СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ КИСЛЫХ ФРАКЦИЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2025 года по МПК F25J3/02 

Настоящее изобретение относится к способу очистки природного газа от кислых фракций. Изобретение может быть использовано для удаления сероводорода и углекислого газа из природного газа.

В процессах подготовки товарного природного газа необходимо, например, из-за требований к получаемому товарному природному газу удалять сероводород и углекислый газ из природного газа. Типовые технические требования, предъявляемые к СПГ, зачастую включают в себя требование содержания сероводорода в природном товарном газе на уровне 7 ppm., а при подготовке природного газа к сжижению, содержание углекислого газа в газе должно быть на уровне 50 ppm. Требования по концентрации CO₂ в СПГ обусловлены риском образования кристаллов CO₂ в процессе сжижения природного газа. Необходимая низкая концентрация сероводорода в товарном природном газе обусловлена чрезвычайной токсичностью сероводорода для человека.

Наиболее близким к заявленному изобретению является известный из заявки США №2023076428 способ обработки природного газа, содержащего азот, включающий в себя следующие стадии: подачу потока входного природного газа в ректификационную колонну, в которой поток входного газа сжижается и разделяется на обогащенный азотом газ, отбираемый с верха колонны и сжиженный природный газ, отбираемый снизу колонны; нагревание обогащенного азотом газа, отбираемого с верха колонны, в теплообменнике с последующим его сжатием, последовательным охлаждением в аппарате воздушного охлаждения и теплообменнике, расширением и подачей образовавшегося двухфазного потока в верхнюю часть колонны. Такой способ используется для отделения от природного газа азота.

Недостатком представленного способа является то, что азот удаляется в процессе сжижения природного газа, в котором используется холод, который необходимо производить с помощью специальных холодильных циклов, это сильно усложняет всю установку обработки газа и приводит к высоким капитальным и эксплуатационным затратам.

Известен также в патенте RU 2533260 С2 способ очистки газа от кислых фракций путем охлаждения газа и обработки охлажденного газа растворителем для снижения концентрации кислых фракций. Недостатком данного способа является применение дорогостоящих растворителей, что увеличивает операционные затраты на проведение процесса.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности удаления кислых фракций из природного газа с одновременным сокращением капитальных затрат на получение товарного природного газа.

Достигаемый при этом технический результат состоит в упрощении конструкции установки подготовки природного газа до товарной кондиции.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагаемый способ очистки природного газа от кислых фракций может быть реализован несколькими вариантами.

В первом варианте реализации предлагаемый способ очистки природного газа от кислых фракций включает в себя следующие стадии:

подачу потока входного природного газа в массообменную колонну, в которой поток входного газа разделяется на обедненный кислыми фракциями газ, отбираемый с верха колонны, и жидкость, обогащенную кислыми фракциями, отбираемую снизу массобменной колонны;

нагревание обедненного кислыми фракциями газа, отбираемого с верха колонны, по крайней мере в одном теплообменнике с последующим его сжатием в компрессоре, последовательным охлаждением в аппарате охлаждения и теплообменнике, расширением и подачей образовавшегося двухфазного потока в верхнюю часть массообменной колонны;

причем производительность компрессора подобрана так, что расход газа через него по меньшей мере в 1.7 раза больше, чем расход потока входного природного газа.

Во втором варианте реализации предлагаемый способ очистки природного газа от кислых фракций, содержащего кислые фракции, включает в себя следующие стадии:

подачу потока входного природного газа в сепаратор или массообменную колонну, отбор газовой фазы с верха сепаратора или массообменной колонны и жидкой и/или кристаллической фазы снизу сепаратора или массообменной колонны; подачу газовой фазы с верха сепаратора или массообменной колонны в дополнительный сепаратор или дополнительную массообменную колонну, отбор обедненного кислыми фракциями газа с верха колонны и жидкости, обогащенной кислыми фракциями, снизу дополнительного сепаратора или дополнительной массообменной колонны, нагревание обедненного кислыми фракциями газа, отбираемого с верха дополнительного сепаратора или дополнительной массообменной колонны, по крайней мере в одном теплообменнике, с последующим его сжатием в компрессоре, последовательным охлаждением в аппарате охлаждения и теплообменнике, расширением и разделением образовавшегося двухфазного потока на первую и вторую части, подачу первой части образовавшегося двухфазного потока в массообменную колонну или сепаратор, подачу второй части образовавшегося двухфазного потока в дополнительную массообменную колонну или дополнительный сепаратор, причем производительность компрессора подобрана так, что расход газа через него по меньшей мере в 1.7 раза больше, чем расход потока входного природного газа.

