Установка комплексной подготовки газа с повышенным извлечением газового конденсата и выработкой сжиженного природного газа

Изобретение относится к оборудованию для промысловой подготовки природного газа с одновременным получением сжиженного природного газа и может быть использовано в газовой промышленности. Предложена установка, включающая сепараторы 1-4, теплообменники 5 и 6, холодильник 7, детандеры 8 и 9, соединенные с компрессорами 10 и 11 соответственно, деметанизатор 12 с нагревателем, редуцирующие устройства 13 и 14, а также блоки фракционирования 15 и осушки и очистки газа 16. При работе установки сырой природный газ разделяют на конденсат, подаваемый в блок 15, и газ, который разделяют на три потока. Первый поток охлаждают в нагревателе деметанизатора 12, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 5, разделяют на конденсат и газ, который редуцируют и разделяют на конденсат и подготовленный природный газ, конденсаты редуцируют и подают в деметанизатор 12. Третий поток охлаждают в теплообменнике 5, сжимают компрессором 10 и направляют в поглощающий пласт. С верха деметанизатора 12 выводят метансодержащий газ, а с низа - деметанизированный конденсат, подаваемый в блок 15, из которого выводят отходящий газ и продукты в заданном ассортименте. Из подготовленного природного газа отбирают часть в качестве хладагента, нагревают в теплообменнике 5, затем отбирают еще одну часть в качестве продукционного газа, смешивают с отходящим и метансодержащим газами и выводят. Продукционный газ сжимают, очищают от углекислого газа и осушают в блоке 16, охлаждают в теплообменнике 6, редуцируют в детандере 9, соединенном с компрессором 11, и разделяют в сепараторе 4 на СПГ и топливный газ, выводимый с установки после нагрева в теплообменнике 6. Технический результат - увеличение выхода газового конденсата. 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 Сз+из-за потерь с факельными газами и невозможность получения СПГ.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка низкотемпературного фракционирования для комплексной подготовки газа с выработкой сжиженного природного газа [RU 2732998, опубл. 28.09.2020 г., МПК B01D 3/40, C10G 5/06, F25J 3/00] с линиями сырого и подготовленного природного газа, включающая входной сепаратор с линией вывода углеводородного конденсата и линией вывода газа сепарации, на которой установлены рекуперативный теплообменник, промежуточный сепаратор, редуцирующее устройство и фракционирующий аппарат (деметанизатор) с верхней тепломассообменной секцией и нагревателем в нижней части, при этом верх деметанизатора соединен с блоком получения СПГ линией вывода отбензиненного газа, оборудованной теплообменником и редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода подготовленного газа с теплообменником, верхней тепломассообменной секцией и рекуперативным теплообменником, кроме того, нагреватель соединен с линией вывода газа сепарации до и после рекуперативного теплообменника, нижняя часть деметанизатора соединена со входным и промежуточным сепараторами линиями подачи углеводородных конденсатов с редуцирующими устройствами, а также соединена линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов.

Рекуперативный теплообменник может быть оборудован холодильной машиной, компрессор которой соединен с по меньшей мере одним из редуцирующих устройств, выполненным в виде детандера.

Недостатком данной установки является низкий выход газового конденсата, ограниченный его содержанием в подготавливаемом объеме сырого природного газа.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода газового конденсата.

Техническим результатом является повышение выхода газового конденсата за счет вовлечения в подготовку дополнительного объема природного газа, которое, после извлечения дополнительного количества газового конденсата, закачивается в поглощающий пласт за счет энергии, получаемой при редуцировании основного количества природного газа в ходе его комплексной подготовке.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке с линиями сырого и подготовленного природного газа, включающей входной сепаратор с линией вывода углеводородного конденсата и линией вывода газа сепарации, на которой установлены рекуперативный теплообменник, промежуточный сепаратор и редуцирующее устройство, содержащей также деметанизатор с линией вывода газа в верхней части и нагревателем в нижней части, при этом нагреватель соединен с линией вывода газа сепарации до и после рекуперативного теплообменника, деметанизатор соединен с промежуточным сепаратором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством, а линией подачи деметанизированного конденсата - с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов, кроме того, в состав установки входит блок СПГ с теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода газа, особенность заключается в том, что входной сепаратор соединен линией вывода углеводородного конденсата с блоком фракционирования, линия вывода газа сепарации после редуцирующего устройства, выполненного в виде детандера, оборудована дополнительным сепаратором, соединенным с деметанизатором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством и оснащенным линией вывода подготовленного природного газа с рекуперативным теплообменником и примыканиями линий вывода отходящего газа из блока фракционирования и метансодержащего газа из деметанизатора, а к линии вывода газа сепарации перед рекуперативным теплообменником примыкает линия вывода технологического газа, на которой установлены рекуперативный теплообменник и компрессор, соединенный с детандером, при этом к линии вывода подготовленного природного газа перед рекуперативным теплообменником примыкает линия подачи его части в качестве хладоагента в блок СПГ с рекуперативным теплообменником блока СПГ, соединенная с линией вывода метансодержащего газа из деметанизатора, а к линии вывода подготовленного природного газа после рекуперативного теплообменника примыкает линия продукционного газа, на которой последовательно расположены компрессор блока СПГ, соединенный с детандером блока СПГ, холодильник, блок осушки и очистки газа, рекуперативный теплообменник блока СПГ, детандер блока СПГ и сепаратор СПГ, оснащенный линией вывода СПГ и линией вывода топливного газа с рекуперативным теплообменником блока СПГ.

