Установка для получения углеводородов из газовой смеси

Авторы патента:

F25J3/02 - ректификацией, т.е. путем непрерывного обмена тепла и материала между потоком пара и потоком жидкости (F25J 3/08 имеет преимущество)

C10G5/06 - охлаждением и(или) сжатием

Владельцы патента RU 2739754:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

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. Изобретение касается установки для получения углеводородов из газовой смеси, которая включает расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также холодильную машину, сепаратор и редуцирующие устройства. Фракционирующая колонна оснащена верхней и нижней тепломассообменными секциями 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 сепаратор, оснащенный линией вывода сжиженного природного газа и линией вывода газа сепарации через рекуперативный теплообменник в качестве товарного газа, соединенной с линией подачи сырьевого газа, кроме того, верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, верхняя тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник, а нижняя тепломассообменная секция соединена с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладагента. Технический результат - упрощение установки и увеличение выхода фракции углеводородов C₁₊ в виде товарного газа и/или сжиженного природного газа. 1 ил.

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) и холодильную машину для охлаждения верха колонны выделения гелиевого концентрата, 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 вырабатываемой метановой фракции (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 C₁₊ в виде товарного газа и/или сжиженного природного газа.

Техническим результатом 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 (и регулируемой) температуре, гарантирующей ее соответствие требованиям норм по калорийности топливного газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также холодильную машину, сепаратор и редуцирующие устройства, особенность заключается в том, что фракционирующая колонна оснащена верхней и нижней тепломассообменными секциями 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 через рекуперативный теплообменник в качестве товарного газа, соединенной с линией подачи сырьевого газа, кроме того, верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, верхняя тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник, а нижняя тепломассообменная секция соединена с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладоагента.

Холодильная машина может быть выполнена компрессионной и, например, с многокомпонентным хладоагентом. Рекуперативный теплообменник выполнен многопоточным и может быть соединен с дополнительной 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, он может быть соединен с посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств с компрессором холодильной машины, соединенной с нижней тепломассообменной секцией. Также детандер(ы) может(гут) быть соединен(ы) с компрессором дополнительной холодильной машины, соединенной аналогичным образом 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 с более 20 до шести единиц упрощает установку. Оснащение укрепляющей части фракционирующей колонны тепломассообменными секциями, охлаждаемыми технологическим потоком и хладоагентом, подаваемым из холодильной машины, позволяет поддерживать температуру верха колонны на уровне, обеспечивающем заданную степень потерь метана со смесью неконденсируемых газов, что позволяет получать углеводороды с высоким выходом. Оснащение отгонной части фракционирующей колонны нагревателем, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, позволяет нагреть сырьевым газом, без ввода внешнего тепла, выводимую из куба колонны фракцию углеводородов C₁₊ до температуры, достаточной для отпарки азота и других более легких газов, и получить товарный газ или сжиженный природный газ нормативного качества.

Установка показана на чертеже и включает рекуперативный теплообменник 1, полную фракционирующую колонну 2 с двумя тепломассообменными секциями в укрепляющей части и с нагревателем в отгонной части, а также холодильную машину 3, два редуцирующих устройства 4 и 5 и сепаратор 6.

