УСТРОЙСТВО ПОДГОТОВКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА К ТРАНСПОРТУ Российский патент 2024 года по МПК B01D53/02 F25J3/00 

Изобретение относится к устройству подготовки углеводородных газов к транспорту адсорбционным способом в нефтегазовой промышленности, включающее осушку, отбензинивание газа, а также компримирование подготовленного газа от 10 до 25 МПа.

На установке подготовки углеводородного газа к транспорту, где применяются адсорбционные процессы, подготовленный газ традиционно поставляется потребителю по магистральным газопроводам, без получения и использования в качестве альтернативы сжиженного природного газа (СПГ), экономически выгодного для потребительского спроса.

Известна установка подготовки газа (Чуракаев, A.M. Газоперерабатывающие заводы и установки/А.М. Чуракаев. - М.: Недра, 1994 г. - с. 221. - рис. 11,2-а), которая включает приемный сепаратор с отводом углеводородного конденсата и техводы, блок адсорбционной осушки и отбензинивания газа с отводами подготовленного газа и газа после проведения регенерации адсорбента и оснащенный трубчатой печью нагрева газа регенерации, холодильник и сепаратор охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации, углеводородного конденсата и техводы, отвод углеводородного конденсата с приемного сепаратора и отвод углеводородного конденсата с сепаратора охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента соединен с колонной стабилизации углеводородов, снабженной отводами газов стабилизации и стабильного конденсата, при этом выделившиеся газы стабилизации направляют на собственные нужды, отработанный газ регенерации подается в поток газа, поступающего на адсорбционную осушку и отбензинивание газа.

Недостатком известного технического решения является отсутствие дожимной компрессорной станции (ДКС) на линии вывода подготовленного газа с установки, а также отсутствие производства сжиженного природного газа, что в целом ограничивает транспорт газа потребителю на дальние расстояния.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка подготовки углеводородного газа (Патент RU 2470865, C01G 5/00, B01D 53/00, F25J 3/00 опубл. 27.12.2012), включающая блок сепарации исходного газа с отводами углеводородного конденсата и техводы, который соединен с блоком адсорбционной осушки и отбензинивания газа, оснащенный трубчатой печью нагрева газа регенерации, с отводом газа, углеводородного конденсата и техводы после проведения регенерации адсорбента, и который соединен линией отвода подготовленного газа с дожимной компрессорной станцией, а также соединен совместно с блоком сепарации исходного газа линией отвода углеводородного конденсата с блоком стабилизации углеводородов, снабженным отводами стабильного конденсата и газов стабилизации, который 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 известного технического решения является отсутствие производства СПГ, что ограничивает транспорт газа потребителю в районах, где не развита система магистрального трубопроводного транспорта, а также - в случае лимита на трубопроводный газ, вследствие чего в целом снижается экономическая эффективность.

Задачей изобретения является усовершенствование устройства подготовки углеводородного газа к транспорту, обеспечивающее повышение эффективности ее работы за счет получения альтернативного источника энергии в виде СПГ.

Техническим результатом является расширение ассортимента продукции за счет добавочного получения СПГ, и также увеличения выхода продукции за счет выработки дополнительного количества топливного газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве подготовки углеводородного газа, содержащем блок сепарации исходного газа с отводами углеводородного конденсата и воды, который соединен с блоком адсорбционной осушки и отбензинивания газа, оснащенный трубчатой печью нагрева газа регенерации, с отводом газа, углеводородного конденсата и воды после проведения регенерации адсорбента, и который соединен с дожимной компрессорной станцией через линию отвода подготовленного газа, которая через линию газа регенерации соединена с блоком адсорбционной осушки и отбензинивания газа, который также соединен совместно с блоком сепарации исходного газа линией отвода углеводородного конденсата с блоком стабилизации углеводородов, снабженным отводами стабильного конденсата и газов стабилизации, который 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, особенность заключается в том, что дожимная компрессорная станция соединена линией отвода части подготовленного газа с дополнительно установленным блоком получения СПГ, снабженным отводами СПГ и топливного газа.

При промышленном производстве СПГ для газа с давлением до 100 МПа наиболее эффективными являются циклы сжижения с использованием внешней холодильной установки (принципы внешнего охлаждения), работающей на углеводородах или азоте, при этом сжижается почти весь природный газ. Данные циклы являются наиболее затратными. Поэтому предлагается наиболее рациональный и доступный цикл для компримированного подготовленного газа от 10 до 25 МПа: с дросселированием и детандером.

На данном устройстве для получения СПГ для газа с давлением от 10 до 25 МПа предлагается использовать как собственно потенциальную энергию сжатого подготовленного газа, так и естественное охлаждение подготовленного газа при снижении давления. При этом в установках сжижения в качестве холодильного агента используется часть сжижаемого подготовленного газа (технологического газа), в этом случае применяют более простые циклы: с дросселированием или детандером. Сжижение природного газа на основе внутреннего охлаждения может достигаться следующими способами:

• изоэнтальпийным расширением сжатого газа (энтальпия i=const), т.е. дросселированием (использование эффекта Джоуля-Томсона); при дросселировании поток газа не производит какой-либо работы;

• изоэнтропийным расширением сжатого газа (энтропия S=const) с отдачей внешней работы; при этом получают дополнительное количество холода, помимо обусловленного эффектом Джоуля-Томсона, так как работа расширения газа совершается за счет его внутренней энергии.

