточной емкостью, как по воде, таки по тяжелым углеводородам (C₅₊). Верх адсорберов соединен с потоком I отсепарированного газа, линией отвода потока II газа охлаждения и линией отвода потока III газа после проведения регенерации адсорбента, а низ - с линией отвода потока IV подготовленного газа, линией подачи потока V газа охлаждения и линией подачи потока VI газа регенерации. Адсорберы 1, 2, 3 работают периодически в циклах адсорбция - регенерация - охлаждение. На линии отвода потока IV подготовленного газа из адсорберов 1, 2, 3 установлен фильтр 4. На линии отвода потока III газа после проведения регенерации адсорбента из адсорберов 1, 2, 3 последовательно установлены фильтр 5, сообщенный с рекуперативным теплообменником 6, холодильник 7 и сепаратор 8 высокого давления. Сепаратор высокого давления 8 снабжен отводом потока VII отработанного газа регенерации, отводом потока VIII углеводородного конденсата и отводом потока IX техводы. Линия отвода потока II газа охлаждения из адсорберов 1, 2, 3 последовательно соединена с фильтром 9, рекуперативным теплообменником 6 и печью 10. Отвод потока VII отработанного газа регенерации из сепаратора высокого давления 8 соединен последовательно с дросселем 11, с пропановым холодильником 12 через первую линию потока VII (А) охлажденного отработанного газа регенерации и через вторую линию потока VII (В) охлажденного отработанного газа регенерации с низкотемпературным сепаратором 13, снабженным первой линией отвода охлажденного газа сепарации X и первой линией отвода охлажденного углеводородного конденсата XI. Первая линия отвода X охлажденного газа сепарации соединена через рекуперативный теплообменник 14 со второй линией отвода охлажденного газа сепарации X(А). Линия отвода углеводородного конденсата VIII из сепаратора высокого давления 8 после рекуперативного теплообменника 14, совмещена через вторую линию отвода охлажденного углеводородного конденсата VIII(А) с первой линией отвода охлажденного углеводородного конденсата XI через насос 15 от низкотемпературного сепаратора 13 в общий поток XII, который соединен с конденсационно-отпарной колонной 16 с подогревом низа колонны ребойлером 17, которая снабжена линией отвода газа стабилизации XIII, которая соединена со второй линией отвода охлажденного газа сепарации X(А), и линией отвода XIV стабильного углеводородного конденсата.

Установка работает следующим образом: исходный газ с давлением 6,4-10,0 МПа и температурой 20-40°С и с плотностью 0,600-0,700 кг/м поступает на установку подготовки газа.

Исходный углеводородный газ подает на сепарацию, где отделяется поток I отсепарированного газа от потока углеводородного конденсата и потока техводы. Поток I отсепарированного газа направляют в адсорберы 1, 2, 3, находящиеся на стадии осушки и отбензинивания газа, проходит их сверху вниз, адсорбентом является силикагель.

Адсорберы 1, 2, 3 работают периодически в циклах адсорбция - регенерация - охлаждение. Далее осушенный и отбензиненый поток IV подготовленного газа с температурой точки росы по воде не выше минус 25°С и по углеводородам не выше минус 16°С и давлением не менее 6,3-9,9 МПа из адсорбционной установки газа через фильтр 4 направляют потребителю.

После завершения цикла адсорбции адсорберы 1, 2, 3 переводят в цикл регенерации. Поток VI газа регенерации предварительно нагревают в печи 10 до температуры 250-350°С и направляют в адсорберы 1, 2, 3, переключенные в цикл регенерации. При проведении регенерации из адсорбента извлекаются поглощенные тяжелые углеводороды и техвода. После проведения регенерации поток III газа, содержащего тяжелые углеводороды и техводу, очищают в фильтре 5, охлаждают в рекуперативном теплообменнике 6, холодильнике 7 до температуры 20°С и направляют в сепаратор 8, при этом из сепаратора 8 отводят поток VII отработанного газа регенерации, поток VIII углеводородного конденсата и поток IX техводы. После завершения цикла регенерации адсорберы 1, 2, 3 переводят в цикл охлаждения. Часть потока IV подготовленного газа по линии подачи потока V газа охлаждения направляют в адсорберы 1, 2, 3, находящиеся в стадии охлаждения, проходит его снизу вверх и охлаждает адсорбент. После проведения охлаждения адсорбента по линии отвода потока II газ охлаждения проходит через фильтр 9, рекуперативный теплообменник 6 и направляется в печь 10.

Поток VII отработанного газа регенерации из сепаратора 8 охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента направляют в дроссель 11 и подвергают охлаждению до температуры минус 17-20°С путем дросселирования и далее через первую линию потока VII (А) охлажденного отработанного газа регенерации подают на дополнительное охлаждение в пропановый холодильник 12 до температуры 25-30°С для более полной конденсации жидких углеводородов, затем через вторую линию поток VII (В) охлажденного отработанного газа регенерации от пропанового холодильника 12 направляют в низкотемпературный сепаратор 13, где осуществляется низкотемпературная сепарация при давлении 1,8-2,0 МПа. В низкотемпературном сепараторе газа 13 в поднимающиеся газовые потоки в большей степени переходят легкие углеводороды, которые отводятся по первой линии отвода X охлажденного газа сепарации и далее поступают в рекуперативный теплообменник 14 для охлаждения углеводородного конденсата, который поступает по линии отвода углеводородного конденсата VIII от сепаратора высокого давления 8, и далее смешивается через вторую линию охлажденного углеводородного конденсата VIII(А) с углеводородным конденсатом, образующимся в большей степени из жидких углеводородов, от низкотемпературного сепаратора 13, через насос 15 с первой линией отвода охлажденного углеводородного конденсата XI в общий поток XII, который далее направляется в конденсационно-отпарную колонну 16 с подогревом низа колонны ребойлером 17, которая снабжена линией отвода XIII газа стабилизации и линией отвода XIV углеводородного конденсата.

