Установка низкотемпературной дефлегмации с сепарацией для комплексной подготовки газа и получения сжиженного природного газа

Изобретение относится к установкам низкотемпературной конденсации и может быть использовано в газовой промышленности. Предложена установка, включающая входной сепаратор, дефлегматор с сепаратором, низкотемпературный сепаратор, выветриватель, деметанизатор, узел дебутанизации, два рекуперационных теплообменника, редуцирующие устройства и блок получения СПГ в составе узлов очистки от углекислоты и осушки, двух компрессоров, двух холодильников, рекуперационного теплообменника, детандера и сепаратора СПГ. При работе установки сырой газ охлаждают, разделяют во входном сепараторе на конденсат и газ, который после охлаждения и редуцирования подвергают дефлегмации с получением конденсата и газа дефлегмации, который редуцируют и разделяют на остаток и газ сепарации, часть которого подают в блок получения СПГ, а часть - в смеси с остатком направляют в качестве хладагента в дефлегматор и далее разделяют в низкотемпературном сепараторе на конденсат и газ, который выводят после нагрева и смешения с обратным газом. Конденсаты редуцируют и разделяют в выветривателе на газ, возвращаемый в низкотемпературный сепаратор, и выветренный конденсат, который после нагрева подают в деметанизатор, где разделяют на метансодержащий газ, возвращаемый в низкотемпературный сепаратор, и широкую фракцию легких углеводородов С₂₊, которую разделяют в узле дебутанизации с получением продуктов. Часть газа сепарации очищают от углекислого газа, сжимают, охлаждают, осушают, доохлаждают, редуцируют и разделяют в сепараторе на СПГ и обратный газ, который нагревают и смешивают с подготовленным газом. Технический результат - получение СПГ и повышение выхода углеводородов С₂₊. 1 ил.

 

Изобретение относится к установкам низкотемпературной конденсации и может быть использовано в газовой промышленности при подготовке природного газа.

Известен способ низкотемпературной сепарации газа [RU 2543867, опубл. 10.03.2015 г., МПК B01D 3/14, B01D 3/28], осуществляемый на установке, включающей входной сепаратор, двухсекционный дефлегматор, блок низкотемпературной сепарации в составе редуцирующего устройства и низкотемпературного сепаратора, и блок выветривания конденсата.

Недостатками известной установки являются низкое качество товарного газа и низкий выход газового конденсата из-за неполной рекуперации холода технологических потоков.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка комплексной подготовки газа [RU 2624710, опубл. 05.07.2017 г., МПК F25J 3/00, С07С 7/00, C10G 5/06], включающая входной сепаратор, блок низкотемпературной конденсации, содержащий первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор, соединенный линией газа подачи дефлегмации, оснащенной редуцирующем устройством, с низкотемпературным сепаратором, оснащенным линией вывода газа в теплообменную секцию дефлегматора, а также редуцирующие устройства и блок стабилизации конденсата.

Недостатком данной установки является невозможность получения СПГ и низкий выход углеводородов С₂₊ из-за недостаточного охлаждения при дефлегмации и потерь с факельными газами.

Задача изобретения - получение СПГ и повышение выхода углеводородов С₂₊.

