Установка подготовки попутного нефтяного газа с получением широкой фракции легких углеводородов (варианты)

Изобретение относится к способам промысловой подготовки углеводородных газов и может быть использовано в нефтяной промышленности для переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) с получением широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ). Установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ концевой сепараторной установки. На линиях расположены первая и вторая компрессорные станции соответственно. До первой компрессорной станции расположено примыкание линии подачи газа стабилизации, а после нее - примыкание линии подачи газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а также рекуперативный теплообменник и первый сепаратор. Первый сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположен дефлегматор с внешним источником холода. Дефлегматор оснащен линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией подачи газа дефлегмации. На линии подачи газа дефлегмации расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода сухого отбензиненного газа. Второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством. После второго сепаратора расположены примыкания линий подачи редуцированных остатков из первого сепаратора и флегмы, а также трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации. Трехфазный сепаратор оснащен линиями вывода отработанного ингибитора гидратообразования, ШФЛУ и подачи газа стабилизации с редуцирующим устройством. В вариантах 3 и 4 установки верхняя часть дефлегматора оборудована тепломассообменной секцией. В вариантах 2 и 4 установки рекуперативный теплообменник расположен после первого сепаратора. Технический результат: уменьшение металлоемкости и снижение энергозатрат. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способам промысловой подготовки углеводородных газов и может быть использовано в нефтяной промышленности для переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) с получением широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) и сухого отбензиненного газа (СОГ).

Известен способ подготовки углеводородного газа [RU 2524790, опубл. 10.08.2014 г., МПК F25J 3/00], осуществляемый на установке, включающей компрессор, отпарную колонну с линией вывода конденсата (ШФЛУ), нагреваемую сжатым газом, дефлегматор с линией вывода подготовленного газа (СОГ), охлаждаемый с помощью стороннего источника холода, соединенные линиями подачи нестабильного конденсата и смеси охлажденного сжатого газа с газом стабилизации.

Недостатками известных способа и установки являются низкий выход и низкое качество подготовленного газа из-за высокого содержания в нем тяжелых компонентов газа и низкое качество ШФЛУ из-за высокого содержания в нем легких компонентов газа.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению способ подготовки попутного нефтяного газа [RU 2593571, опубл. 10.08.2016 г., МПК F25J 3/06], осуществляемый на установке, включающей компрессорную станцию первой ступени, оснащенную оборудованием для охлаждения сжатого газа в условиях дефлегмации (дефлегматор с внешним источником холода) и стабилизации флегмы (устройство для стабилизации) за счет нагрева сжатым газом, соединенную линией подачи стабилизированной флегмы, оснащенной редуцирующим устройством, с сепаратором, соединенным с линией подачи ПНГ линией подачи газа выветривания (газа сепарации) и оборудованным линией вывода ШФЛУ (остатка сепарации). Компрессорная станция первой ступени соединена линией подачи сжатого газа с компрессорной станцией второй ступени, оснащенной оборудованием для охлаждения сжатого газа в условиях дефлегмации (дефлегматор с внешним источником холода), а также линиями вывода пропан-бутановой фракции и подготовленного газа (СОГ). Перед компрессорными станциям могут быть расположены блоки осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов.

Недостатками данных способа и установки являются большие энергозатраты на сжатие ПНГ из-за подачи его на подготовку одним потоком (ПНГ, получаемый на разных ступенях подготовки нефти имеет разный состав, температуру и давление) и на охлаждение сжатого газа из-за отсутствия системы рекуперации холода СОГ.

Задача изобретения - снижение энергозатрат.

Техническим результатом во всех предложенных вариантах установки является снижение энергозатрат на сжатие ПНГ путем раздельной установки компрессорных станций на двух потоках (линиях подачи) ПНГ: линии подачи ПНГ с первых ступеней сепарации установки подготовки нефти и ПНГ из концевой сепарационной установки (КСУ), а также снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа за счет оснащения установки системой рекуперации холода СОГ.