Во всех вариантах реализации предлагаемых способов можно производить отбор части обедненного кислыми фракциями газа на любой стадии обработки обедненного кислыми фракциями газа.

Поток входного природного газа перед подачей в массообменную колонну или сепаратор подвергают обработке для извлечения из природного газа влаги, ртути, и тяжелых углеводородов.

Расширение потока, обедненного кислыми фракциями, во всех трех вариантах можно проводить в дросселе или турбине.

Жидкость, обогащенную кислыми фракциями, отбираемую снизу массобменной колонны, можно подвергнуть дополнительно фракционированию.

Жидкость, обогащенная кислыми фракциями, отбираемая снизу массобменной колонны (вариант 1), может содержать затвердевшие фракции природного газа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Фиг. 1 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую способ и систему очистки природного газа от кислых фракций в соответствии с вариантом 1 реализации настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую способ и систему очистки природного газа от кислых фракций в соответствии с вариантом 2 реализации настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет собой укрупненную схематическую диаграмму, иллюстрирующую способ и систему очистки природного газа от кислых фракций в соответствии с настоящим изобретением.

Перечень обозначений:

1 - входной природный газ,

2 - обедненный кислыми фракциями газ, отбираемый с верха колонны или сепаратора,

3 - поток газа, поступающий на вход компрессора,

4 - массообменная колонна или сепаратор,

5 - поток, прошедший охлаждение в аппарате охлаждения,

6 - поток, поступающий на вход аппарата расширения,

7 - двухфазный поток,

8 - жидкость, обогащенная кислыми фракциями,

9 - устройство смешения,

10 - отбираемая часть обедненного кислыми фракциями газа,

11 - жидкая и/или кристаллическая фаза, отбираемая снизу сепаратора или массообменной колонны,

12 - устройство расширения газа,

13 - компрессор,

14 - аппарат охлаждения,

15 - теплообменник,

16 - дополнительная массобменная колонна или сепаратор,

17 - газовая фаза с верха сепаратора или массообменной колонны,

18 - первая часть двухфазного потока,

19 - вторая часть двухфазного потока,

20 - узел смешения и сепарации.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Если в данном документе прямо не указано противоположное, форма единственного числа существительного означает один или большее количество применительно к любому признаку в вариантах реализации настоящего изобретения, описанных в описании и формуле изобретения. Использование форм единственного числа не ограничивает значение одним признаком, если в тексте прямо не указано такое ограничение.

Как используется в данном документе термин «входной поток природного газа» дополнительно включает в себя газы и потоки, содержащие синтетические и/или заменители природных газов, а также рециркуляционные потоки природного газа, такие, например, как поток, содержащий или состоящий из отпарного газа из резервуара для хранения углеводородной жидкости. Основным компонентом природного газа является метан, и подаваемый поток природного газа обычно содержит по меньшей мере 50% метана (мольная концентрация). Другие типичные компоненты подаваемого или неочищенного природного газа, которые могут присутствовать в потоке сырья в меньших количествах, включают в себя другие, более тяжелые углеводороды (такие как этан, пропан, бутаны, пентаны и т.д.), гелий, водород, диоксид углерода, сероводород и/или другие газы и ртуть. Однако, входной поток природного газа перед подачей на патентуемую схему обработки газа может быть предварительно обработан, как это необходимо для снижения (относительных) уровней любых компонентов с высокой температурой замерзания, таких как влага, ртуть и/или более тяжелые углеводороды, до таких уровней, которые необходимы для предотвращения замерзания или других эксплуатационных проблем в установке очистки природного газа от кислых фракций.

Поток или газ являются «обедненными кислыми фракциями», если концентрация кислых фракций в потоке или газе ниже, чем концентрация кислых фракций во входном потоке природного газа.

