Установка низкотемпературного фракционирования для деэтанизации магистрального газа с выработкой спг

Авторы патента:

B01D3/00 - Перегонка или родственные обменные процессы, в которых жидкости контактируют с газовой средой, например отгонка легких фракций (газовая хроматография B01D 15/08; деструктивная перегонка C10B; производство алкогольных напитков перегонкой C12G 3/12)

Владельцы патента RU 2731709:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к оборудованию для получения газа низкого давления и сжиженных углеводородных газов за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами природного газа. Предложена установка, включающая рекуперативный теплообменник, фракционирующую колонну с верхней и нижней теплообменными секциями, редуцирующие устройства, блок фракционирования, теплообменник и сепаратор. При работе установки газ высокого давления осушают и разделяют на два потока, первый поток подают в нижнюю теплообменную секцию колонны в качестве теплоносителя, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике, и направляют в среднюю часть колонны, с низа которой деметанизированный конденсат подают в блок фракционирования, из которого выводят фракции углеводородов С₂₊ в заданном ассортименте, при этом в блок фракционирования в качестве хладагента вводят/выводят часть газа низкого давления или часть деэтанизированного газа. Деэтанизированный газ, выводимый с верха колонны, охлаждают в теплообменнике, редуцируют и разделяют в сепараторе на СПГ и газ низкого давления, который в качестве хладагента подают в теплообменник, верхнюю теплообменную секцию, рекуперативный теплообменник и выводят. Технический результат - выработка СПГ, увеличение выхода углеводородов С₂₊ и исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для получения газа низкого давления и сжиженных углеводородных газов, в том числе сжиженного природного газа (СПГ), за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами природного газа и может быть использовано в газовой промышленности.

Известна установка для редуцирования природного газа и получения газомоторных топлив (варианты) [RU 2673970, опубл. 03.12.2018 г., МПК F25J 1/00], включающая в одном из вариантов линию газа высокого давления с блоком осушки, которая разделена на две линии, на одной установлены компрессор, холодильник и первый детандер, на другой - рекуперативный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлен второй детандер и дефлегматор, соединенный с сепаратором, с третьим детандером и с рекуперативным теплообменником, оснащенный также линией подачи флегмы в линию подачи широкой фракции легких углеводородов из сепаратора в блок фракционирования, оборудованный линиями вывода продуктов и линией подачи газа фракционирования в сепаратор.

Недостатками известной установки являются низкая энергетическая эффективность из-за необходимости использования сторонних источников низкотемпературного холода в блоке фракционирования широкой фракции легких углеводородов, а также невозможность выработки СПГ.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка НТДР для получения углеводородов С₂₊ из магистрального газа (варианты) [RU 2699912, опубл. 11.09.2019 г., МПК B01D 3/00], которая включает в одном из вариантов установленные на линии газа высокого давления блок осушки, рекуперативный теплообменник, редуцирующее устройство, промежуточный сепаратор, дефлегматор (фракционирующий аппарат) с тепломассообменной (теплообменной) секцией в верхней части, оснащенный линией подачи газа с редуцирующим устройством, соединенный деметанизатором, который соединен линиями подачи деметанизированного конденсата и метансодержащего газа с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов, линией вывода деэтанизированного газа - с теплообменной секцией, а линиями ввода/вывода циркуляционного орошения - с узлом охлаждения, установленным на байпасе рекуперативного теплообменника с редуцирующим устройством, кроме того, деметанизатор соединен с промежуточным сепаратором, а по меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, соединенного с компрессором посредством кинематической или электрической связи.

Недостатком данной установки является низкий выход углеводородов С₂₊, из-за их уноса с метансодержащим газом, направляемым непосредственно в выводимый поток газа с верха деметанизатора, имеющего относительно высокую температуру, низкая энергетическая эффективность из-за необходимости использования в блоке фракционирования сторонних источников низкотемпературного холода для разделения деметанизированного конденсата с высоким содержанием метана, а также невозможность выработки СПГ.

Задачей предлагаемого изобретения является выработка СПГ, увеличение выхода углеводородов С₂₊ и исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода.

