Установка комплексной подготовки газа путем низкотемпературной конденсации
Изобретение относится к оборудованию для промысловой подготовки природного газа и может быть использовано в газовой промышленности. Предложена установка, включающая два сепаратора, два рекуперативных теплообменника, деметанизатор, редуцирующие устройства и блок фракционирования. При работе установки сырой природный газ разделяют в первом сепараторе на остаток, который редуцируют, и газ, который разделяют на два потока, первый подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора, смешивают со вторым потоком, охлажденным в первом теплообменнике, и разделяют во втором сепараторе на газ, охлаждаемый во втором рекуперативном теплообменнике, и остаток, которые редуцируют и совместно с редуцированным остатком входной сепарации подают в деметанизатор, с низа которого деметанизированный конденсат подают в блок фракционирования, из которого выводят углеводородные фракции в заданном ассортименте. Подготовленный газ, выводимый с верха деметанизатора, редуцируют, нагревают в рекуперативных теплообменниках и выводят. Технический результат - увеличение выхода тяжелых компонентов и снижение энергозатрат. 1 ил.
Изобретение относится к оборудованию для промысловой подготовки природного газа и может быть использовано в газовой промышленности.
Известна установка комплексной подготовки газа [RU 2624710, опубл. 05.07.2017 г., МПК F25J 3/00, С07С 7/00, C10G 5/06], включающая входной сепаратор, первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор, соединенный линией газа подачи дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с низкотемпературным сепаратором, оборудованным линией вывода газа в теплообменную секцию дефлегматора, а также редуцирующие устройства и блок стабилизации конденсата (блок фракционирования).
Недостатком данной установки является низкий выход углеводородов С3+ из-за потерь с факельными газами.
Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка низкотемпературного разделения углеводородного газа [RU 2382301, опубл. 20.02.2010 г., МПК F25J 3/00], которая (фиг. 1) включает расположенный на линии подачи углеводородного (сырого) газа узел охлаждения, содержащий теплообменники, а также сепаратор, соединенный с фракционирующей колонной (деметанизатором) линиями подачи газа и остатка с редуцирующими устройствами (редуцирующим вентилем и детандерной секцией детандер-компрессорного агрегата, соответственно), при этом низ деметанизатора соединен с деэтанизатором (блоком фракционирования) линией подачи деметанизированного конденсата с насосом, и оснащен нагревателем, расположенным на линии подачи газа деэтанизации, соединяющей блок фракционирования с верхом деметанизатора, на которой затем расположены нагреватель отбензиненного (подготовленного) газа и редуцирующий вентиль, при этом верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа с нагревателем, узлом охлаждения и компрессорной секцией детандер-компрессорного агрегата.
Недостатками данной установки являются низкая степень извлечения тяжелых компонентов углеводородного газа (например, природного газа) из-за относительно высокой температуры верха деметанизатора, которая обусловлена, преимущественно, температурой редуцированного газа сепарации, подаваемого в деметанизатор, а также высокие энергозатраты на разделение деметанизированного конденсата в блоке фракционирования из-за высокого содержания метана в нем вследствие низкой температуры низа деметанизатора, нагреваемого газом деэтанизации, имеющим малый расход.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода тяжелых компонентов и снижение энергозатрат.
Техническим результатом является повышение степени извлечения тяжелых компонентов за счет понижения температуры верха деметанизатора путем размещения рекуперативного теплообменника перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации, а также снижение энергозатрат за счет повышения температуры низа деметанизатора путем расположения нагревателя низа деметанизатора на байпасе узла охлаждения.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей расположенные на линии сырого природного газа узел охлаждения, 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 соединен линией подготовленного природного газа с узлом охлаждения, особенность заключается в том, что на линии подготовленного газа перед узлом охлаждения расположен входной сепаратор, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка входной сепарации с редуцирующим устройством, в качестве узла охлаждения установлен первый рекуперативный теплообменник, перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации размещен второй рекуперативный теплообменник, расположенный также на линии вывода подготовленного газа, а нагреватель низа деметанизатора расположен на байпасе узла охлаждения, при этом блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода в качестве хладоагента части подготовленного газа, отбираемой между деметанизатором и редуцирующим устройством или между первым и вторым рекуперативными теплообменниками.
При необходимости увеличения выхода тяжелых компонентов первый рекуперативный теплообменник может быть выполнен многопоточным и соединенным с холодильной машиной. Блок фракционирования может быть выполнен, например, в виде сепараторов и/или ректификационных колонн в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом жидких продуктов. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. При выполнении по меньшей мере одного из редуцирующих устройств 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. На линии вывода подготовленного газа после узла охлаждения может быть расположен дожимной компрессор. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Размещение второго рекуперативного теплообменника перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации позволяет снизить температуру редуцированного газа сепарации и, соответственно, температуру верха деметанизатора и повысить за счет этого степень извлечения тяжелых компонентов газа. Расположение на байпасе узла охлаждения нагревателя низа деметанизатора позволяет приблизить его температуру к температуре сырого газа, имеющего большой расход, за счет чего повысить температуру деметанизированного конденсата, снизить содержание метана в нем и уменьшить энергозатраты на фракционирование.
Установка показана на прилагаемом чертеже и включает входной сепаратор 1, сепаратор 2, первый и второй рекуперативный теплообменники 3 и 4, деметанизатор 5, редуцирующие устройства 6-9, и блок фракционирования 10. Установка может быть дополнена холодильной машиной 11 и компрессором 12 (показано пунктиром).
При работе установки сырой природный газ, поступающий по линии 13, разделяют в сепараторе 1 на остаток, который выводят по линии 14, и газ, который разделяют на два потока, первый по линии 15 подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора 5, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 3, и разделяют в сепараторе 2 на остаток, выводимый по линии 16, и газ, охлаждаемый в теплообменнике 4, которые редуцируют в устройствах 7 и 8, соответственно, и совместно с редуцированным в устройстве 6 остатком входной сепарации подают в деметанизатор 5, с низа которого по линии 17 деметанизированный конденсат подают в блок 10, из которого по линиям 18 выводят углеводородные фракции в заданном ассортименте. Подготовленный газ, выводимый с верха деметанизатора 5 по линии 19, редуцируют в устройстве 9, нагревают в теплообменниках 4 и 3 и выводят.
При необходимости (показано пунктиром), в первый рекуперативный теплообменник, выполненный многопоточным, подают дополнительное количество холода с помощью холодильной машины 11, а подготовленный газ сжимают компрессором 12, при этом в случае выполнения по меньшей мере одного из редуцирующих устройств в виде детандера, последний(ие) могут быть соединен(ы) (показано штрих-пунктиром) с компрессором холодильной машины 11 или компрессором 12. Линии подачи ингибитора гидратообразования и вывода отработанного ингибитора образования условно не показаны.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход тяжелых компонентов, снизить энергозатраты и может найти применение в газовой промышленности.
Установка комплексной подготовки газа путем низкотемпературной конденсации, включающая расположенные на линии сырого природного газа узел охлаждения, 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 соединен линией подготовленного природного газа с узлом охлаждения, отличающаяся тем, что на линии подготовленного газа перед узлом охлаждения расположен входной сепаратор, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка входной сепарации с редуцирующим устройством, в качестве узла охлаждения установлен первый рекуперативный теплообменник, перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации размещен второй рекуперативный теплообменник, расположенный также на линии вывода подготовленного газа, а нагреватель низа деметанизатора расположен на байпасе узла охлаждения, при этом блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода в качестве хладоагента части подготовленного газа, отбираемой между деметанизатором и редуцирующим устройством или между первым и вторым рекуперативными теплообменниками.