В данном документе термин «теплообменник» обозначает любое устройство или систему, в которых происходит теплообмен между двумя или большим количеством потоков. Если в тексте прямо не указано противоположное, теплообменник может состоять из одной или большего количества секций теплообменника, расположенных последовательно и/или параллельно, причем «секция теплообменника» представляет собой часть теплообменника, в которой происходит теплообмен между двумя или большим количеством потоков. Каждая такая секция может составлять отдельный модуль со своим собственным корпусом, однако, в такой же мере секции могут быть объединены в единый модуль теплообменника с общим корпусом. Если в тексте прямо не указано противоположное, теплообменник может быть любого подходящего типа, например, но не ограничиваясь этим, кожухотрубный, витой или пластинчато-ребристый тип теплообменника.

Термин «массообменная колонна» обозначает аппарат (или группу аппаратов), содержащую одну или большее количество массообменных секций, причем каждая массообменная секция состоит из одной или большего количества массообменных ступеней (которые могут, но необязательно, содержать вставки, такие как насадки, тарелки, сетки), увеличивающие площадь контакта и, таким образом, улучшающие массообмен между восходящим паром и нисходящей жидкостью, протекающей через секцию внутри аппарата. Таким образом, концентрация более легких компонентов (таких как метан) увеличивается к верху колонны (а концентрация кислых фракций уменьшается), а концентрация более тяжелых компонентов (таких как кислые фракции) увеличивается к низу колонны.

Термин «расширяют» подразумевает, что газ расширяют (понижают давление газа). Расширение может происходить как в обычном дросселе без совершения работы, так и в турбине с отбором механической энергии от турбины. Турбина может представлять собой как турбогенератор, когда вал турбины соединен с генератором электроэнергии, так и турбодетандерный агрегат, в котором содержится турбина и компрессорная часть, при этом компрессорная часть может быть включена в предлагаемую схему обработки газа в любом месте, например, перед или после компрессора. В случаях малых расходов входного газа для расширения газа может быть использован также поршневой детандер.

Для расширения газа также могут быть использованы различные другие типы устройств, в которых происходит понижение давления газа, например, эжектор, вихревая труба, сверхзвуковой сепаратор и другие подобные типы устройств.

Термин «аппарат охлаждения» подразумевает под собой любой агрегат, в котором происходит охлаждение потока. Часто этот агрегат представляет собой аппарат воздушного или водяного охлаждения, т.е. агрегат в котором охлаждение газа проводится за счет нагрева окружающего воздуха или прокачиваемой воды. Также в качестве агрегата охлаждения может быть применен специальный теплообменник, в котором в качестве хладоносителя используется любой поток по предлагаемой схеме очистки газа либо специальный хладоноситель (фреон и другие хладоносители).

Термин «сепаратор» обозначает любой агрегат, в котором происходит отделение газовой фазы от жидкой фазы (или твердой фазы), при этом в жидкой фазе может содержаться твердая фаза, например, затвердевшие компоненты природного газа, такие как тяжелые углеводороды, CO₂, H₂S и т.д. Газожидкостные сепараторы, применяемые в газопереработке, делят по принципу их действия на следующие основные типы: гравитационные, инерционные, жалюзийные, центробежные, сетчатые фильтры-сепараторы или сепараторы комбинированного типа. Также в качестве сепаратора могут быть использованы внутритрубные сепараторы, а также сепараторы с одновременным расширением потока, например, сверхзвуковые сепараторы. Отделение жидкой фазы (или твердой фазы) может осуществляться вместе с отбором части газа в виде газожидкостного потока. Детальное описание различных типов сепараторов дано в книге Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. «Переработка нефтяных и природных газов», М., Химия, 1981 г. - 472 с.

Термин «компрессор» подразумевает под собой любой агрегат, в котором происходит повышение давления газа. В предлагаемых способах очистки природного газа может использоваться центробежный, поршневой, винтовой компрессор или их комбинация. Детальное описание различных типов компрессоров дано в книге Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. «Переработка нефтяных и природных газов», М., Химия, 1981 г. - 472 с.

