Способ подготовки углеводородного газа

Изобретение относится к способу подготовки углеводородных газов путем низкотемпературной конденсации и может быть использовано в газовой промышленности. Предложен способ подготовки природного газа, включающий сепарацию, рекуперативное охлаждение газа и его охлаждение сторонним хладоагентом с конденсацией флегмы, противоточное контактирование газа и флегмы после охлаждения. Газ предварительно смешивают с газом стабилизации, а охлаждение полученной смеси осуществляют в условиях ее дефлегмации, кроме того, хладоагент получают в холодильной машине, а конденсат стабилизируют с получением газа стабилизации с использованием тепла, которое выделяется при получении хладоагента. Техническим результатом является повышение выхода подготовленного газа и снижение энергозатрат. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам подготовки углеводородных газов путем низкотемпературной конденсации и может быть использовано в газовой промышленности.

Известен способ подготовки углеводородного газа [RU 2202079, опубл. 10.04.2003 г., МПК F25J 3/00], включающий ступенчатую сепарацию с промежуточным охлаждением газа, отделение углеводородного конденсата начальных ступеней сепарации, охлаждение его конденсатом низкотемпературной сепарации и смешение с газом в качестве абсорбента, а также охлаждение сторонним хладоагентом, редуцирование и низкотемпературную сепарацию полученной смеси.

Недостатками известного способа являются потери с конденсатом легких углеводородов и повышенные энергетические затраты.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению способ подготовки углеводородного газа [RU 2460759, опубл. 10.09.2012 г., МПК C10G 5/06, C10G 5/04, С07С 7/00, С07С 7/11, F25J 3/00, F25J 3/08], включающий проводимые в одном аппарате сепарацию, рекуперативное охлаждение газа и охлаждение газа сторонним хладоагентом с конденсацией жидкой фазы (флегмы) и контактирование газа и флегмы в противотоке после каждой ступени охлаждения. При подготовке влажного газа осуществляют его предварительную осушку ингибиторами или сорбентами влаги.

Недостатками данного способа являются:

- низкий выход подготовленного газа из-за потерь легких компонентов газа с углеводородным конденсатом и его низкая стабильность,

- большие энергозатраты на охлаждение газа сторонним хладоагентом из-за низкой эффективности фракционирования газа.

Задача изобретения - повышение выхода подготовленного газа и снижение энергозатрат.

При осуществлении предложенного способа в качестве технического результата достигается:

- повышение выхода подготовленного газа за счет рециркуляции легких компонентов газа, выделенных из конденсата при его стабилизации с использованием тепла, производимого холодильной машиной, используемой для получения хладоагента,

- снижение энергозатрат на охлаждение газа хладоагентом за счет повышения эффективности фракционирования путем охлаждения газа в условиях его дефлегмации.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем сепарацию, рекуперативное охлаждение газа и его охлаждение сторонним хладоагентом с конденсацией флегмы, противоточное контактирование газа и флегмы после охлаждения, особенностью является то, что газ предварительно смешивают с газом стабилизации, а охлаждение полученной смеси осуществляют в условиях ее дефлегмации, кроме того, хладоагент получают в холодильной машине, а конденсат стабилизируют с получением газа стабилизации с использованием тепла, выделяющегося при получении хладоагента.

Для предотвращения гидратообразования целесообразно подавать на одну из стадий охлаждения или контактирования ингибитор гидратообразования или абсорбент влаги, выводимый затем на регенерацию. Место подачи и расход ингибитора гидратообразования или абсорбента влаги определяется расчетом в зависимости от температурно-барических условий подготовки и состава газа.

При подготовке загрязненного газа и при возможности пробковых режимов его подачи целесообразно осуществлять предварительную сепарацию сырого газа, что предотвращает загрязнение теплообменных поверхностей и обеспечивает стабильную работу оборудования.

Стабилизация может быть осуществлена одним из известных способов, например путем отгонки легких компонентов в пленочном стабилизаторе, обогреваемом теплом, выделяемым холодильной машиной. Дефлегмацию газа осуществляют, например, путем конденсации флегмы в узлах охлаждения газа, оснащенных тепломассообменными элементами с большим вертикальным размером наружных поверхностей.

