Установка выделения углеводородов из газовой смеси (варианты)

Авторы патента:

C10G5/00 - Извлечение жидких углеводородных смесей из газов, например из природного газа

C07C7/00 - Очистка; разделение; стабилизация; использование добавок (обработка газообразных смесей неопределенного состава, полученных крекингом углеводородных масел C10G 70/00)

Владельцы патента RU 2733710:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к оборудованию для разделения газообразных смесей. Описана установка выделения углеводородов из газовой смеси, включающая расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также редуцирующие устройства, в которой фракционирующая колонна оснащена тепломассообменной секцией в укрепляющей части и нагревателем в отгонной части, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, низ колонны оснащен линией вывода фракции углеводородов С₁₊, на которой расположены редуцирующее устройство и рекуперативный теплообменник, а верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник. Описана установка выделения углеводородов из газовой смеси, включающая расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также сепаратор и редуцирующие устройства, в которой фракционирующая колонна оснащена тепломассообменной секцией в укрепляющей части и нагревателем в отгонной части, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, низ колонны оснащен линией вывода фракции углеводородов C₁₊, на которой расположены редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода сжиженного природного газа и линией вывода газа сепарации с рекуперативным теплообменником, соединенной с линией сырьевого газа, а верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник. Технический результат – упрощение установки и повышение выхода товарного газа. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для разделения газообразных смесей углеводородов с неконденсируемыми газами и может быть использовано в газовой промышленности для подготовки низкокалорийного природного газа, а также для разделения промышленных газовых смесей.

Известна установка низкотемпературного разделения газа [RU 77949, опубл. 05.07.2017 г., МПК F25J 3/00], состоящая из блока предварительного охлаждения газа, включающего последовательно установленные теплообменник, пропановый холодильник и сепаратор первой ступени, блока конденсации и охлаждения газа, включающего теплообменники, сепараторы второй и третьей ступени, отпарные колонны и турбодетандерный агрегат, блока выделения этана и широкой фракции легких углеводородов, включающего деметанизатор, деэтанизатор, теплообменники и блока получения гелиевого концентрата.

Недостатком известной установки является сложность и большие капитальные затраты.

Наиболее близки к предлагаемому изобретению способ переработки природного газа с извлечением С₂₊ и установка для его осуществления [RU 2614947, опубл. 31.03.2017 г., МПК F25J 3/00], которая содержит семь рекуперативных теплообменников, три фракционирующих колонны (деметанизатор, колонну предварительного концентрирования гелия и колонну выделения гелиевого концентрата) со вспомогательным оборудованием, два низкотемпературных сепаратора, турбодетандерный агрегат, насос, шесть дросселей (редуцирующих устройств), при этом первый рекуперативный теплообменник, первый сепаратор и деметанизатор расположены на трубопроводе (линии) сырьевого газа.

Недостатками данной установки являются сложность (более 20 единиц оборудования), а также низкая степень извлечения углеводородов (на установке получают только 72% товарного газа высокого и низкого давления с содержанием метана 97,9%) из-за низкой температуры метановой фракции, отбираемой в колонне получения гелиевого концентрата (минус 111°С при 2,0 МПа в сепараторе), что имеет следствием высокое содержание азота как в самой метановой фракции, так и в газе среднего давления, получаемом при ее испарении, который из-за этого имеет низкую калорийность и не соответствует требованиям норм на топливный газ.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение установки и увеличение выхода фракции углеводородов С₁₊ в виде товарного газа и/или сжиженного природного газа.

Предложено два варианта установки, отличающихся агрегатным состоянием выводимой фракции углеводородов C₁₊. В первом варианте это товарный газ, во втором - товарный газ и/или сжиженный природный газ.

Техническим результатом в обоих вариантах является упрощение установки за счет кратного снижения количества оборудования и повышение выхода товарного газа за счет вывода фракции углеводородов C₁₊ с низа фракционирующей колонны при повышенной температуре, гарантирующей минимальное содержание с ней негорючих неуглеводородных компонентов и соответствие требованиям норм по калорийности топливного газа.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также редуцирующие устройства, особенность заключается в том, что фракционирующая колонна оснащена тепломассообменной секцией в укрепляющей части и нагревателем в отгонной части, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, низ колонны оснащен линией вывода фракции углеводородов C₁₊, на которой расположены редуцирующее устройство и рекуперативный теплообменник, а верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник.