При работе установки осушенный и очищенный от кислых компонентов сырьевой газ, содержащий, например, 8% об. углеводородов C₁₊, поступающий по линии 7 с давлением 2-3 МПа, разделяют на два потока, первый поток по байпасной линии 8 направляют в качестве теплоносителя в нагреватель колонны 2, затем смешивают со вторым потоком, предварительно охлажденным в теплообменнике 1 и с температурой минус 145 - минус 150°С подают в среднюю часть колонны 2. С низа колонны 2 по линии 9 выводят фракцию углеводородов C₁₊, редуцируют ее с помощью устройства 5, например, редуцирующего вентиля, до, например, 0,2-1,2 МПа и разделяют в сепараторе 6 на сжиженный природный газ, выводимый по линии 10 в качестве товарного продукта или сырья для дальнейшей переработки, и газ сепарации, который выводят из сепаратора 6 по линии 11, нагревают в теплообменнике 1 и выводят с установки в качестве товарного газа с низшей теплотой сгорания не менее 31,8 МДж/м³ или сырья для дальнейшей переработки. При необходимости снизить или исключить вывод товарного газа, по меньшей мере часть газа сепарации после теплообменника 1 рециркулируют, подавая из линии 11 в линию 7 по линии 12, например, с помощью компрессора (условно не показан). С верха колонны 2 по линии 13 отбирают смесь неконденсируемых газов (например, азота, кислорода, водорода и инертных газов), содержащую, преимущественно не более 1% мол. метана, редуцируют ее с помощью устройства 4, например, редуцирующего вентиля, до 0,1 - 2,0 МПа 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 сырья для дальнейшей переработки. Нижнюю тепломассообменную секцию колонны 2 охлаждают с помощью холодильной машины 3, вводя/выводя хладоагент по линиям 14. Для регулирования выхода сжиженного природного газа часть фракции углеводородов C₁₊ или часть сжиженного природного газа может быть направлена по байпасным линиям 15 или 16, соответственно (показано пунктиром).

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.

Установка для получения углеводородов из газовой смеси, включающая расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также холодильную машину, сепаратор и редуцирующие устройства, отличающаяся тем, что фракционирующая колонна оснащена верхней и нижней тепломассообменными секциями 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 сепаратор, оснащенный линией вывода сжиженного природного газа и линией вывода газа сепарации через рекуперативный теплообменник в качестве товарного газа, соединенной с линией подачи сырьевого газа, кроме того, верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, верхняя тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник, а нижняя тепломассообменная секция соединена с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладагента.

Изобретение относится к способу и системе получения потока тощего метансодержащего газа (22). Поток углеводородного сырья (10) подают в сепаратор (100).

Способ и система для получения потока тощего метансодержащего газа // 2731351

Установка низкотемпературной дефлегмации с ректификацией нтдр для комплексной подготовки газа и выработки спг // 2730289

Предложена установка низкотемпературной дефлегмации с ректификацией НТДР для комплексной подготовки газа и выработки 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 природного газа, а также блок стабилизации конденсата, где в качестве низкотемпературного сепаратора установлен деметанизатор с линией подачи деметанизированного конденсата и линией вывода подготовленного природного газа, оснащенной первым рекуперационным теплообменником, по меньшей мере одно из редуцирующих устройств выполнено в виде детандера, на линии подачи газа дефлегмации после редуцирующего устройства расположен сепаратор, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка сепарации, 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 сепарации, при этом линии вывода конденсатов из входного сепаратора и дефлегматора с редуцирующими устройствами, а также линия подачи первой части деметанизированного конденсата, нагретого во втором рекуперационном теплообменнике, соединены с деметанизатором, а на линии подачи второй его части в качестве блока стабилизации установлен узел дебутанизации, оснащенный линиями вывода продуктов, кроме того, блок получения СПГ включает последовательно расположенные на линии подачи газа сепарации узел очистки от углекислоты, первый рекуперационный теплообменник, первый компрессор, холодильник с линиями ввода/вывода внешнего хладоагента, узел осушки, первый и второй рекуперационные теплообменники, детандер и сепаратор с линией вывода СПГ и линией подачи обратного газа в линию вывода подготовленного природного газа, на которой расположены второй рекуперационный теплообменник и второй компрессор, 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.