Техническим результатом является получение СПГ за счет дополнения установки блоком получения СПГ, компрессоры которого соединены с по меньшей мере одним из детандеров блока низкотемпературной конденсации, а холодильник - с одним из низкотемпературных технологических потоков блока низкотемпературной конденсации, а также повышение выхода углеводородов С₂₊ за счет охлаждения дефлегматора редуцированным газом дефлегмации и исключения образования факельных газов.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей входной сепаратор, блок низкотемпературной конденсации с редуцирующими устройствами, содержащий первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор с теплообменной секцией, соединенный линией подачи газа дефлегмации, оснащенной редуцирующем устройством, с низкотемпературным сепаратором, оснащенным линией вывода подготовленного газа, а также блок стабилизации конденсата, особенность заключается в том, что по меньшей мере одно из редуцирующих устройств выполнено в виде детандера, на линии подачи газа дефлегмации после редуцирующего устройства расположен сепаратор, соединенный с низкотемпературным сепаратором линией подачи остатка, на которой расположена теплообменная секция дефлегматора, а с блоком получения СПГ - линией подачи газа сепарации, к которой примыкает линия подачи его части в линию подачи остатка, при этом линия вывода газа низкотемпературной сепарации непосредственно соединена с первым рекуперационным теплообменником, линии вывода конденсата из входного сепаратора и дефлегматора с редуцирующими устройствами, а также линия вывода конденсата низкотемпературной сепарации соединены с выветривателем, соединенным с низкотемпературным сепаратором линией подачи газа выветривания, а со вторым рекуперационным теплообменником - линией подачи выветренного конденсата, на которой затем в качестве блока стабилизации установлен деметанизатор, соединенный с низкотемпературным сепаратором линией подачи метансодержащего газа, а с узлом дебутанизации, оснащенным линиями вывода продуктов - линией подачи широкой фракции легких углеводородов, кроме того, блок получения СПГ включает последовательно расположенные на линии подачи газа сепарации узел очистки от углекислоты, первый компрессор, первый холодильник, узел осушки, второй холодильник, рекуперационный теплообменник, детандер, и сепаратор СПГ с линией вывода СПГ и линией подачи обратного газа в линию вывода подготовленного газа, на которой расположены рекуперационный теплообменник и второй компрессор, при этом первый холодильник оснащен линиями ввода/вывода внешнего хладоагента, а второй - линиями ввода/вывода части газа низкотемпературной сепарации или части выветренного конденсата в качестве хладоагента, а первый и второй компрессоры соединены с детандером блока получения СПГ и по меньшей мере с одним из детандеров блока низкотемпературной конденсации посредством кинематической или электрической связи.

Кинематическое соединение между компрессором и детандером осуществляют, например, путем их размещения на одном валу, а электрическое соединение - путем оборудования детандеров электрогенераторами, питающими электроприводы компрессоров. Узел дебутанизации, в зависимости от требуемого ассортимента жидких продуктов, может включать деэтанизатор или деэтанизатор с дебутанизатором. В качестве продуктов могут выводиться: широкая фракция легких углеводородов, этан-бутановая фракция, этановая фракция, пропан-бутановая фракция и стабильный газовый конденсат. При получении в качестве продуктов пропан-бутановой фракции и стабильного газового конденсата узел дебутанизации может быть соединен линией вывода этансодержащего газа с линией вывода подготовленного газа. Деметанизатор, деэтанизатор и дебутанизатор могут быть выполнены в виде ректификационных колонн. По меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, остальные могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. Узлы осушки и очистки газа от углекислоты могут представлять собой, например, адсорбционные установки. В качестве внешнего хладагента может быть использован, например, атмосферный воздух или охлаждающая вода. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Выполнение по меньшей мере одного из редуцирующих устройств блока низкотемпературной конденсации в виде детандера, связанного с компрессорами блока получения СПГ, а также оснащение второго холодильника блока получения СПГ линиями ввода/вывода части газа низкотемпературной сепарации или части выветренного конденсата в качестве хладоагента, позволяет получать СПГ за счет энергии сырого газа, отбираемой при его редуцировании, а также холода технологических потоков.

Повышение выхода углеводородов С₂₊ достигается за счет понижения температуры верха дефлегматора путем соединения сепаратора редуцированного газа дефлегмации, имеющего наиболее низкую температуру, с теплообменной секцией дефлегматора, а также путем исключения образования факельных газов за счет размещения на линии подачи выветренного конденсата в качестве блока стабилизации деметанизатора, соединенного с низкотемпературным сепаратором линией подачи метансодержащего газа, и узла дебутанизации, оснащенного линиями вывода продуктов, содержащих тяжелые углеводороды.

Установка включает входной сепаратор 1, блок низкотемпературной конденсации в составе дефлегматора 2 с сепаратором 3, низкотемпературного сепаратора 4, выветривателя 5, деметанизатора 6, узла дебутанизации 7, рекуперационных теплообменников 8 и 9 (второй вариант расположения показан пунктиром), редуцирующих устройств 10-13 (условно показаны детандеры), а также блок получения СПГ в составе узлов очистки от углекислоты 14 и осушки 15, первого 16 и второго 17 компрессоров, первого 18 и второго 19 холодильников, рекуперационного теплообменника 20, детандера 21 и сепаратора СПГ 22.