Предложено четыре варианты установки, отличающихся аппаратурным оформлением системы рекуперации холода СОГ, которая во всех вариантах включает рекуперативный теплообменник, а в третьем и четвертом вариантах дополнительно включает тепломассообменную секцию дефлегматора (фиг. 1-4).

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известной установке, включающей компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, особенностью является то, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ - на которых расположены первая и вторая компрессорные станции, соответственно, при этом до первой компрессорной станции расположено примыкание линии подачи газа стабилизации, а после нее - примыкание линии подачи газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а также рекуперативный теплообменник и первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположен дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией подачи газа дефлегмации, на которой расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством, после которого расположены примыкания линий подачи редуцированных остатков из первого сепаратора и флегмы, а также трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линиями вывода отработанного ингибитора гидратообразования, ШФЛУ и подачи газа стабилизации с редуцирующим устройством.

Второй и четвертый варианты отличаются размещением рекуперативного теплообменника после первого сепаратора. Третий и четвертый варианты отличаются оснащением верхней части дефлегматора тепломассообменной секцией, расположенной на линии редуцированного газа дефлегмации.

Оптимальное место подачи ингибитора гидратообразования по высоте дефлегматора зависит от летучести применяемого ингибитора и температуры на верху дефлегматора и определяется в каждом конкретном случае, исходя из минимизации расхода ингибитора. Перед рекуперационным теплообменником при необходимости может быть расположена дополнительная линия подачи ингибитора гидратообразования. При подготовке сернистого газа после сепаратора, в области максимального давления газа, может быть размещен блок очистки газа, например, с оборудованием для абсорбционной очистки от сероводорода селективными абсорбентами, известными из уровня техники. Компрессорная станция включает компрессоры и вспомогательные системы сепарации и охлаждения. В качестве внешнего источника холода установлена, например, холодильная машина. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Снижение энергозатрат на сжатие ПНГ достигается путем установки компрессорных станций на двух потоках (линиях подачи) ПНГ: линии подачи ПНГ с первых ступеней сепарации установки подготовки нефти с давлением 0,45-0,55 МПа и ПНГ из КСУ с давлением 0,0-0,005 МПа, что происходит за счет возможности оптимизации исполнения компрессорного оборудования для сжатия газов с разными начальными давлениями.

Снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа достигается за счет оснащения установки системой рекуперации холода СОГ, что позволяет выводить с установки СОГ с более высокой температурой, возвращая соответствующее количество холода в технологический процесс, и за счет этого соответственно уменьшить мощность стороннего источника холода (холодильной машины).

Предлагаемая установка во всех вариантах включает компрессорные станции 1 и 2, рекуперативный теплообменник 3, сепараторы 4 и 5, трехфазный сепаратор 6, дефлегматор 7 с внешним источником холода 8, а также редуцирующие устройства 9-12. В вариантах 3 и 4 верхняя часть дефлегматора оборудована тепломассообменной секцией 13, а на линии подачи газа дефлегмации установлено редуцирующее устройство 14. Блок очистки газа 15 (показан пунктиром) может быть установлен при подготовке сернистого ПНГ.

При работе первого варианта установки ПНГ первых ступеней сепарации, подаваемый по линии 16, смешивают с газом стабилизации, подаваемым по линии 17, сжимают в компрессорной 1, смешивают с газом сепарации, подаваемым по линии 18, охлаждают в теплообменнике 3 и разделяют в сепараторе 4 на остаток, выводимый по линии 19, и газ, который совместно с ингибитором гидратообразования, вводимым по линии 20, подают в низ дефлегматора 7, верх которого охлаждают хладоагентом, подаваемым из источника холода 8. С верха дефлегматора 7 по линии 21 выводят газ дефлегмации, нагревают его в теплообменнике 3 и выводят по линии 22 в качестве СОГ, а с низа дефлегматора 8 по линии 23 выводят флегму. ПНГ КСУ, подаваемый по линии 24, сжимают в компрессорной 2 и разделяют в сепараторе 5 на газ, выводимый по линии 18, и остаток, выводимый по линии 25. Остатки сепарации и флегму редуцируют в устройствах 9, 10 и 11, смешивают и направляют в сепаратор 6, из которого по линии 26 выводят отработанный ингибитор гидратообразования, по линии 27 - ШФЛУ, а по линии 17, после редуцирования в устройстве 12, газ стабилизации.