Термин «смешение» подразумевает смешение потоков. Смешение может происходить просто с помощью тройника, в который подаются, например, два потока, а на выходе из тройника смесь потоков отбирается в один трубопровод. Смешение может осуществляться с помощью устройств смешения, к таким устройствам относятся различные типы смесителей, например эжекторы, струйные насосы и т.д. Смешение может осуществляться посредством подачи смешиваемых потоков в агрегат или группу агрегатов, в которых процесс смешения совмещен с другими процессами, например, с процессом сепарации, фракционирования, охлаждения или нагрева, расширения, компримирования и т.д. В этих случаях в рамках предлагаемых способов очистки газа от кислых фракций считается, что данный агрегат или группа агрегатов осуществляют процесс смешения и подпадают под термин «устройство смешения».

Основным отличием предлагаемого изобретения от прототипа и аналогов является то, что в предлагаемом способе расход обедненного кислыми фракциями газа, отбираемого с верха массообменной колонны (или сепаратора), больше, чем расход потока входного газа. В предлагаемом способе очистки природного газа от кислых фракций очистка газа от кислых фракций осуществляется внутри колонны (или сепаратора) за счет испарения жидкой фазы из двухфазного потока, подаваемого в массообменную колонну (или сепаратор). Двухфазный поток формируют за счет нагревания обедненного кислыми фракциями газа, отбираемого с верха массообменной колонны (или сепаратора), в теплообменнике с последующим его сжатием в компрессоре, охлаждением в аппарате охлаждения и теплообменнике, и последующим его расширением. Внутри массообменной колонны (или сепаратора) кислые фракции, которые в основном состоят из углекислого газа и сероводорода, конденсируется за счет испарения жидкого метана (составляющего основную массу в двухфазном потоке, подаваемого в массообменную колонну (или сепаратор).

Основным условием успешной организации предлагаемого процесса является подача в массообменную колонну (или сепаратор) двухфазного потока, содержащего сжиженный метан. В качестве двухфазного потока, подаваемого в массообменную колонну (или сепаратор), в предлагаемом изобретении используется часть обедненного кислыми фракциями газа, отбираемый из массообменной колонны. Для образования двухфазного потока используется следующая последовательность операций: нагревание обедненного кислыми фракциями газа, отбираемого из масообменной колонны (или сепаратора) в теплообменнике, с последующим его сжатием в компрессоре, охлаждением в аппарате охлаждения и теплообменнике и расширением.

При этом необходимые условия для образования двухфазного потока обеспечиваются за счет подбора давления газа после сжатия в компрессоре. Необходимый уровень давления газа после сжатия зависит от давления газа в массообменной колонне (или сепараторе) и может быть рассчитан в существующих программных комплексах для расчета технологических процессов обработки природных газов (например, AEROSYM). При давлении газа в колонне 10 атм., например, давление газа после сжатия должно быть на уровне близком к 40 атм.

Так как часть обедненного кислыми фракциями газа циркулирует из массобменной колонны (или сепаратора) обратно в массообменную колонну (или сепаратор), его расход может быть выше, чем расход входного газа, и ограничивается только производительностью компрессора, осуществляющего сжатие газа.

Внутри массобменной колонны (или сепаратора) кислые фракции, которые в основном состоят из углекислого газа и сероводорода, конденсируется за счет испарения жидкого метана, подаваемого в массообменную колонну (или сепаратор) в составе двухфазного потока, подаваемого в массообменную колонну (или сепаратор). Так как теплота испарения метана ~510 кдж/кг, а теплоемкость метана ~ 2.4 кдж/(кг К), поэтому, чтобы охладить входной газ до температуры сжижения и кристаллизации кислых фракций метана (в представленных ниже примерах необходимая температура обедненного кислыми фракциями газа, например, равна - минус 122°С, а температура входного газа +30°С, поэтому входной газ нужно охладить на 152°С и затратить на это холода 152*2.4=364.8 кдж/кг), потребуется подать на смешение со входным газом по крайней мере 70% (364.8/510 ~ 0.7) сжиженного метана от расхода входного газа. Для конденсации и кристаллизации кислых фракций необходим также холод и следовательно дополнительный расход сжиженного метана. Поэтому даже при низких концентрациях кислых фракций минимальное количество жидкого метана в двухфазном потоке, подаваемом на смешение со входным потоком, должно составлять по меньшей мере 70 процентов от входного потока природного газа, поэтому производительность компрессора должна быть подобрана так, что расход газа через него по меньшей мере в 1.7 раза больше, чем расход потока входного природного газа.