Охлаждение в условиях дефлегмации смеси газа с газом стабилизации обеспечивает условия для фракционирования стекающей пленки флегмы, обогащенной легкими компонентами, при контакте с газом, обогащенным тяжелыми компонентами и движущемся противотоком, что способствует уменьшению содержание тяжелых компонентов в товарном газе, снижению температуры его точки росы и уменьшению энергозатрат на охлаждение газа хладоагентом.

Стабилизация конденсата с использованием вторичного энергоресурса - тепла, выделяемого холодильной машиной, позволяет уменьшить содержание легких компонентов в конденсате, возвратить их в товарный газ путем рециркуляции газа стабилизации, за счет чего увеличить выход подготовленного газа.

Дополнительным эффектом является упрощение дальнейшей переработки стабилизированного конденсата со сниженным содержанием легких компонентов.

Способ поясняется чертежом.

Согласно предлагаемому способу сырой газ 1 смешивают с газом стабилизации 2, разделяют в сепарационной зоне 3 дефлегматора 4 на водный конденсат 5, углеводородный конденсат 6 и газ, который проходит через секцию 7, где контактирует с флегмой, стекающей из дефлегматорной секции 8, и секцию 8, где его охлаждают подготовленным газом 9 (рекуперативное охлаждение) в условиях дефлегмации. Частично охлажденный и дефлегмированный газ далее проходит через контактную секцию 10, где контактирует с флегмой, стекающей из дефлегматорной секции 11, секцию 11, где его охлаждают в условиях дефлегмации сторонним хладоагентом 12, получаемым в холодильной машине 13, и нагревают в трубном пространстве дефлегматорной секции 8 и выводят потребителю. При необходимости на одну из стадий охлаждения или контактирования подают ингибитор гидратообразования или абсорбент влаги 14 (показано пунктиром), а также осуществляют входную сепарацию сырого газа (на схеме не показано). Углеводородный конденсат 6 стабилизируют в устройстве 15 (условно показан пленочный стабилизатор), обогреваемом теплоносителем 16, получаемым в холодильной машине 13, с получением газа стабилизации 2 и стабилизированного конденсата 17.

При осуществлении предлагаемого способа 12,5 тыс. нм³/ч газа состава, % об.: азот 1,2; углекислый газ 3,3; метан 49,0; этан 12,9; пропан 17,1; бутан 11,0; пентан 3,1; гексан 1,3; гептан 0,5; октан 0,1; метанол 0,2; вода - остальное, при 20°C и 3,5 МПа смешивают с 728 нм³/ч газа стабилизации, сепарируют и подвергают двухступенчатой дефлегмации за счет охлаждения подготовленным газом и кипящим пропаном, получаемого в компрессионной холодильной машине, при противоточном контактировании газа и получаемой флегмы после каждой ступени дефлегмации с получением углеводородного конденсата и 8,04 тыс. нм³/ч подготовленного газа с температурой точки росы по воде -20,4°C и по углеводородам -10,0°C. На первую ступень дефлегмации подают 4,5 кг/ч метанола с концентрацией 90% масс. Углеводородный конденсат стабилизируют за счет тепла компримированного пропана, получаемого в холодильной машине, с получением 9,68 т/ч углеводородного конденсата с давлением насыщенных паров по Рейду 1487 кПа. Затраты холода на охлаждение пропаном составили 254 кВт.

В аналогичных условиях согласно прототипу получено 7,43 тыс. нм³/час подготовленного газа, а затраты холода на охлаждение пропаном составили 500-630 кВт.

Приведенный пример свидетельствует, что предлагаемый способ позволяет повысить выход подготовленного газа и снизить энергозатраты.

1. Способ подготовки природного газа, включающий сепарацию, рекуперативное охлаждение газа и его охлаждение сторонним хладоагентом с конденсацией флегмы, противоточное контактирование газа и флегмы после охлаждения, отличающийся тем, что газ предварительно смешивают с газом стабилизации, а охлаждение полученной смеси осуществляют в условиях ее дефлегмации, кроме того, хладоагент получают в холодильной машине, а конденсат стабилизируют с получением газа стабилизации с использованием тепла, которое выделяется при получении хладоагента.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадию контактирования после рекуперативного охлаждения газа подают ингибитор гидратообразования или абсорбент влаги, выводимые затем на регенерацию.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют входную сепарацию газа.