Изоэнтальпийное расширение сжатого газа предлагается использовать при высокой потенциальной энергии, а изоэнтропийное расширение сжатого газа использовать при более низкой.

В предлагаемом устройстве часть подготовленного газа дополнительно осушают и делят в установленном блоке получения СПГ на технологический газ и продукционный газ, который охлаждают в предварительном теплообменнике, очищают от углекислого газа, затем охлаждают в основном теплообменнике, редуцируют с помощью первого дросселя или детандера (в зависимости от давления) и разделяют в сепараторе на СПГ и обратный газ, который нагревают в основном теплообменнике, при этом технологический газ редуцируют с помощью второго дросселя или детандера (в зависимости от давления) и смешивают с нагретым обратным газом, получая газ низкого давления, который выводят после нагрева в предварительном теплообменнике на собственные нужды в качестве топливного газа.

Изоэнтальпийное и изоэнтропийное расширение сжатого подготовленного газа является одним из наиболее доступных и энергоэффективных способов повышения экономичности установки подготовки углеводородного газа в эксплуатационных условиях, когда одним из главных направлений по развития производства альтернативных видов газа в стране является разработка и использование доступных и рациональных технологий при получении СПГ.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков позволит обеспечить добавочное получение СПГ и дополнительную выработку топливного газа, вследствие использования доступной и рациональной технологии при охлаждении подготовленного газа, за счет высокой потенциальной энергии, с использованием в качестве хладагента части сжижаемого подготовленного газа (технологического газа).

На фиг.1 представлена блок-схема устройства подготовки углеводородного газа к транспорту.

Устройство подготовки углеводородного газа работает следующим образом. Исходный газ (I) очищают от капельной влаги, механических примесей и отделяют от взвешенной части жидких углеводородов в блоке сепарации газов 1, из которого выводят техническую воду (II) и углеводородный конденсат (III), а газ сепарации (IV) очищают от паров воды и углеводородов Cs+ в блоке адсорбционной осушки и отбензинивания газа 2 с получением отработанного газа регенерации (V), технической воды (VI), углеводородного конденсата (VII), который совместно с углеводородным конденсатом (III) подвергают гидромеханическому разделению жидкой и газовой фазы в блоке стабилизации углеводородов 3 с получением стабильного углеводородного конденсата (VIII) и газов стабилизации (IX), который отводится с установки на собственные нужды и может сжиматься в блоке компримирования 4 для отвода в поток исходного газа (I), или в поток отработанного газа регенерации (V), или в поток подготовленного газа (X) часть которого используется в качестве газа регенерации (XI), поток подготовленного газа (X) компримируют в блоке ДКС 5, оснащенном газоперекачивающим агрегатом, с отводом компримированного подготовленного газа с установки (XII) и части подготовленного газа (XIII) в блок получения СПГ 6, где дополнительно часть подготовленного газа (XIII) осушается, очищается и охлаждается с получением СПГ (XIV) и топливного газа (XV) на собственные нужды.

Изобретение может быть использовано при транспортировке углеводородного газа. Устройство подготовки углеводородного газа включает блок сепарации исходного газа с отводами углеводородного конденсата и воды. Блок сепарации соединен с блоком адсорбционной осушки и отбензинивания газа с отводами подготовленного газа, отработанного газа, углеводородного конденсата и воды. Блок адсорбционной сушки соединен с дожимной компрессорной станцией через линию отвода подготовленного газа. Блок сепарации исходного газа совместно с блоком адсорбционной осушки соединён линией отвода углеводородного конденсата с блоком стабилизации углеводородов. Блок стабилизации углеводородов снабжен отводом стабильного конденсата и отводом газов стабилизации, который соединен с линией на собственные нужды и с блоком компримирования. Выход из блока компримирования соединен или с потоком исходного газа, или с отводом отработанного газа, или с отводом подготовленного газа. Дожимная компрессорная станция соединена линией отвода части подготовленного газа с дополнительно установленным блоком получения сжиженного природного газа (СПГ), снабженным отводами СПГ и топливного газа. Изобретение позволяет увеличить эффективность работы устройства подготовки углеводородного газа перед его транспортировкой. 1 ил.

Устройство подготовки углеводородного газа, включающее блок сепарации исходного газа с отводами углеводородного конденсата и воды, который соединен с блоком адсорбционной осушки и отбензинивания газа, оснащенным трубчатой печью нагрева газа регенерации с отводом газа, углеводородного конденсата и воды после проведения регенерации адсорбента, и который соединен с дожимной компрессорной станцией через линию отвода подготовленного газа, которая через линию газа регенерации соединена с блоком адсорбционной осушки и отбензинивания газа, который также соединен совместно с блоком сепарации исходного газа линией отвода углеводородного конденсата с блоком стабилизации углеводородов, снабженным отводами стабильного конденсата и газов стабилизации, который 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, отличающееся тем, что дожимная компрессорная станция соединена линией отвода части подготовленного газа с дополнительно установленным блоком получения сжиженного природного газа (СПГ), снабженным отводами СПГ и топливного газа.