Установка для комплексной подготовки газа и получения сжиженного природного газа путем низкотемпературного фракционирования
Изобретение относится к оборудованию для промысловой подготовки природного газа с одновременным получением сжиженного природного газа (СПГ) и может быть использовано в газовой промышленности. Предложена установка, включающая входной и промежуточный сепараторы, рекуперативный теплообменник, фракционирующую колонну, теплообменник, компрессор, первый и второй холодильники, детандер, редуцирующие устройства, сепаратор СПГ и блок фракционирования. При работе установки сырой газ разделяют во входном сепараторе на углеводородный конденсат и газ, который разделяют на два потока, первый подают на охлаждение в нижнюю тепломассообменную секцию колонны, смешивают со вторым потоком, охлажденным в рекуперационном теплообменнике, разделяют в сепараторе на углеводородный конденсат и газ, который редуцируют и подают в колонну совместно с редуцированными углеводородными конденсатами. С низа колонны деметанизированный конденсат подают в блок фракционирования, из которого выводят жидкие продукты, при этом в блок в качестве хладоагента подают часть отбензиненного или технологического газа. С верха колонны выводят отбензиненный газ, разделяют его на поток технологического газа, который редуцируют в детандере и нагревают в первом холодильнике, и на поток продукционного газа, который нагревают в теплообменнике, сжимают, охлаждают во втором холодильнике, теплообменнике, первом холодильнике, редуцируют и разделяют на СПГ и газ, который смешивают с технологическим газом с образованием подготовленного газа, который в качестве хладоагента подают сначала в верхнюю теплообменную секцию колонны, затем в рекуперационный теплообменник и выводят. Технический результат - увеличение выхода углеводородов С2+, увеличение выхода СПГ, и исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода. 1 ил.
Изобретение относится к оборудованию для промысловой подготовки природного газа с одновременным получением сжиженного природного газа (СПГ) 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).
Недостатками данной установки являются низкий выход углеводородов С3+ из-за потерь с факельными газами и невозможность получения СПГ.
Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка НТДР для комплексной подготовки газа и получения СПГ и способ ее работы [RU 2688533, опубл. 21.05.2019 г., МПК B01D 3/40], при этом установка оснащена линиями сырого и подготовленного природного газа и в одном из вариантов включает входной сепаратор, установленные на линии газа входной сепарации первый и второй рекуперативные теплообменники, редуцирующее устройство и дефлегматор, оборудованный теплообменной (тепломассообменной) секцией, расположенной в верхней его части, оснащенный линией подачи газа дефлегмации, оборудованной редуцирующим устройством и тепломассообменной секцией, в деметанизатор, который соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком стабилизации (фракционирования), оснащенным линиями вывода продуктов, а линией вывода подготовленного газа - с первым рекуперативным теплообменником, а также соединен с дефлегматором и входным сепаратором линиями подачи углеводородных конденсатов с редуцирующими устройствами, а со вторым рекуперативным теплообменником - линиями ввода/вывода циркуляционного орошения, кроме того, деметанизатор оснащен линией вывода СПГ, расположенной выше линий ввода/вывода циркуляционного орошения, с узлом очистки от углекислого газа и компрессионной холодильной машиной. По меньшей мере одно из редуцирующих устройств может быть выполнено в виде детандера, соединенного с компрессором холодильной машины кинематической или электрической связью.
Недостатком известной установки является малый выход углеводородов С2+, из-за уноса с подготовленным газом вследствие недостаточно низкой температуры верха деметанизатора, малый выход СПГ, ограниченный расходом жидкой фазы, направляемой в деметанизатор в составе редуцированных потоков флегмы и газа дефлегмации, а также низкая энергетическая эффективность из-за необходимости использования сторонних источников низкотемпературного холода для разделения в блоке фракционирования деметанизированного конденсата.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода углеводородов С2+, увеличение выхода СПГ и исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода.