При работе установки (фиг. 1) сырой газ, подаваемый по линии 23, охлаждают в теплообменнике 9, разделяют в сепараторе 1 на конденсат, выводимый по линии 24, и газ, который по линии 25, после охлаждения в теплообменнике 8 и редуцирования с помощью устройства 10, направляют в дефлегматор 2, из которого по линии 26 выводят конденсат, а по линии 27 - газ дефлегмации, который редуцируют с помощью устройства 11 и разделяют в сепараторе 3 на остаток, выводимый по линии 28 и газ сепарации, часть которого подают в узел 14, а часть по линии 29 подают на смешение с остатком. Полученную смесь направляют в качестве хладоагента в теплообменную секцию дефлегматора 2, и далее в сепаратор 4, из которого по линии 30 выводят конденсат, а по линии 31, после нагрева в теплообменнике 8 и смешения с обратным газом, подаваемым по линии 32, выводят подготовленный газ по линии 33. Конденсаты, подаваемые по линиям 24 и 26, редуцируют с помощью устройств 13 и 12, соответственно, и совместно с конденсатом, подаваемым по линии 30, разделяют в выветривателе 5 на газ, возвращаемый по линии 34 в сепаратор 4, и выветренный конденсат, который по линии 35, после нагрева в теплообменнике 9, расположенном в одном из двух возможных положений, подают в деметанизатор 6, где разделяют на метансодержащий газ, подаваемый в сепаратор 4 по линии 36, и широкую фракцию легких углеводородов С₂₊, которую по линии 37 направляют в узел дебутанизации 7 для разделения на продукты, выводимые по линиям 38. Этансодержащий газ при этом может быть направлен по линии 39 в линию подготовленного газа 33 (показано пунктиром). Часть газа сепарации, выводимую по линии 40, очищают от углекислого газа в узле 14, сжимают компрессором 16, охлаждают в холодильнике 18, осушают в узле 15, доохлаждают в холодильнике 19 и теплообменнике 20, редуцируют в детандере 21 и разделяют в сепараторе 22 на СПГ, выводимый по линии 41, и обратный газ, выводимый по линии 32, который нагревают в теплообменнике 20 и с помощью компрессора 17 подают в линию 33. Связь компрессоров и детандеров показана штрих-пунктиром. Линии подачи ингибитора гидратообразования (метанола) и вывода отработанного водометанольного раствора условно не показаны.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет получить СПГ, увеличить выход углеводородов С₂₊ и может найти применение в газовой промышленности.

Установка низкотемпературной дефлегмации с сепарацией - НТДС для комплексной подготовки газа и получения сжиженного природного газа - СПГ, включающая входной сепаратор, блок низкотемпературной конденсации с редуцирующими устройствами, содержащий первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор с теплообменной секцией, соединенный линией подачи газа дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с низкотемпературным сепаратором, оснащенным линией вывода подготовленного газа, а также блок стабилизации конденсата, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно из редуцирующих устройств выполнено в виде детандера, на линии подачи газа дефлегмации после редуцирующего устройства расположен сепаратор, соединенный с низкотемпературным сепаратором линией подачи остатка, на которой расположена теплообменная секция дефлегматора, а с блоком получения СПГ - линией подачи газа сепарации, к которой примыкает линия подачи его части в линию подачи остатка, при этом линия вывода газа низкотемпературной сепарации непосредственно соединена с первым рекуперационным теплообменником, линии вывода конденсата из входного сепаратора и дефлегматора - с редуцирующими устройствами, а также линия вывода конденсата низкотемпературной сепарации соединена с выветривателем, соединенным с низкотемпературным сепаратором линией подачи газа выветривания, а со вторым рекуперационным теплообменником - линией подачи выветренного конденсата, на которой затем в качестве блока стабилизации установлен деметанизатор, соединенный с низкотемпературным сепаратором линией подачи метансодержащего газа, а с узлом дебутанизации, оснащенным линиями вывода продуктов, - линией подачи широкой фракции легких углеводородов, кроме того, блок получения СПГ включает последовательно расположенные на линии подачи газа сепарации узел очистки от углекислоты, первый компрессор, первый холодильник, узел осушки, второй холодильник, рекуперационный теплообменник, детандер и сепаратор СПГ с линией вывода СПГ и линией подачи обратного газа в линию вывода подготовленного газа, на которой расположены рекуперационный теплообменник и второй компрессор, при этом первый холодильник оснащен линиями ввода/вывода внешнего хладагента, а второй - линиями ввода/вывода части газа низкотемпературной сепарации или части выветренного конденсата в качестве хладагента, а первый и второй компрессоры соединены с детандером блока получения СПГ и по меньшей мере с одним из детандеров блока низкотемпературной конденсации посредством кинематической или электрической связи.