Второй вариант отличается тем, что на линии вывода фракции углеводородов C₁₊ после редуцирующего устройства размещен сепаратор, оснащенный линией вывода сжиженного природного газа и линией вывода газа сепарации с рекуперативным теплообменником, которая соединена с линией подачи сырьевого газа.

Рекуперативный теплообменник выполнен многопоточным и может быть соединен с холодильной машиной. Фракционирующая колонна выполнена, например, в виде пленочной колонны. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде редуцирующего вентиля, газодинамического устройства или детандера. При выполнении по меньшей мере одного из редуцирующих устройств в виде детандера, последний может быть соединен с посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств с компрессором компрессионной холодильной машины (например, с многокомпонентным хладоагентом), соединенной с рекуперативным теплообменником или оснащенной испарителем, расположенным на линии вывода из колонны фракции углеводородов C₁₊ или на линии вывода смеси неконденсируемых газов. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Сокращение количества оборудования до четырех-пяти единиц упрощает установку. Оснащение укрепляющей части фракционирующей колонны тепломассообменной секцией, охлаждаемой редуцированной смесью неконденсируемых газов, позволяет поддерживать температуру верха колонны на таком уровне, который обеспечивает заданный уровень потерь метана, что позволяет вырабатывать товарный газ с высоким и задаваемым выходом. Оснащение отгонной части колонны нагревателем, расположенным на байпасной линии рекуперативного теплообменника, позволяет нагреть сырьевым газом выводимую из куба колонны фракцию углеводородов C₁₊ до температуры, достаточной для достижения нужной степени отпарки неконденсируемых газов, и получить товарный газ заданной калорийности.

Установка показана на фиг. 1 и 2 и в обоих вариантах включает рекуперативный теплообменник 1, полную фракционирующую колонну 2 с тепломассообменной секцией в укрепляющей части и с нагревателем в отгонной части, а также два редуцирующих устройства 3 и 4. Второй вариант установки дополнительно включает сепаратор 5.

При работе установки по первому варианту (фиг. 1) осушенный и очищенный от кислых компонентов сырьевой газ, содержащий, например, 15 об.% углеводородов C₁₊, поступающий по линии 6 с давлением 2,0-3,0 МПа, разделяют на два потока, первый поток по байпасной линии 7 направляют в качестве теплоносителя в нагреватель колонны 2, затем смешивают со вторым потоком, предварительно охлажденным в теплообменнике 1 и с температурой минус 135-145°С подают в среднюю часть колонны 2. С низа колонны 2 по линии 8 выводят фракцию углеводородов C₁₊, редуцируют ее с помощью устройства 3, например, редуцирующего вентиля, например, до 0,3-1,3 МПа абс, нагревают в теплообменнике 1 и выводят в качестве товарного газа с низшей теплотой сгорания не менее 31,8 МДж/нм³ или в качестве сырья для дальнейшей переработки. С верха колонны 2 по линии 9 выводят смесь неконденсируемых газов (например, азота, кислорода, водорода и инертных газов), содержащую, преимущественно не более 1 мол.% метана, редуцируют ее с помощью устройства 4, например, детандера, до 0,1-2,0 МПа абс. и подают в качестве хладоагента в верхнюю часть верхней тепломассообменной секции, из нижней части которой выводят частично нагретую газовую смесь, нагревают ее в теплообменнике 1 и выводят в качестве отходящего газа или в качестве сырья для дальнейшей переработки.