В действительности расход обедненного кислыми фракциями газа, отбираемого с верха колонны, обычно превышает это пороговое значение (в 1.7 раза), чем расход потока входного газа, из-за того, что для конденсации и кристаллизации кислых фракций необходим дополнительный холод.

Для представленных вариантов реализации способа очистки природного газа от кислых фракций с учетом реальных кпд компрессоров и разумной недокуперации температуры в теплообменнике расход обедненного кислыми фракциями газа, отбираемого с верха колонны и поступающего на вход компрессора, примерно в 5,6 раза больше, чем расход потока входного природного газа.

В предлагаемой способе необходимым и обязательным условием реализации описанного процесса очистки природного газа от кислых фракций, является то, что производительность компрессора подобрана так, что расход газа через него по меньшей мере в 1.7 раза больше, чем расход потока входного природного газа. До сих пор неизвестен ни один процесс, в котором поддерживается такое соотношение потоков. Выполнение этого условия позволяет обеспечить процесс очистки природного газа от кислых фракций без дополнительных холодильных циклов охлаждения, использующих смешанные хладагенты, что существенно сокращает капитальные затраты на реализацию процесса очистки газа.

На Фиг. 1 представлен процесс согласно варианту 1.

Способ согласно первому варианту изобретения осуществляется следующим образом.

Поток входного природного газа 1 подают в нижнюю часть массообменной колонны 4, в которой поток входного газа разделяется на обедненный кислыми фракциями газ 2, отбираемый с верха колонны, и жидкость, обогащенную кислыми фракциями 8, отбираемую снизу массобменной колонны. Обедненный кислыми фракциями газ 2 нагревают в теплообменнике 15, компримируют в компрессоре 13, охлаждают последовательно в аппарате охлаждения 14 (например, в аппарате воздушного охлаждения) и теплообменнике 15, расширяют в устройстве расширения газа 12 (например, в турбине) и подают образовавшийся двухфазный поток 7 в верхнюю часть массообменной колонны 4; причем производительность компрессора подбирают так, что расход газа через него по меньшей мере в 1.7 раза больше, чем расход потока входного природного газа 1.

В Табл. 1 приведены данные потоков по предлагаемой установке согласно варианту 1 реализации изобретения, представленного на Фиг. 1. Данные по потокам содержат детальную информацию по расходам, давлениям, температурам и составам потоков. Исходя из представленных данных по потокам, легко понять, как работает установка и какое оборудование необходимо для реализации предлагаемого способа.

На Фиг. 2 представлен процесс согласно варианту 2.

В Табл. 2 приведены данные потоков по предлагаемой установке согласно варианту 2 реализации изобретения, представленного на Фиг. 2. Данные по потокам содержат детальную информацию по расходам, давлениям, температурам и составам потоков. Исходя из представленных данных по потокам, легко понять, как работает установка и какое оборудование необходимо для реализации предлагаемого способа.

Способ согласно второму варианту изобретения осуществляется следующим образом.

Подают поток входного природного газа 1 в сепаратор или массообменную колонну 4, отбирают газовую фазу 17 с верха сепаратора или массообменной колонны 4 и жидкую и/или кристаллическую фазу 11 снизу сепаратора или массообменной колонны 4; подают газовую фазу 2 с верха сепаратора или массообменной колонны 4 в дополнительный сепаратор или дополнительную массообменную колонну 16, отбирают жидкость, обогащенную кислыми фракциями 8, снизу дополнительного сепаратора или массообменной колонны 16, нагревают обедненный кислыми фракциями газ, отбираемый с верха дополнительного сепаратора или дополнительной массообменной колонны 16, по крайней мере в одном теплообменнике 15, с последующим его сжатием в компрессоре 13, последовательным охлаждением в аппарате охлаждения 14 и теплообменнике 15, расширением в устройстве расширения 12 (например, в дросселе) и разделением образовавшегося двухфазного потока 7 на первую 18 и вторую 19 части, подают первую часть 18 образовавшегося двухфазного потока в массообменную колонну или сепаратор 4, подают вторую часть образовавшегося двухфазного потока в дополнительную массообменную колонну или дополнительный сепаратор 16, причем производительность компрессора 13 подобрана так, что расход газа через него по меньшей мере в 1.7 раза больше, чем расход потока входного природного газа 1.

