Способ подготовки топливного газа

Изобретение относится к способу подготовки сжатого топливного газа для газотурбинных энергетических установок и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике. Способ включает сжатие, охлаждение и сепарацию газа. Газ предварительно повергают абсорбции в условиях отрицательного градиента температур с помощью абсорбента высокого давления. Получают абсорбент низкого давления, который разделяют на циркулирующий и балансовый, и газ, который в смеси с балансовым абсорбентом низкого давления сжимают, охлаждают и сепарируют с получением конденсата и газа, который подвергают абсорбции охлажденным циркулирующим абсорбентом низкого давления в условиях отрицательного градиента температур с получением абсорбента высокого давления и топливного газа. Техническим результатом является снижение потерь углеводородов С₅₊ с топливным газом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам подготовки сжатого топливного газа, в частности, для газотурбинных энергетических установок и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике.

Известен способ подготовки газа с помощью блочнокомплектной турбокомпрессорной установки для транспортировки углеводородного газа [RU 2464448, опубл. 20.10.2012 г., МПК F04D 25/00], включающий многоступенчатое сжатие, охлаждение и сепарацию газа с получением сжатого газа и конденсата на каждой ступени компримирования.

Недостатками известного способа являются большие потери тяжелых компонентов газа (углеводородов C₅₊) со сжатым газом.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению способ компримирования газа [RU 2524790, опубл. 10.08.2014 г., МПК F25J 3/00], включающий сжатие газа, предварительное охлаждение компрессата нестабильным конденсатом в условиях стабилизации последнего с получением газа стабилизации, его смешение с охлажденным компрессатом и охлаждение смеси в условиях дефлегмации и ее сепарацию с получением сжатого газа и конденсата, направляемого на стабилизацию.

Основным недостатком данного способа также являются большие потери углеводородов C₅₊ топливным газом.

Задачей изобретения является снижение потерь углеводородов C₅₊ с топливным газом.

При осуществлении предложенного способа в качестве технического результата достигается снижение потерь углеводородов C₅₊ путем последовательной двухступенчатой абсорбции в условиях отрицательного градиента температур абсорбентами высокого и низкого давления.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем сжатие, охлаждение и сепарацию газа, особенностью является то, что газ предварительно повергают абсорбции в условиях отрицательного градиента температур с помощью абсорбента высокого давления, и получают абсорбент низкого давления, который разделяют на циркулирующий и балансовый, и газ, который в смеси с балансовым абсорбентом низкого давления сжимают, охлаждают и сепарируют с получением конденсата и газа, который подвергают абсорбции охлажденным циркулирующим абсорбентом низкого давления в условиях отрицательного градиента температур с получением абсорбента высокого давления и топливного газа.

При необходимости часть конденсата рециркулируют на стадию компримирования, что уменьшает энергозатраты на сжатие газа за счет поглощения жидкостью теплоты сжатия. По меньшей мере часть балансового абсорбента низкого давления может выводится в качестве продукта, например углеводородного растворителя.

Способ может быть осуществлен, например, с помощью многосекционного фракционирующего абсорбера с двумя контактными и одной сепарационной секцией. При этом отрицательный градиент температур в контактных секциях создают, например, путем противоточной подачи хладоагента или прямоточной подачи теплоносителя в трубное пространство блоков тепломассообменных элементов контактных секций. Секции могут быть исполнены в виде отдельных аппаратов.

Предварительная абсорбция газа при относительно низком давлении, в условиях отрицательного градиента температур, абсорбентом высокого давления, обогащенным углеводородами C₅₊, позволяет во-первых, возвратить их в поток газа, а во-вторых, сконденсировать углеводороды C₇₊ и получить абсорбент низкого давления, обогащенный тяжелыми компонентами газа. Последующее смешение газа с балансовым абсорбентом низкого давления и сепарация полученной смеси позволяет предотвратить его накопление в цикле.