При работе установки по второму варианту (фиг. 2) сырьевой газ, содержащий, например, 7 об.% углеводородов C₁₊, поступающий по линии 6 с давлением 2,0-3,0 МПа, разделяют на два потока, первый поток по байпасной линии 7 направляют в качестве теплоносителя в нагреватель колонны 2, затем смешивают со вторым потоком, предварительно охлажденным в теплообменнике 1 и с температурой минус 140-150°С подают в среднюю часть колонны 2. С низа колонны 2 по линии 8 выводят фракцию углеводородов C₁₊, редуцируют ее с помощью устройства 3, например, редуцирующего вентиля, до давления хранения сжиженного природного газа, например, до 0,3-0,9 МПа абс, и разделяют в сепараторе 5 на сжиженный природный газ, который выводят по линии 10 в качестве товарного продукта или сырья для дальнейшей переработки, и газ сепарации, который по линии 11 направляют для нагрева в теплообменник 1, и затем, либо полностью выводят с установки по линии 11 в качестве товарного газа, либо по линии 12 в какой-то части направляют в линию подачи сырьевой смеси (например, с помощью компрессора, на чертеже не показан), увеличивая выход сжиженного природного газа. При этом, при необходимости, количество выводимого сжиженного природного газа может регулироваться путем перепуска его части в линию 11 по линии 13. С верха колонны 2 по линии 9 выводят смесь неконденсируемых газов (например, азота, кислорода, водорода и инертных газов), содержащую, преимущественно не более 1 мол.%, редуцируют ее с помощью устройства 4, например, редуцирующего вентиля, до 0,1-2,0 МПа абс. и подают в качестве хладоагента в верхнюю часть верхней тепломассообменной секции, из нижней части которой выводят частично нагретую газовую смесь, нагревают ее в теплообменнике 1 и выводят в качестве отходящего газа или в качестве сырья для дальнейшей переработки.

Выход фракции углеводородов C₁₊ в виде товарного газа и/или сжиженного природного газа определяется потерями метана со смесью неконденсируемых газов и, в зависимости от состава сырьевого газа, составляет 90-99%.

Таким образом, предлагаемая установка проще, позволяет увеличить выход фракции углеводородов C₁₊ в виде товарного газа и/или сжиженного природного газа и может найти применение в газовой промышленности.

1. Установка выделения углеводородов из газовой смеси, включающая расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также редуцирующие устройства, отличающаяся тем, что фракционирующая колонна оснащена тепломассообменной секцией в укрепляющей части и нагревателем в отгонной части, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, низ колонны оснащен линией вывода фракции углеводородов С₁₊, на которой расположены редуцирующее устройство и рекуперативный теплообменник, а верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник.

2. Установка выделения углеводородов из газовой смеси, включающая расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также сепаратор и редуцирующие устройства, отличающаяся тем, что фракционирующая колонна оснащена тепломассообменной секцией в укрепляющей части и нагревателем в отгонной части, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, низ колонны оснащен линией вывода фракции углеводородов C₁₊, на которой расположены редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода сжиженного природного газа и линией вывода газа сепарации с рекуперативным теплообменником, соединенной с линией сырьевого газа, а верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник.

Настоящее изобретение относится к процессу и установке для гидроочистки или гидроконверсии газойлей, вакуумных дистиллятов, атмосферных или вакуумных остатков или потока, выходящего из ячейки синтеза Фишера-Тропша.

Установка подготовки тяжелых углеводородных газов селективной паровой конверсией // 2723995

Изобретение относится к установкам подготовки тяжелого углеводородного газа, например попутного нефтяного газа (ПНГ), паровой конверсией к транспорту или использованию и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Способ реконструкции установки нтс с целью исключения образования факельных газов (варианты) // 2714486

Изобретение относится к способам реконструкции действующих установок низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности. Предложено два варианта способа реконструкции: первый вариант относится к способу реконструкции установки НТС с целью исключения образования факельных газов, включающий установку дефлегматора, охлаждаемого противоточно подаваемым в его тепломассообменную секцию газом, отличающийся тем, что дефлегматор устанавливают после узла редуцирования взамен низкотемпературного сепаратора и оснащают редуцирующим устройством, расположенным на линии подачи в его тепломассообменную секцию смеси газа дефлегмации из верха дефлегматора и отходящего газа из верха контактной секции, а перед блоком дегазации конденсата размещают тепломассообменный аппарат с горизонтальной отпарной и вертикальной контактной секциями, в котором отпарная секция имеет поверхность раздела фаз, образующую паровое пространство и пространство для жидкости с горизонтальным трубным пучком, входная и выходная части которого соединены с линией подачи газа входной сепарации до и после узла рекуперации, соответственно, при этом низ пространства для жидкости со стороны входной части трубного пучка соединен с блоком дегазации конденсата линией подачи отпаренного продукта, а верх парового пространства со стороны выходной части трубного пучка соединен с нижней частью контактной секции, которая соединена также с входным сепаратором и дефлегматором линиями подачи углеводородных конденсатов, кроме того, линию вывода газов из блока дегазации конденсата оборудуют компрессором и соединяют с линией вывода подготовленного газа с установки после узла рекуперации; второй способ отличается установкой дефлегматора с редуцирующим устройством, охлаждаемого газом низкотемпературной сепарации, между узлом редуцирования и низкотемпературным сепаратором, а также его соединением с контактной секцией линией подачи конденсата.