Техническим результатом является увеличение выхода углеводородов С₂₊ за счет установки взамен дефлегматора и деметанизатора полной фракционирующей колонны, соединенной с линиями подачи технологических потоков, используемых в качестве хладагента и теплоносителя. Исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода достигается за счет соединения блока фракционирования с линией подачи одного из технологических потоков, используемых в качестве хладагента. Выработка СПГ достигается установкой теплообменника, редуцирующего устройства и сепаратора на линии вывода деэтанизированного газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей установленные на линии газа высокого давления блок осушки, рекуперативный теплообменник, редуцирующее устройство и фракционирующий аппарат с теплообменной секцией в верхней части, которая соединена линией подачи газа с рекуперативным теплообменником, оснащенным линией вывода газа низкого давления, а также блок фракционирования, оснащенный линией подачи деметанизированного конденсата и линиями вывода продуктов, особенность заключается в том, что в качестве фракционирующего аппарата установлена фракционирующая колонна с верхней и нижней теплообменными секциями, верх которой оснащен линией вывода деэтанизированного газа с теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода газа низкого давления, на которой расположены теплообменник и верхняя теплообменная секция, нижняя часть колонны оснащена линией вывода деметанизированного конденсата и оборудована нижней теплообменной секцией, расположенной на байпасе рекуперативного теплообменника, блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода в качестве хладагента части деэтанизированного газа, отбираемой между колонной и редуцирующим устройством или части газа низкого давления, отбираемой между колонной и рекуперативным теплообменником.

Блок фракционирования выполнен в виде ректификационных колонн в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом продуктов. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. Установка оборудована адсорбционным блоком осушки. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Для увеличения выхода углеводородов С₂₊ рекуперативный теплообменник может быть выполнен многопоточным и соединенным с холодильной машиной. При выполнении по меньшей мере одного редуцирующего устройства в виде детандера, холодильная машина может быть выполнена компрессионной с компрессором, соединенным с детандером(ами) посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств. При высоком содержании углекислого газа установку целесообразно оснастить блоком очистки (например, адсорбционной) газа высокого давления.

Установка полной фракционирующей колонны взамен дефлегматора и деметанизатора позволяет исключить потери углеводородов С₂₊ вместе с выводимым газом, а также снизить их содержание в газе низкого давления за счет более низкой температуры верха колонны, охлаждаемого газом редуцированным низкого давления с минимальной температурой, за счет чего повысить выход углеводородов С₂₊. Кроме того, обогрев газом высокого давления нижней части колонны позволяет получить деметанизированный конденсат с низким содержанием метана, благодаря чему для разделения конденсата в блоке фракционирования достаточно технологического тепла потока деэтанизированного газа или газа низкого давления, что позволяет исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода. При этом обогрев колонны за счет тепла внутреннего потока исключает использование внешнего источника тепла и предотвращает потери холода с установки, что также способствует повышению выхода углеводородов С₂₊. Установка на линии вывода деэтанизированного газа теплообменника, редуцирующего устройства и сепаратора позволяет выводить остаток сепарации в качестве СПГ.

Установка показана на чертеже и включает блок осушки 1, рекуперативный теплообменник 2, фракционирующую колонну 3 с верхней и нижней теплообменными секциями, редуцирующие устройства 4 и 5, блок фракционирования 6, теплообменник 7 и сепаратор 8. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 9 (расположение показано условно), и холодильной машиной 10 (показано пунктиром).

При работе установки газ высокого давления, поступающий по линии 11, осушают в блоке 1 (линии продувочного газа и газа регенерации условно не показаны) и разделяют на два потока, первый поток по линии 12 подают в нижнюю теплообменную секцию колонны 3 в качестве теплоносителя, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 2, и направляют в среднюю часть колонны 3, с низа которой по линии 13 деметанизированный конденсат подают в блок 6, из которого по линиям 14 выводят фракции углеводородов С₂₊ в заданном ассортименте, при этом по линиям 15 в качестве хладагента вводят/выводят часть газа низкого давления из линии 16 или (показано пунктиром) часть деэтанизированного газа из линии 17, отбираемую между колонной 3 и теплообменником 7 и возвращаемую в линии 16 или 17. Деэтанизированный газ, выводимый с верха колонны 3 по линии 17, охлаждают в теплообменнике 7, редуцируют в устройстве 5 и разделяют в сепараторе 8 на СПГ, выводимый по линии 18, и газ низкого давления, который в качестве хладагента по линии 16 подают в теплообменник 7, верхнюю теплообменную секцию колонны 3, теплообменник 2 и выводят.

