Установка производства газомоторных топлив из природного газа (варианты)

Изобретение относится к устройствам для сжижения газа за счет использования перепада давления и может быть использовано в газовой промышленности. Предложено два варианта установки. Первый вариант включает блок адсорбционной осушки, испаритель, компрессор, конденсатор и редуцирующее устройство внешнего контура охлаждения, рекуперационный теплообменник, первый и второй детандеры, дефлегматор и блок фракционирования. Второй вариант взамен внешнего контура охлаждения включает компрессор, холодильник и детандер. При работе установки в первом варианте газ высокого давления осушают и параллельно охлаждают в испарителе и в рекуперационном теплообменнике, редуцируют в первом детандере и подвергают дефлегмации за счет охлаждения газом низкого давления, который затем нагревают в рекуперационном теплообменнике, смешивают с газом регенерации и выводят с установки. При циркуляции во внешнем контуре хладоагент после нагрева в испарителе сжимают компрессором, приводимым в движение детандерами, охлаждают в конденсаторе и редуцируют. Полученный в дефлегматоре газ редуцируют во втором детандере и затем совместно с газом фракционирования подают в дефлегматор в качестве газа низкого давления. Из низа дефлегматора флегму подают на фракционирование с получением сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции. Во втором варианте газ высокого давления разделяют на два потока, первый охлаждают в рекуперационном теплообменнике, а второй сжимают с помощью компрессора, приводимого в движение детандерами, охлаждают в холодильнике и редуцируют с помощью третьего детандера. Техническим результатом является увеличение выхода газомоторных топлив. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для получения газомоторных топлив за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами и может быть использовано в газовой промышленности.

Известен способ сжижения природного газа (СПГ) и установка для его реализации (варианты) [RU 2438081, опубл. 27.12.2011 г., МПК F25J 1/00], включающая в одном из вариантов линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа с блоком осушки, предварительным теплообменником и детандером, соединенную с линией обратного газа с образованием линии газа низкого давления с предварительным и основным теплообменниками. Линия продукционного газа оснащена компрессором, кинематически связанным с детандером, блоками осушки и очистки, а также предварительным и основным теплообменниками, дроссельным вентилем и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ.

Недостатком известной установки является низкий выход СПГ.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ производства сжиженного природного газа и комплекс для его реализации [RU 2541360, опубл. 10.02.2015 г., МПК F25J 1/00], который включает расположенные на линии газа высокого давления блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, компрессор и холодильник, расположенные на линии продукционного газа блок очистки от углекислоты, предварительный и основной (рекуперационный) теплообменники, дроссель (редуцирующее устройство), сепаратор и хранилище для СПГ с криогенным насосом, а также детандер технологического газа.

Недостатком известного комплекса является низкий выход СПГ из-за термодинамической неэффективности использования энергии редуцирования технологического газа для сжатия всего газа высокого давления, а также из-за установки дросселя в качестве редуцирующего устройства. Кроме того, в качестве газомоторного топлива вырабатывается только СПГ.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение ассортимента и увеличение выхода газомоторных топлив.

Техническим результатом является увеличение выхода газомоторных топлив за счет использования в качестве редуцирующих устройств детандеров, кинематически или электрически связанных с компрессором хладоагента, что позволяет дополнительно охладить газ высокого давления. Расширение ассортимента газомоторных топлив достигается за счет оснащения установки блоком фракционирования для получения СПГ и пропан-бутановой фракции.

Предложено два варианта установки, в первом из которых установлен компрессор хладоагента внешнего цикла охлаждения, а во втором установлен компрессор части газа высокого давления, используемой в качестве хладоагента смешения.

Указанный технический результат достигается тем, что в первом варианте предлагаемой установки, включающей выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления, на которой установлен блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, холодильник, детандер, рекуперационный теплообменник и редуцирующее устройство и сепаратор, особенность заключается в том, что на линии газа высокого давления после блока осушки параллельно установлены испаритель внешнего контура охлаждения в качестве холодильника и рекуперационный теплообменник с выходной линией газа низкого давления, а также первый детандер и дефлегматор в качестве сепаратора, соединенный с рекуперационным теплообменником линией подачи газа низкого давления, оснащенный линией ввода газа низкого давления, которую образует линия подачи газа фракционирования после примыкания линии подачи газа дефлегмации из дефлегматора, на которой установлен второй детандер, кроме того, дефлегматор оснащен линией подачи флегмы в блок фракционирования, оборудованный линиями вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции и подачи газа фракционирования, при этом внешний контур охлаждения включает размещенные на линии циркулирующего хладоагента испаритель, конденсатор, редуцирующее устройство и компрессор, кинематически и/или электрически связанный с детандерами.

Второй вариант установки отличается отсутствием внешнего контура охлаждения и расположением на линии газа высокого давления параллельно рекуперационному теплообменнику холодильника, третьего детандера и компрессора. В этом случае часть газа высокого давления является хладоагентом смешения.

На байпасе установки может быть расположена газораспределительная станция. Установка может быть оборудована приборами коммерческого учета газа и жидких продуктов. При высоком содержании углекислого газа и низком содержании тяжелых углеводородов в газе высокого давления целесообразно оснастить установку блоком очистки газа от углекислоты, например, адсорбционного типа.