Абсорбция сжатого, охлажденного и отсепарированного газа при повышенном давлении, в условиях отрицательного градиента температур циркулирующим абсорбентом низкого давления, обогащенным тяжелыми компонентами газа, позволяет удалить из газа основную часть углеводородов С₅₊, за счет чего снизить их потери с топливным газом.

Согласно предлагаемому способу газ 1 направляют в контактную секцию низкого давления 2 фракционирующего абсорбера 3, где подвергают абсорбции абсорбентом высокого давления 4, обогащенным углеводородами С₅₊, в условиях отрицательного градиента температур, создаваемого за счет прямоточной подачи теплоносителя 5 в трубное пространство тепломассообменного блока 6. С низа секции низкого давления 2 выводят абсорбент низкого давления 7, обогащенный тяжелыми компонентами газа, и разделяют его на балансовый 8 и циркулирующий 9. С верха секции низкого давления 2 выводят газ 10, который в смеси с балансовым абсорбентом низкого давления 8 сжимают компрессором 11, охлаждают в холодильнике 12 и подают в сепарационную секцию 13 фракционирующего абсорбера 3, из которой выводят конденсат 14. Газ из сепарационной секции 13 через полуглухую тарелку 15 подают в контактную секцию высокого давления 16, где подвергают абсорбции охлажденным в холодильнике 17 циркулирующим абсорбентом низкого давления 9 в условиях отрицательного градиента температур, создаваемого за счет противоточной подачи хладоагента 18 в трубное пространство тепломассообменного блока 19. С верха контактной секции 16 выводят топливный газ 20, а с полуглухой тарелки 15 - абсорбент высокого давления 4. По меньшей мере часть 21 балансового абсорбента низкого давления 8 может выводиться в качестве товарного продукта (показано пунктиром), а часть 22 конденсата 14 может быть рециркулирована на стадию компримирования.

При осуществлении способа 10,0 тыс.кг/час газа, содержащего 11% об. углеводородов С₅₊, неконденсируемые газы и углеводороды С_4- - остальное, при 124,2°C и 0,4 МПа подают в низ контактной секции низкого давления трехсекционного фракционирующего абсорбера, где подвергают абсорбции 3,33 т/час абсорбента высокого давления, подаваемого в верхнюю часть секции, с получением 3,03 т/час абсорбента низкого давления, содержащего 2,48 т/час углеводородов C₉₊, 3,0 т/час которого охлаждают до 35°C и подают на верх контактной секции высокого давления, в которой поддерживают отрицательный градиент температур, а также газа сепарации, который в смеси с оставшейся частью абсорбента низкого давления и 10,0 т/час конденсата сжимают до 1,3 МПа и подают в сепарационную секцию фракционирующего абсорбера, из которой при 40°C выводят 14,13 т/час конденсата, часть которого рециркулируют, а 4,13 т/час выводят. С верха фракционирующего абсорбера при 35°C выводят 6,83 тыс. нм³/час топливного газа, содержащего 45,9 кг/час углеводородов C₅₊.

В аналогичных условиях согласно прототипу получено 7,02 тыс. нм³/час топливного газа, содержащего 371 кг/час углеводородов C₅₊.

Приведенный пример свидетельствуют, что предлагаемый способ позволяет снизить потери углеводородов C₅₊ с топливным газом и может быть использован в нефтегазовой промышленности и энергетике.

1. Способ подготовки топливного газа, включающий сжатие, охлаждение и сепарацию газа, отличающийся тем, что газ предварительно повергают абсорбции в условиях отрицательного градиента температур с помощью абсорбента высокого давления и получают абсорбент низкого давления, который разделяют на циркулирующий и балансовый, и газ, который в смеси с балансовым абсорбентом низкого давления сжимают, охлаждают и сепарируют с получением конденсата и газа, который подвергают абсорбции охлажденным циркулирующим абсорбентом низкого давления в условиях отрицательного градиента температур с получением абсорбента высокого давления и топливного газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть конденсата рециркулируют на стадию компримирования.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть абсорбента низкого давления выводят в качестве товарного продукта.