Поток охлажденного газа сепарации X(А) от рекуперативного теплообменника 14 подается в линию отвода газа стабилизации XIII. В верхнюю часть конденсационно-отпарной колонны 16 через общую линию потока XII поступает на стабилизацию смесь охлажденного углеводородного конденсата от низкотемпературного сепаратора 13 с температурой минус 25-30°С и охлажденного углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления 8, предварительно охлажденного до температуры минус 25-30°С в рекуперативном теплообменнике 14, посредством потока охлажденного газа сепарации по первой линии отвода охлажденного газа сепарации X, от низкотемпературного сепаратора 13. В нижней части конденсационно-отпарной колонны 16 с ребойлером 17 происходит выпаривание из жидкой фазы остаточных легких углеводородов и получение стабильного конденсата, поток XIV. Вместе с легкими углеводородами выпариваются и более тяжелые углеводороды, которые в верхней части конденсационно-отпарной колонны 16 конденсируются при температуре минус 25-30°С и переходят в жидкую фазу, стекающую в нижнюю часть конденсационно-отпарной колонны 16. В результате многократного контактирования газовой и жидкой фазы в верху конденсационно-отпарной колонны 16 происходит выделение легких углеводородов-газов стабилизации, без потерь жидких углеводородов С₅₊.

Присутствие метанола (80%) в техводе допускает охлаждение газа и конденсата до указанных температур без гидратообразований.

Давление в конденсационно-отпарной колонне 15 поддерживается 2,2 - 2,5 МПа, температура куба 218-240°С.

Полученную смесь потока XIII газов стабилизации и потока охлажденного газа сепарации X(А) направляют на собственные нужды или в блок компримирования, который может соединен с потоком исходного углеводородного газа или с потоком IV подготовленного газа и затем направлен потребителю.

Оптимальный режим работы адсорбционной установки подготовки природного газа при низкотемпературной сепарации газа дегазации среднего давления подбирают расчетным и опытным путем на каждом производстве газовой и нефтяной промышленности индивидуально в зависимости от состава, расхода и параметров исходного углеводородного газа, а также затрат на эксплуатацию.

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для подготовки углеводородных газов. Отличительной особенностью адсорбционной установки является то, что отвод отработанного газа регенерации после дросселя соединен через первую линию потока охлажденного отработанного газа регенерации с пропановым холодильником, который через вторую линию потока охлажденного отработанного газа регенерации соединён с низкотемпературным сепаратором, снабженным первой линией отвода охлажденного газа сепарации и первой линией отвода охлажденного углеводородного конденсата. Первая линия отвода охлажденного газа сепарации сообщена со вторым рекуперативным теплообменником, который также сообщен с одной стороны с отводом углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления, а с другой стороны через вторую линию отвода охлажденного газа сепарации сообщен с линией газа стабилизации и через вторую линию охлажденного углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления совмещен с первой линией отвода охлажденного углеводородного конденсата через насос от низкотемпературного сепаратора в общий поток, который соединен с верхней частью конденсационно-отпарной колонны. Техническим результатом является обеспечение выработки дополнительного количества жидких углеводородов С₅₊. 1 ил.

Адсорбционная установка, включающая в себя входные сепараторы, печь, сепаратор высокого давления и адсорберы, верх которых соединен с линией подачи исходного газа, линией отвода газа охлаждения, линией отвода насыщенного газа регенерации, и низ которых соединен с линией отвода подготовленного газа, линией подачи газа охлаждения, линией подачи газа регенерации, при этом линия отвода подготовленного газа соединена с фильтрующим устройством, линия отвода газа охлаждения соединена через фильтрующее устройство с первым рекуперативным теплообменником, выход газа из которого соединен через печь с адсорберами, линия подачи газа охлаждения соединена с линией отвода подготовленного газа после фильтрующего устройства, линия отвода отработанного газа регенерации последовательно соединена с фильтрующим устройством, первым рекуперативным теплообменником, холодильником и сепаратором высокого давления, где отработанный газ регенерации разделяется на две линии подачи газа, а именно на линию подачи потока углеводородного конденсата и линию подачи потока газа охлаждения, которая состоит из дросселя, последовательно соединенного с рекуперативным теплообменником, который также сообщен с одной стороны с отводом углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления, а с другой стороны через линию подачи охлажденного отработанного газа регенерации и линию подачи охлажденного углеводородного конденсата с ректификационно-отпарной колонной с подогревом низа колонны ребойлером, снабжённой отводом газов стабилизации и стабильного конденсата, отвод газов стабилизации соединен с линией подачи газа на собственные нужды или с потоком исходного газа, или с отводом подготовленного газа, отличающаяся тем, что отвод отработанного газа регенерации после дросселя соединен через первую линию потока охлажденного отработанного газа регенерации с пропановым холодильником, который через вторую линию потока охлажденного отработанного газа регенерации соединён с низкотемпературным сепаратором, снабженным первой линией отвода охлажденного газа сепарации и первой линией отвода охлажденного углеводородного конденсата, первая линия отвода охлажденного газа сепарации сообщена со вторым рекуперативным теплообменником, который также сообщен с одной стороны с отводом углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления, а с другой стороны через вторую линию отвода охлажденного газа сепарации сообщен с линией газа стабилизации и через вторую линию охлажденного углеводородного конденсата от сепаратора высокого давления совмещен с первой линией отвода охлажденного углеводородного конденсата через насос от низкотемпературного сепаратора в общий поток, который соединен с верхней частью конденсационно-отпарной колонны.