Блок фракционирования выполнен, например, в виде ректификационных колонн в количестве и с параметрами, соответствующими ассортименту жидких продуктов. Блок осушки и очистки газа выполнен в виде известных установок адсорбционной очистки или абсорбционной очистки от кислых компонентов с узлом адсорбционной осушки. Редуцирующие устройства выполнены в виде дроссельного вентиля или газодинамического устройства или детандера. Компрессоры соединены с детандерами посредством известных магнитных и/или кинематических и/или электрических и/или гидравлических устройств. Линия технологического газа соединена с поглощающим пластом, а линия подготовленного природного газа - с газопроводом или потребителем(ями). В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Недостаток энергии для привода компрессора может быть восполнен подачей энергии (например, электрической) со стороны. Запас холода потока метансодержащего газа может быть использован для дополнительного охлаждения рекуперативного теплообменника или для охлаждения верха колонн блока фракционирования. Часть подготовленного природного газа, подаваемая в блок СПГ в качестве хладоагента, после нагрева в рекуперативном теплообменнике блока СПГ может быть направлена непосредственно в линию подготовленного природного газа до или после рекуперативного теплообменника.

Расположение на линии газа сепарации перед теплообменником примыкания линии вывода технологического газа, который после охлаждения и компримирования направляется в поглощающий пласт, позволяет подать во входной сепаратор дополнительное количество сырого природного газа, за счет чего увеличить отбор остатка сепарации и, соответственно, газового конденсата. Охлаждение технологического газа в рекуперативном теплообменнике позволяет увеличить количество закачиваемого в пласт газа и выход газового конденсата. Соединение нагревателя с линией газа сепарации позволяет приблизить температуру низа деметанизатора к температуре сырого природного газа, за счет чего повысить температуру деметанизированного конденсата, снизить содержание метана в нем и уменьшить энергозатраты в блоке фракционирования.

Установка показана на чертеже и включает входной сепаратор 1, промежуточный и дополнительный сепараторы 2 и 3, сепаратор СПГ 4, рекуперативный теплообменник 5 и рекуперативный теплообменник блока СПГ 6, холодильник блока СПГ 7, детандер 8 и детандер блока СПГ 9, соединенные с компрессором 10 и компрессором блока СПГ 11, соответственно, деметанизатор 12 с нагревателем, редуцирующие устройства 13 и 14, а также блоки фракционирования 15 и осушки и очистки газа 16.

При работе установки сырой природный газ, поступающий по линии 17, разделяют в сепараторе 1 с получением углеводородного конденсата, подаваемого по линии 18 в блок 15, и газа, который разделяют на три потока. Первый поток по линии 19 подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора 12, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 5, разделяют в сепараторе 2 с получением углеводородного конденсата и газа, который редуцируют в детандере 8 и разделяют в сепараторе 3 с получением подготовленного природного газа и углеводородного конденсата. Углеводородные конденсаты редуцируют с помощью устройств 13 и 14 и по линиям 20 и 21, соответственно, подают в деметанизатор 12. Третий поток по линии 22 подают на охлаждение в теплообменник 5, сжимают компрессором 10, соединенным с детандером 8 (показано штрих-пунктиром), и направляют в поглощающий пласт. С низа деметанизатора 12 по линии 23 деметанизированный конденсат подают в блок 15, из которого по линии 24 выводят отходящий газ, а по линиям 25 выводят продукты в заданном ассортименте. С верха деметанизатора 12 по линии 26 выводят метансодержащий газ, а подготовленный природный газ из сепаратора 3 выводят по линии 27, отбирают его одну часть по линии 28 в качестве хладоагента, нагревают в теплообменнике 5, отбирают другую его часть в качестве продукционного газа по линии 29, смешивают с отходящим и метансодержащим газами, подаваемыми по линиям 24 и 26, соответственно, и выводят.