Растворитель на основе тяжелых углеводородов // 2714310

Предложен растворитель на основе тяжелых углеводородов, являющихся отходами производства сжиженного природного газа, полученный в процессе переработки природного газа в сжиженный природный газ, состоящий из компонентов исходного природного газа, при этом растворитель имеет следующем состав, мас.

Газоперерабатывающий и газохимический комплекс // 2710228

Газоперерабатывающий и газохимический комплекс относится к области переработки природных углеводородных газов с повышенным содержанием азота и может быть использован в газовой промышленности в условиях ее интенсивного развития.

Установка нтдр для комплексной безотходной промысловой подготовки газа (варианты) // 2699913

Изобретение относится к установкам низкотемпературной дефлегмации с ректификацией НТДР и может быть использовано в газовой промышленности для промысловой подготовки природного газа.

Установка комплексной подготовки углеводородного конденсата // 2696983

Изобретение относится к установке подготовки углеводородного конденсата, может быть использовано в отраслях промышленности на объектах подготовки, транспорта и переработки углеводородного сырья.

Способ удаления азота из обогащенной углеводородом фракции // 2690508

Изобретение относится к способу получения сжиженного углеводородного газа с низким содержанием азота. Способ получения сжиженной обогащенной углеводородом фракции (фракции продукта) с содержанием азота ≤ 1 мол.% осуществляют следующим образом.

Способ модернизации установки низкотемпературной сепарации газа // 2683091

Изобретение относится к способам модернизации установок низкотемпературной сепарации природного газа и может быть использовано в газовой промышленности. Предложен способ модернизации установки низкотемпературной сепарации газа, который заключается в установке на линии подачи газа входной сепарации в узел редуцирования дефлегматора, верхняя и нижняя части которого соединены с линией подачи газа низкотемпературной сепарации, а линия вывода флегмы соединена с линией подачи конденсата входной сепарации.

Блок отбензинивания низконапорного тяжелого углеводородного газа (варианты) // 2634897

Изобретение относится к устройствам подготовки путем отбензинивания попутного нефтяного газа и газа дегазации конденсата. Блок отбензинивания низконапорного тяжелого углеводородного газа включает компрессор, установленный на линии сырьевого газа, и дефлегматор с линией вывода конденсата и тепломассообменным блоком, охлаждаемым хладагентом.

Способ обработки углеводородного сырья // 2719459

Изобретение касается способа обработки углеводородного сырья, содержащего водород и углеводороды, в том числе углеводороды C1-C4, согласно которому: a) разделяют углеводородное сырье на газовую фазу (6) и жидкую фазу, содержащую углеводороды (4); b) осуществляют первое повторное контактирование, приводя в контакт жидкую фазу с газовой фазой (8), выходящей с этапа c), до температуры от -20°C до 60°C, затем разделяют смесь с повторного контактирования на первый газовый поток, обогащенный водородом, и первый жидкий поток углеводородов; c) осуществляют второе повторное контактирование, приводя в контакт первый жидкий поток углеводородов (13) с газовой фазой (6), выходящей с этапа a), и рециркулирующим газом (14), выходящим с этапа f), при температуре в интервале от -20°C до 60°C, затем разделяют смесь повторного контактирования на второй газовый поток (17) и второй жидкий поток углеводородов (18; d) сжимают второй газовый поток (17) и отправляют указанный второй газовый поток в качестве газовой фазы (8) на этап b; e) фракционируют второй жидкий поток углеводородов (18) с этапа d) во фракционной колонне (19), чтобы отделить газообразную головную фракцию (21) и жидкую кубовую фракцию (20), содержащую углеводороды более чем с 4 атомами углерода; f) конденсируют газообразную головную фракцию (21), выходящую с этапа e), и отделяют жидкую фазу (24), содержащую преимущественно углеводороды C3 и C4, и газовую фазу (14), которую возвращают на этап c), причем по меньшей мере этап b) или этап c) осуществляют в колонне (30, 40), в которой газовый и жидкий потоки приводят в контакт в противотоке.