Расчетные модели установок были выполнена в программном комплексе «AEROSYM», предназначенном для моделирования ГПЗ и установок очистки природного газа. Данный программный комплекс внесен в реестр российского программного обеспечения Минкомсвязи РФ.

Базируясь на данных, приведенных в табл. 1,2, любой квалифицированный специалист сможет полностью понять, как реализовать предлагаемые варианты способа очистки природного газа от кислых фракций.

На Фиг. 3 представлена укрупненная схематическая диаграмма, иллюстрирующая способ и систему для очистки природного газа от кислых фракций в соответствии с настоящим изобретением.

На этой схеме цифрой 20 обозначен узел смешения и сепарации. В первом варианте реализации предлагаемого способа очистки природного газа от кислых фракций данный узел смешения и сепарации представляет собой массообменную колонну, внутри которой происходит смешение двухфазного потока 7 и потока входного природного газа и сепарация жидкости, обогащенной кислыми фракциями 8. Во втором варианте реализации предлагаемого способа очистки природного газа данный узел смешения и сепарации 20 представляет собой комбинацию массообменной колонны (сепаратора) 4 с дополнительной массообменной колонной (дополнительным сепаратором) 16 и узлами смешения, в которые подается двухфазный поток. Во всех предлагаемых способах происходит смешение двухфазного потока 7 и входного природного газа 1 и сепарация жидкости, обогащенной кислыми фракциями 8. Таким образом, в соответствии с предлагаемыми способами узел смешения и сепарации может представлять собой один агрегат или группу агрегатов, в которых процесс смешения входного природного газа и двухфазного потока и процесс сепарации жидкости, обогащенной кислыми фракциями, совмещен с другими процессами, например, с процессом фракционирования, охлаждения или нагрева, расширения, компримирования и т.д. В этих случаях, в рамках предлагаемых способов очистки природного газа от кислых фракций считается, что данный агрегат или группа агрегатов осуществляют процесс смешения входного природного газа и двухфазного потока и сепарацию жидкости, обогащенной кислыми фракциями.

Во всех вариантах реализации предлагаемого способа очистки природного газа от кислых фракций необходимо производить отбор части обедненного кислыми газами газа на любой стадии обработки. На Фиг 1 и 2, отбираемая часть обедненными кислыми фракциями газа показана цифрой 10. В табл. 1 и 2 соответственно указаны объемы отбираемой части обедненными кислыми фракциями газа.

Как показано в табл. 1 и 2, мольная доля кислых фракций в отбираемой части обедненными кислыми фракциями газа близка к 0% (с точностью до четвертого знака после запятой, т.е. достигается полная очистка газа от кислых фракций). В то же время мольная концентрация кислых фракций в жидкости, обогащенной кислыми фракциями, превышает 68%.

В предлагаемых способах очистки природного газа жидкость, обогащенную кислыми фракциями, отбираемую снизу массобменной колонны (или сепаратора), можно подвергать дополнительно фракционированию.

Во всех предлагаемых вариантах очистки природного газа поток входного природного газа перед подачей в массобменную колонну или сепаратор целесообразно подвергнуть обработке для извлечения из природного газа влаги, ртути, и тяжелых углеводородов. Для такой обработки можно, например, использовать адсорбционные установки, например, на цеолитах.

Во всех вариантах очистки природного газа от кислых фракций расширение потока, обедненного кислыми фракциями газа, можно проводить в дросселе или турбине. При использовании турбины температура образовавшегося двухфазного потока ниже, чем при использовании дросселя, поэтому при использовании одного и того же компрессора можно очищать большее количество входного природного газа.

В первом варианте реализации предлагаемого способа очистки природного газа от кислых фракций жидкость, обогащенная кислыми фракциями, отбираемая снизу массообменной колонны, может содержать затвердевшие фракции природного газа. Эти затвердевшие фракции могут быть удалены из жидкости посредством их оседания в емкостях. Затвердевшие фракции можно также удалять из жидкости с помощью гидроциклонных установок, в которых сепарация затвердевших фракций происходит в поле центробежных сил.

Следует принимать во внимание, что изобретение не ограничивается деталями, описанными выше со ссылкой на предпочтительные варианты реализации изобретения, многочисленные модификации и вариации могут быть выполнены без отклонения от сущности или объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения. В частности, любой поток в предлагаемом способе может быть подвергнут дополнительной обработке в одном или нескольких агрегатах. Агрегаты могут включать в себя аппараты охлаждения/нагрева, аппараты фракционирования, сепараторы, устройства сжатия и расширения, смешения и т.д.