Техническим результатом является увеличение выхода углеводородов С2+ за счет установки взамен дефлегматора и деметанизатора полной фракционирующей колонны, охлаждаемой редуцированным подготовленным газом и обогреваемой газом входной сепарации. Увеличение выхода СПГ достигается путем установки на линии продукционного газа рекуперативного теплообменника и компрессора, соединенного с детандером(ами), что позволяет одновременно снизить температуру и повысить давление продукционного газа, за счет чего снизить температуру в сепараторе СПГ и устранить ограничения установки и способа по прототипу. Исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода достигается за счет использования в качестве хладоагента внутренних технологических потоков.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке с линиями сырого и подготовленного природного газа, линией вывода СПГ и редуцирующими устройствами, включающей входной и промежуточный сепараторы, установленные на линии газа входной сепарации рекуперативный теплообменник и фракционирующий аппарат, оснащенный тепломассообменной секцией, расположенной в верхней его части, соединенный со входным сепаратором линией подачи углеводородного конденсата, а также блок фракционирования с линией подачи деметанизированного конденсата, оснащенный линиями вывода продуктов, при этом по меньшей мере одно из редуцирующих устройств выполнено в виде детандера, соединенного с компрессором, особенность заключается в том, что в качестве фракционирующего аппарата установлена фракционирующая колонна, с верхней частью, оснащенной линией вывода отбензиненного газа, и нижней частью, соединенной со входным сепаратором и промежуточным сепаратором, расположенным на линии газа входной сепарации после рекуперативного теплообменника, линиями подачи углеводородных конденсатов с редуцирующими устройствами, оснащенной линией подачи деметанизированного конденсата и второй тепломассообменной секцией, расположенной на байпасе рекуперативного теплообменника, при этом на линии подачи газа промежуточным сепаратором и колонной также установлено редуцирующее устройство, а блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода части отбензиненного газа или части технологического газа в качестве хладоагента, кроме того, линия вывода отбензиненного газа разделена на линию технологического газа с детандером и первым холодильником, соединенную с линией газа сепарации с образованием линии подготовленного газа с верхней тепломассообменной секцией и рекуперативным теплообменником, и линию продукционного газа, на которой последовательно расположены теплообменник, компрессор, второй холодильник, теплообменник, первый холодильник, редуцирующее устройство и сепаратор СПГ, оснащенный линиями вывода СПГ и газа сепарации.
Для увеличения выхода СПГ рекуперативный теплообменник может быть выполнен многопоточным и соединенным с компрессионной холодильной машиной.
Блок фракционирования может быть выполнен, например, в виде 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. Детандер(ы), соединены с компрессором посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Установка полной фракционирующей колонны взамен дефлегматора и деметанизатора позволяет снизить потери углеводородов С2+ с верха деметанизатора вместе с подготовленным газом, непосредственно выводимым с установки, за счет более низкой температуры верха фракционирующей колонны, охлаждаемой редуцированным подготовленным газом, за счет чего повысить выход углеводородов С2+. Кроме того, обогрев газом высокого давления нижней части колонны позволяет осуществить фракционирование флегмы, образующейся в верхней части колонны за счет охлаждения редуцированным подготовленным газом, и получить деметанизированный конденсат с низким содержанием метана. За счет этого для разделения последнего достаточно технологического тепла внутренних технологических потоков, что позволяет исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода. Установка на линии продукционного газа рекуперативного теплообменника и компрессора, соединенного с детандером(ами), позволяет за счет энергии редуцирования технологического газа одновременно охладить продукционный газ и повысить его давление, за счет чего снизить температуру в сепараторе СПГ и увеличить выход СПГ.
Установка показана на прилагаемом чертеже и включает входной 1 и промежуточный 2 сепараторы, рекуперативный теплообменник 3, фракционирующую колонну 4 с верхней и нижней тепломассообменными секциями, теплообменник 5, компрессор 6, первый 7 и второй 8 холодильники, детандер 9, редуцирующие устройства 10-13, сепаратор СПГ 14 и блок фракционирования 15. Установка может быть дополнена блоком очистки от углекислого газа 16 и холодильной машиной 17 (показано пунктиром).