Работа второго и четвертого вариантов установки отличаются рекуперативным охлаждением в теплообменнике 3 газа сепарации после сепаратора 4. Работа третьего и четвертого вариантов установки отличаются дополнительным рекуперативным охлаждением верхней части дефлегматора 7 с помощью тепломассообменной секции 13, расположенной на линии 20, газом дефлегмации, редуцированным в устройстве 14. По линии 28 перед теплообменником 3 во всех вариантах установки может дополнительно подаваться ингибитор гидратообразования (показано пунктиром).

Таким образом предлагаемая установка позволяет снизить энергозатраты и может быть использована в промышленности.

1. Установка подготовки попутного нефтяного газа с получением широкой фракции легких углеводородов, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи попутного нефтяного газа (ПНГ) - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ концевой сепарационной установки (КСУ), на которых расположены первая и вторая компрессорные станции соответственно, при этом до первой компрессорной станции расположено примыкание линии подачи газа стабилизации, а после нее - примыкание линии подачи газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а также рекуперативный теплообменник и первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположен дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией подачи газа дефлегмации, на которой расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода сухого отбензиненного газа (СОГ), кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством, после которого расположены примыкания линий подачи редуцированных остатков из первого сепаратора и флегмы, а также трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линиями вывода отработанного ингибитора гидратообразования, широкой фракции легких глеводородов и подачи газа стабилизации с редуцирующим устройством.

2. Установка подготовки попутного нефтяного газа с получением широкой фракции легких углеводородов, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи попутного нефтяного газа (ПНГ) - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ концевой сепаратионной установки (КСУ), на которых расположены первая и вторая компрессорные станции соответственно, при этом до первой компрессорной станции расположено примыкание линии подачи газа стабилизации, а после нее - примыкание линии подачи газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а также первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположены рекуперативный теплообменник и дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией подачи газа дефлегмации, на которой расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода сухого отбензиненного газа, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством, после которого расположены примыкания линий подачи редуцированных остатков из первого сепаратора и флегмы, а также трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линиями вывода отработанного ингибитора гидратообразования, широкой фракции легких углеводородов и подачи газа стабилизации с редуцирующим устройством.

3. Установка подготовки попутного нефтяного газа с получением широкой фракции легких углеводородов, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи попутного нефтяного газа (ПНГ) - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ концевой сепарационной установки (КСУ), на которых расположены первая и вторая компрессорные станции соответственно, при этом до первой компрессорной станции расположено примыкание линии подачи газа стабилизации, а после нее - примыкание линии подачи газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, рекуперативный теплообменник и первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположен дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией вывода газа дефлегмации с редуцирующим устройством, на которой расположены тепломассообменная секция, размещенная в верхней части дефлегматора, и рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода сухого отбензиненного газа, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством, после которого расположены примыкания линий подачи редуцированных остатка из первого сепаратора и флегмы, а также трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линиями вывода отработанного ингибитора гидратообразования, широкой фракции легких углеводородов и подачи газа стабилизации с редуцирующим устройством.

4. Установка подготовки попутного нефтяного газа с получением широкой фракции легких углеводородов, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи попутного нефтяного газа (ПНГ) - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ концевой сепарационной установки (КСУ), на которых расположены первая и вторая компрессорные станции соответственно, при этом до первой компрессорной станции расположено примыкание линии подачи газа стабилизации, а после нее - примыкание линии подачи газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а также первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположены рекуперативный теплообменник и дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией вывода газа дефлегмации с редуцирующим устройством, на которой расположены тепломассообменная секция, размещенная в верхней части дефлегматора, и рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода сухого отбензиненного газа, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством, после которого расположены примыкания линий подачи редуцированных остатка из первого сепаратора и флегмы, а также трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линиями вывода отработанного ингибитора гидратообразования, широкой фракции легких углеводородов и подачи газа стабилизации с редуцирующим устройством.