При необходимости (показано пунктиром) газ высокого давления очищают от углекислого газа в блоке 8, по линии 19 из блока 6 в линию 16 выводят отходящий газ, а в теплообменник 2 подают дополнительное количество холода с помощью холодильной машины 10, при этом в случае выполнения по меньшей мере одного из редуцирующих устройств в виде детандера, последний(ие) могут быть соединен с компрессором холодильной машины (соединение показано штрих-пунктиром).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет вырабатывать СПГ, увеличить выход углеводородов С₂₊, исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода и может найти применение в газовой промышленности.

1. Установка низкотемпературного фракционирования для деэтанизации магистрального газа с выработкой СПГ, включающая установленные на линии газа высокого давления блок осушки, рекуперативный теплообменник, редуцирующее устройство и фракционирующий аппарат с теплообменной секцией в верхней части, которая соединена линией подачи газа с рекуперативным теплообменником, оснащенным линией вывода газа низкого давления, а также блок фракционирования, оснащенный линией подачи деметанизированного конденсата и линиями вывода продуктов, отличающаяся тем, что в качестве фракционирующего аппарата установлена фракционирующая колонна с верхней и нижней теплообменными секциями, верх которой оснащен линией вывода деэтанизированного газа с теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода газа низкого давления, на которой расположены теплообменник и верхняя теплообменная секция, нижняя часть колонны оснащена линией вывода деметанизированного конденсата и оборудована нижней теплообменной секцией, расположенной на байпасе рекуперативного теплообменника, блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода в качестве хладагента части деэтанизированного газа, отбираемой между колонной и редуцирующим устройством, или части газа низкого давления, отбираемой между колонной и рекуперативным теплообменником.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на линии газа высокого давления расположен блок очистки от углекислого газа.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что рекуперативный теплообменник выполнен многопоточным и соединен с холодильной машиной.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что редуцирующие устройства выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера, а при выполнении по меньшей мере одного редуцирующего устройства в виде детандера холодильная машина выполнена компрессионной с компрессором, соединенным с детандером(ами) посредством кинематических, и/или электрических, и/или магнитных, и/или гидравлических устройств.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок фракционирования соединен линией подачи отходящего газа с линией газа низкого давления.

Похожие патенты:

Массообменная колонна // 2729797

Изобретение относится к массообменной колонне и может быть использовано для разделения широкого круга изотопов методами ректификации и химического обмена. Массообменная колонна, содержащая установленный под углом к горизонту цилиндрический корпус, снабженный торцевыми крышками, патрубками для ввода и вывода реагентов и размещенной внутри корпуса вращающейся массообменной частью, выполненной в виде цилиндрических перфорированных кассет, содержащих насыпной наполнитель - насадку, с внешней поверхностью, имеющей спиралевидную канавку, выполненную с шагом, меньшим размера элемента насыпного наполнителя, в которой размещена проволока, причем концевые участки кассет снабжены сепараторами с элементами качения и кольцевыми перегородками, а торцевые - элементами взаимной фиксации в виде кулачковых полумуфт, отличающаяся тем, что с верхней торцевой цилиндрической перфорированной кассетой соединен дополнительный диск, плоскопараллельный крышке корпуса и содержащий на противоположной от кассеты стороне магнитные элементы, а с внешней стороны торцевой крышки расположен второй плоскопараллельный внешней стороне крышки корпуса и расположенный на валу диск, на противоположной от вала стороне которого размещены магнитные элементы.

Устройство ректификационной установки // 2729618

Изобретение относится к оборудованию для ректификации спирта. Изобретение касается устройства ректификационной установки, содержащего последовательно соединённые друг с другом сообщающиеся перегонный куб, снабжённый нагревателем, накопитель флегмы с паролифтовым подъёмом флегмы для питания ректификационной колонны, ректификационную колонну и дефлегматор.