При работе установки сырой природный газ, поступающий по линии 18, разделяют в сепараторе 1 с получением углеводородного конденсата, выводимого по линии 19, и газа, выводимого по линии 20, который разделяют на два потока. Первый поток по линии 21 подают на охлаждение в нижнюю тепломассообменную секцию колонны 4, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 3, разделяют в сепараторе 2 с получением углеводородного конденсата, выводимого по линии 22, и газа, который подают в среднюю часть колонны 4 после редуцирования в устройстве 11, совместно с углеводородными конденсатами, подаваемыми в нижнюю часть колонны 4 по линиям 19 и 22 после редуцирования в устройствах 12 и 13, соответственно. С низа колонны 4 по линии 23 деметанизированный конденсат подают в блок 15, из которого по линиям 24 выводят жидкие продукты в заданном ассортименте, при этом по линиям 25 в качестве хладоагента вводят/выводят часть отбензиненного газа из линии 26 или часть технологического газа из линии 27. Нагретый хладоагент возвращают, соответственно, в линии 26 и 31. С верха колонны 4 по линии 26 выводят отбензиненный газ, разделяют его на поток технологического газа (линия 27), который редуцируют в детандере 9 и нагревают в холодильнике 7, и на поток продукционного газа (линия 28), который нагревают в теплообменнике 5, сжимают компрессором 6, охлаждают в холодильнике 8, теплообменнике 5, холодильнике 7, редуцируют с помощью устройства 10 и разделяют в сепараторе 14 на СПГ, выводимый по линии 29, и газ, выводимый по линии 30, который смешивают с технологическим газом с образованием подготовленного газа, который в качестве хладоагента подают по линии 31 сначала в верхнюю теплообменную секцию колонны 4, затем в теплообменник 3 и выводят. Связь компрессора с детандером(ами) показана штрих-пунктиром. Линии подачи ингибитора гидратообразования и вывода отработанного ингибитора образования условно не показаны.
При необходимости (показано пунктиром) продукционный газ очищают от углекислого газа в блоке 16 (расположение показано условно), в теплообменник 3 подают дополнительное количество холода с помощью холодильной машины 17, а по линии 32 из блока 15 в линию 31 выводят отходящий газ.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход углеводородов С2+ и СПГ, исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода и может найти применение в газовой промышленности.
Установка для комплексной подготовки газа и получения сжиженного природного газа (СПГ) путем низкотемпературного фракционирования с линиями сырого и подготовленного природного газа, линией вывода СПГ и редуцирующими устройствами, включающая входной и промежуточный сепараторы, установленные на линии газа входной сепарации рекуперативный теплообменник и фракционирующий аппарат, оснащенный тепломассообменной секцией, расположенной в верхней его части, соединенный с входным сепаратором линией подачи углеводородного конденсата, а также блок фракционирования с линией подачи деметанизированного конденсата, оснащенный линиями вывода продуктов, при этом по меньшей мере одно из редуцирующих устройств выполнено в виде детандера, соединенного с компрессором, отличающаяся тем, что в качестве фракционирующего аппарата установлена фракционирующая колонна с верхней частью, оснащенной линией вывода отбензиненного газа, и нижней частью, соединенной с входным сепаратором и промежуточным сепаратором, расположенным на линии газа входной сепарации после рекуперативного теплообменника, линиями подачи углеводородных конденсатов с редуцирующими устройствами, оснащенной линией подачи деметанизированного конденсата и второй тепломассообменной секцией, расположенной на байпасе рекуперативного теплообменника, при этом на линии подачи газа промежуточным сепаратором и колонной также установлено редуцирующее устройство, а блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода части отбензиненного газа или части технологического газа в качестве хладоагента, кроме того, линия вывода отбензиненного газа разделена на линию технологического газа с детандером и первым холодильником, соединенную с линией газа сепарации с образованием линии подготовленного газа с верхней тепломассообменной секцией и рекуперативным теплообменником, и линию продукционного газа, на которой последовательно расположены теплообменник, компрессор, второй холодильник, теплообменник, первый холодильник, редуцирующее устройство и сепаратор СПГ, оснащенный линиями вывода СПГ и газа сепарации.