Изобретение относится к способу очистки природного газа от кислых фракций. Изобретение может быть использовано для удаления сероводорода и углекислого газа из природного газа. Предлагаемый способ очистки природного газа от кислых фракций включает в себя следующие стадии: подачу потока входного природного газа в массообменную колонну, в которой поток входного газа разделяется на обедненный кислыми фракциями газ, отбираемый с верха колонны, и жидкость, обогащенную кислыми фракциями, отбираемую снизу массобменной колонны; нагревание обедненного кислыми фракциями газа, отбираемого с верха колонны по крайней мере в одном теплообменнике, с последующим его сжатием в компрессоре, последовательным охлаждением в аппарате охлаждения и теплообменнике, расширением и подачей образовавшегося двухфазного потока в верхнюю часть массообменной колонны. Производительность компрессора подобрана так, что расход газа через него по меньшей мере в 1.7 раза больше, чем расход потока входного природного газа. Технический результат состоит в упрощении конструкции установки подготовки природного газа. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

1. Способ очистки природного газа от кислых фракций, включающий в себя следующие стадии:

подачу потока входного природного газа в массообменную колонну, в которой поток входного газа разделяется на обедненный кислыми фракциями газ, отбираемый с верха колонны, и жидкость, обогащенную кислыми фракциями, отбираемую снизу массобменной колонны;

нагревание обедненного кислыми фракциями газа, отбираемого с верха колонны по крайней мере в одном теплообменнике, с последующим его сжатием в компрессоре, последовательным охлаждением в аппарате охлаждения и теплообменнике, расширением и подачей образовавшегося двухфазного потока в верхнюю часть массообменной колонны;

причем производительность компрессора подобрана так, что расход газа через него по меньшей мере в 1.7 раза больше, чем расход потока входного природного газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производят отбор части обедненного кислыми фракциями газа на любой стадии обработки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток входного природного газа перед подачей в массобменную колонну подвергают обработке для извлечения из природного газа влаги, ртути и тяжелых углеводородов.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расширение обедненного кислыми фракциями газа проводят в дросселе или турбине.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкость, обогащенную кислыми фракциями, отбираемую снизу массобменной колонны, подвергают дополнительно фракционированию.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкость, обогащенная кислыми фракциями, отбираемая снизу массобменной колонны, содержит затвердевшие фракции природного газа.

7. Способ очистки природного газа от кислых фракций, включающий в себя следующие стадии:

подачу потока входного природного газа в сепаратор или массообменную колонну, отбор газовой фазы с верха сепаратора или массообменной колонны и жидкой и/или кристаллической фазы снизу сепаратора или массообменной колонны; подачу газовой фазы с верха сепаратора или массообменной колонны в дополнительный сепаратор или дополнительную массообменную колонну, отбор обедненного кислыми фракциями газа с верха колонны и жидкости, обогащенной кислыми фракциями, снизу дополнительного сепаратора или дополнительной массообменной колонны, нагревание обедненного кислыми фракциями газа, отбираемого с верха дополнительного сепаратора или дополнительной массообменной колонны, по крайней мере в одном теплообменнике, с последующим его сжатием в компрессоре, последовательным охлаждением в аппарате охлаждения и теплообменнике, расширением и разделением образовавшегося двухфазного потока на первую и вторую части, подачу первой части образовавшегося двухфазного потока в массообменную колонну или сепаратор, подачу второй части образовавшегося двухфазного потока в дополнительную массообменную колонну или дополнительный сепаратор,

причем производительность компрессора подобрана так, что расход газа через него по меньшей мере в 1.7 раза больше, чем расход потока входного природного газа.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что производят отбор части обедненного кислыми фракциями газа на любой стадии обработки.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что поток входного природного газа перед подачей в массобменную колонну подвергают обработке для извлечения из природного газа влаги, ртути и тяжелых углеводородов.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что расширение обедненного кислыми фракциями газа проводят в дросселе или турбине.

11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что жидкость, обогащенную кислыми фракциями, отбираемую снизу массобменной колонны, подвергают дополнительно фракционированию.