Способ десульфуризации крекинг-лигроина // 2726633

Настоящее изобретение относится к способу десульфуризации крекинг-лигроина, содержащего органические соединения серы, включающему: a) подачу крекинг-лигроина на ректификационную колонну, содержащую кубовый ребойлер; b) разделение упомянутого крекинг-лигроина на фракции, с образованием фракции легкого лигроина и фракции тяжелого лигроина, которую удаляют в виде кубового осадка из ректификационной колонны; c) подачу фракции тяжелого лигроина и водорода на блок гидродесульфуризации, содержащий катализатор гидродесульфуризации, с получением вытекающего потока десульфуризированного тяжелого лигроина; причем способ дополнительно включает: d) извлечение промежуточной фракции лигроина в виде бокового погона из ректификационной колонны у тарелки для бокового погона, расположенной ниже входа для подачи сырья и выше нижнего выхода для фракции тяжелого лигроина; e) нагрев упомянутой промежуточной фракции лигроина при более низкой температуре, чем температура кубового ребойлера, с помощью промежуточного ребойлера, снабженного источником тепла, имеющим температуру более низкую, чем у кубового ребойлера; f) рециркуляцию нагретой промежуточной фракции лигроина в ректификационную колонну на тарелку, расположенную ниже тарелки для бокового погона промежуточной фракции лигроина, колонны и выше самой нижней тарелки ректификационной колонны.

Контактное устройство для тепломассообменных аппаратов // 2725931

Изобретение относится к контактным устройствам тепломассообменных аппаратов для проведения процессов ректификации, абсорбции, экстракции и может быть использовано в биотехнологии, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Управление колонной выделения // 2724904

Изобретение относится к двум вариантам способа экстракционной дистилляции. Один из них предусматривает введение смеси, которая содержит акрилонитрил и ацетонитрил, по меньшей мере в одну дистилляционную колонну, где смесь имеет температуру от 162°F (72,2°C) до 175°F (79,4°C) перед введением в дистилляционную колонну; введение смеси, которая содержит акрилонитрил и ацетонитрил, в контакт с водным растворителем с получением азеотропной смеси акрилонитрила и воды, где водный растворитель имеет температуру от 102°F (38,8°C) до 128°F (53,3°C) перед введением в дистилляционную колонну; и отделение азеотропной смеси акрилонитрила и воды от ацетонитрила с получением верхнего потока и бокового потока.

Установка низкотемпературной конденсации // 2724739

Изобретение относится к оборудованию для низкотемпературного разделения углеводородных газов и может быть использовано в газовой промышленности. Установка низкотемпературной конденсации, включающая расположенные на линии подачи углеводородного газа узел охлаждения, содержащий теплообменник и холодильную машину, и сепаратор, соединенный с деметанизатором линиями подачи газа и остатка сепарации с редуцирующими устройствами, при этом низ деметанизатора соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций, и оснащен нагревателем, а верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа, соединенной с теплообменником, отличающаяся тем, что перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации размещен рекуперативный теплообменник, расположенный также на линии вывода отбензиненного газа, а нагреватель низа деметанизатора расположен на байпасе узла охлаждения, при этом блок фракционирования оснащен линией вывода этановой фракции, а в качестве теплообменника установлен многопоточный теплообменник, соединенный с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладагента.

Способ получения спирта // 2723707

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ получения спирта характеризуется тем, что спиртосодержащую жидкость нагревают в кубе ректификационной колонны, перегоняют с разделением фракций, для чего осуществляют измерение температуры пара в колонне, и ожидают начало стабилизации температуры.

Циркуляционное орошение колонны головного погона // 2721779

Изобретение относится к двум вариантам способа выделения акрилонитрила. Один из вариантов предусматривает: введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона; дистилляцию исходного потока в колонне головного погона с получением потока верхнего погона колонны головного погона, который содержит HCN, и потока кубовой жидкости, который содержит акрилонитрил; выпуск бокового потока из бокового отвода колонны головного погона, причем указанный боковой поток содержит смесь воды и органических веществ; отделение в декантаторе по меньшей мере некоторой части воды и органических веществ от бокового потока и разделение органических веществ по меньшей мере на два потока, причем один из потоков органических веществ возвращают в колонну головного погона выше бокового отвода колонны головного погона и один поток возвращают ниже бокового отвода колонны головного погона.

Способ разделения побочных продуктов и отходов металлургической промышленности и устройство для его осуществления // 2720193

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для очистки загрязненных механическими примесями масел, для разделения на воду, масло и окалину шламов или сгущенной пульпы металлургических и металлообрабатывающих заводов.

Способ очистки сернисто-щелочных сточных вод // 2718712

Настоящее изобретение относится к способам очистки сернисто-щелочного технологического стока с нефтеперерабатывающего и нефтехимического производств. Способ включает подачу СЩС в среднюю часть отпарной колонны, на контактных устройствах которой за счет тепла, подводимого через выносной кипятильник, происходит испарение аммиака, части сероводорода, а также воды, которые далее отводятся с верхней части отпарной колонны последовательно в холодильник и сепаратор.