Установка оборудована блоком осушки с регенерируемым адсорбентом и подачей газа регенерации в линию вывода газа низкого давления. В качестве продувочного газа может быть использована, например, часть нагретого газа низкого давления. Блок фракционирования может быть выполнен, например, в виде ректификационной колонны. В качестве редуцирующего устройства внешнего контура охлаждения могут быть установлены редуцирующий вентиль или вихревая труба или детандер. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Размещение компрессора внешнего контура охлаждения на линии циркулирующего хладоагента (первый вариант) или компрессора на линии газа высокого давления (второй вариант), кинематически и/или электрически связанного со всеми детандерами, позволяет использовать механическую энергию редуцирования технологических потоков для дополнительного охлаждения газа за счет выведения с помощью холодильника из установки в окружающую среду тепла, выделяющегося при сжатии, что увеличивает выход газомоторных топлив, так же, как и замена дросселя детандером. Оснащение установки блоком фракционирования позволяет получить сжиженный природный газ и пропан-бутановую фракцию и расширить ассортимент газомоторных топлив.

Установка в первом варианте включает блок адсорбционной осушки 1, испаритель 2, компрессор 3, конденсатор 4 и редуцирующее устройство 5 внешнего контура охлаждения, рекуперационный теплообменник 6, детандеры 7 и 8, дефлегматор 9 и блок фракционирования 10. Второй вариант установки взамен оборудования внешнего контура охлаждения включает компрессор 11, холодильник 12 и детандер 13. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 14, а на байпасе установки может быть установлена газораспределительная станция 15 (показано пунктиром).

При работе первого варианта установки (фиг. 1) природный газ, поступающий по линии 16 из трубопровода высокого давления, осушают в блоке 1, подавая для регенерации адсорбента продувочный газ по линии 17, и разделяют на два потока, первый поток охлаждают в испарителе 2 хладоагентом внешнего контура охлаждения, циркулирующим по линии 18, а второй поток охлаждают в теплообменнике 6, охлажденные потоки объединяют, редуцируют с помощью детандера 7 и направляют в нижнюю часть дефлегматора 9, где подвергают дефлегмации за счет противоточного охлаждения подаваемым по линии 19 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 6, смешивают с газом регенерации, подаваемым из блока 1 по линии 20, и выводят с установки по линии 21. При циркуляции во внешнем контуре охлаждения хладоагент после нагрева в испарителе 2 сжимают компрессором 3, приводимым в движение детандерами 7, 8 и, возможно, 5 с помощью кинематической и/или электрической связи, охлаждают в конденсаторе 4 и редуцируют в устройстве 5 (условно показан детандер). Полученный в дефлегматоре 9 газ дефлегмации по линии 22 подают в детандер 8, где редуцируют и затем совместно с газом фракционирования, направляемым по линии 23 из блока 10, по линии 19 подают в дефлегматор 9 в качестве газа низкого давления. Из низа дефлегматора 9 по линии 24 флегму подают в блок 10, где подвергают фракционированию с получением сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции, выводимых по линиям 25 и 26, соответственно.

Работа второго варианта (фиг. 2) отличается тем, что газ высокого давления разделяют на два потока, первый охлаждают в рекуперационном теплообменнике 6, а второй сжимают с помощью компрессора 11, приводимого в движение детандерами 7, 8 и 13 с помощью кинематической и/или электрической связи, охлаждают в холодильнике 12 и редуцируют с помощью детандера 13. При необходимости в обоих вариантах установки объединенный газовый поток очищают от углекислого газа в блоке 14 (условно пунктиром показано расположение блока 14 перед детандером 7).

Таким образом, предлагаемый комплекс позволяет расширить ассортимент и увеличить выход газомоторных топлив и может найти применение в газовой промышленности.

1. Установка производства газомоторных топлив из природного газа, включающая выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления, на которой установлен блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, холодильник, детандер, рекуперационный теплообменник, редуцирующее устройство и сепаратор, отличающаяся тем, что на линии газа высокого давления после блока осушки параллельно установлены испаритель внешнего контура охлаждения в качестве холодильника и рекуперационный теплообменник с выходной линией газа низкого давления, а также первый детандер и дефлегматор в качестве сепаратора, соединенный с рекуперационным теплообменником линией подачи газа низкого давления, оснащенный линией ввода газа низкого давления, которую образует линия подачи газа фракционирования после примыкания линии подачи газа дефлегмации из дефлегматора, на которой установлен второй детандер, кроме того, дефлегматор оснащен линией подачи флегмы в блок фракционирования, оборудованный линиями вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции и подачи газа фракционирования, при этом внешний контур охлаждения включает размещенные на линии циркулирующего хладоагента испаритель, конденсатор, редуцирующее устройство и компрессор, кинематически и/или электрически связанный с детандерами.

2. Установка производства газомоторных топлив из природного газа, включающая выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления, на которой установлен блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, холодильник, детандер, рекуперационный теплообменник, редуцирующее устройство и сепаратор, отличающаяся тем, что линия газа высокого давления разделена на две линии, на первой установлен рекуперационный теплообменник с выходной линией газа низкого давления, на второй, соединенной с первой, установлены компрессор, кинематически и/или электрически связанный с детандерами, холодильник и первый детандер, а после соединения двух линий - второй детандер и дефлегматор в качестве сепаратора, соединенный с рекуперационным теплообменником линией подачи газа низкого давления, оснащенный линией ввода газа низкого давления, которую образует линия подачи газа фракционирования после примыкания линии подачи газа дефлегмации из дефлегматора, на которой установлен третий детандер, кроме того, дефлегматор оснащен линией подачи флегмы в блок фракционирования, оборудованный линиями вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции и подачи газа фракционирования.