Установка деэтанизации магистрального газа по технологии нтдр (варианты) // 2727505

Изобретение относится к двум вариантам установки низкотемпературной дефлегмации с ректификацией. По одному из вариантов объектом является установка деэтанизации магистрального газа по технологии низкотемпературной дефлегмации с ректификацией НТДР с линиями газа высокого и низкого давления, включающая блок осушки, рекуперационный теплообменник, детандеры, соединенные с компрессором посредством кинематической или электрической связи, дефлегматор, оснащенный линиями вывода флегмы и газа дефлегмации с детандером, сепаратор с линиями подачи газа низкого давления, широкой фракции легких углеводородов, а также метансодержащего газа из блока фракционирования, отличающаяся тем, что в качестве сепаратора установлен деметанизатор, соединенный с дефлегматором линией подачи флегмы, оснащенной редуцирующим устройством, линия вывода газа дефлегмации соединена с линией подачи газа низкого давления, линия подачи широкой фракции легких углеводородов соединена со вторым рекуперационным теплообменником, размещенным на байпасной линии рекуперационного теплообменника после компрессионной холодильной машины, при этом линия подачи широкой фракции легких углеводородов после второго рекуперационного теплообменника соединена с деметанизатором.

Установка комплексной безотходной подготовки газа нтдр // 2727503

Предложена установка комплексной безотходной подготовки газа по технологии низкотемпературной дефлегмации с ректификацией НТДР, включающая входной сепаратор, первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор с теплообменной секцией, оснащенный линией подачи газа дефлегмации с редуцирующим устройством, сепаратор, оснащенный линией вывода подготовленного природного газа, а также блок фракционирования.

Установка нтдр для выделения углеводородов с2+ из магистрального газа (варианты) // 2727501

Предложена установка НТДР для выделения углеводородов С2+ из магистрального газа (варианты), где один из вариантов включает блок осушки, рекуперационный теплообменник, детандер, соединенный с компрессором кинематической или электрической связью, дефлегматор с линией подачи флегмы и линией подачи газа дефлегмации, оборудованной редуцирующим устройством, сепаратор, оснащенный линиями вывода деэтанизированного газа и конденсата, а также линией подачи метансодержащего газа из блока фракционирования, где на линии магистрального газа после рекуперационного теплообменника установлены первый и второй промежуточные сепараторы с редуцирующим устройством между ними и дефлегматор, в качестве сепаратора установлен деметанизатор, оснащенный линией подачи деметанизированного конденсата в блок фракционирования и линией вывода деэтанизированного газа с теплообменной секцией дефлегматора и первым рекуперационным теплообменником, на байпасе которого установлен узел охлаждения, включающий второй рекуперационный теплообменник и компрессор, кроме того, деметанизатор соединен с первым и вторым промежуточными сепараторами и дефлегматором линиями подачи конденсатов с редуцирующими устройствами, а со вторым рекуперационным теплообменником - линиями ввода/вывода циркуляционного орошения, при этом по меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, а линия подачи газа дефлегмации соединена с линией вывода деэтанизированного газа.

Система подвода тепла в ректификационную колонну (варианты) // 2725305

Изобретение относится к системе подвода тепла в ректификационную колонну и может найти применение в нефтегазоперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Система подвода тепла в ректификационную колонну (варианты) // 2725305

Ректификационная установка для разделения изотопов // 2723844

Изобретение относится к ректификационной установке для разделения изотопов и может быть использовано в технологических процессах разделения изотопов водорода, кислорода, бора (10В и 11В) и азота (15N).

Установка для редуцирования природного газа и выработки газомоторных топлив // 2721347

Изобретение относится к оборудованию для получения газа низкого давления и газомоторных топлив и может быть использовано в газовой промышленности. На линии газа высокого давления установки установлена фракционирующая колонна, верхняя часть которой с линией вывода сухого отбензиненного газа оснащена тепломассообменной секцией, соединенной линией газа низкого давления с рекуперативным теплообменником и сепаратором СПГ.

Способ утилизации валанжинского газа выветривания с буферных разделителей насыщенного метанола // 2735208

Изобретение относится к обработке углеводородного газа с использованием низкотемпературного процесса и может быть использовано в процессах промысловой подготовки к транспорту продукции газоконденсатных месторождений.