Продукционный газ сжимают компрессором 11, охлаждают в холодильнике 7 сторонним хладоагентом, например, атмосферным воздухом, очищают от углекислого газа и осушают в блоке 16, охлаждают в теплообменнике 6, редуцируют в детандере 9, соединенным с компрессором 11 (показано штрих-пунктиром), и разделяют в сепараторе 4 на СПГ, выводимый по линии 30, и топливный газ, выводимый с установки по линии 31 после нагрева в теплообменнике 6.

При этом для охлаждения верха колонн в блоке 15 могут быть использованы часть низкотемпературных потоков из линий 20 и/или 21 и/или 24 и/или 26 (условно не показано). При необходимости (показано пунктиром): метансодержащий газ перед смешением нагревают в теплообменнике 5, недостаток энергии для привода компрессоров восполняют, подавая энергию (например, электрическую) по линиям 32, а часть отходящего и/или метансодержащего газов из линий 24 и/или 26 используют на собственные нужды, выводя по линиям 33. Линии подачи ингибитора гидратообразования и вывода отработанного ингибитора условно не показаны.

Работоспособность установки подтверждает следующий пример. Сырой природный газ, содержащий 50,8 г/нм³ углеводородов С₅₊, в объеме 17,0 млн. нм³/сут при 9,0 МПа и 0°С разделяют во входном сепараторе на 31,5 т/час углеводородного конденсата входной сепарации и 16,7 млн. нм³/сут газа, который разделяют на три потока. 1,46 млн. нм³/сут первого потока подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора, смешивают с 8,37 млн. нм³/сут второго потока, охлажденного в рекуперативном теплообменнике, разделяют при минус 24,0°С на 2,2 т/час углеводородного конденсата и газ, который редуцируют в детандере до 5,5 МПа, разделяют при минус 49,4°С на 29,3 т/час углеводородного конденсата и 9,29 млн. нм³/сут подготовленного природного газа. 6,88 млн. нм³/сут третьего потока (технологический газ) охлаждают в рекуперативном теплообменнике до минус 21,3°С, сжимают до 12 МПа компрессором, соединенным с детандером, и направляют в поглощающий пласт. Углеводородные конденсаты после редуцирования подают в деметанизатор, с низа которого 24,0 т/час деметанизированного конденсата совместно с углеводородным конденсатом входной сепарации подают в блок фракционирования, из которого выводят 0,54 млн. нм³/сут отходящего газа, пропан-бутановую фракцию и 33,5 т/час стабильного газового конденсата. Из подготовленного природного газа отбирают 0,18 млн. нм³/сут продукционного газа, смешивают с отходящим и метансодержащим газами и в количестве 9,65 тыс. нм³/сут направляют газопровод или потребителям. Продукционный газ сжимают до 8,2 МПа в компрессоре блока СПГ, соединенном с детандером блока СПГ, охлаждают до 32,4°С в холодильнике, очищают от углекислого газа и осушают, охлаждают до минус 59,5°С в рекуперативном теплообменнике блока СПГ частью подготовленного природного газа и топливным газом, редуцируют до 0,6 МПа в детандере блока СПГ и разделяют на 2,4 т/час СПГ и 0,11 млн. нм³/сут топливного газа, выводимого с установки после нагрева до 30°С в рекуперативном теплообменнике блока СПГ. При необходимости количество СПГ может быть увеличено до 3,0 т/час и более путем соответствующего увеличения расхода продукционного газа.

При подготовке природного газа на установке по прототипу в условиях примера на подготовку подают 416,6 тыс. нм³/ч сырого газа и получают 401,0 тыс. нм³/ч подготовленного природного газа, 2,9 т/час СПГ и 20,6 т/час стабильного газового конденсата.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход газового конденсата и может найти применение в газовой промышленности.

Установка комплексной подготовки газа с повышенным извлечением газового конденсата и выработкой сжиженного природного газа (СПГ) с линиями сырого и подготовленного природного газа, включающая входной сепаратор с линией вывода углеводородного конденсата и линией вывода газа сепарации, на которой установлены рекуперативный теплообменник, промежуточный сепаратор и редуцирующее устройство, содержащая также деметанизатор с линией вывода газа в верхней части и нагревателем в нижней части, при этом нагреватель соединен с линией вывода газа сепарации до и после рекуперативного теплообменника, деметанизатор соединен с промежуточным сепаратором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством, а линией подачи деметанизированного конденсата - с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов, кроме того, в состав установки входит блок получения СПГ с теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода газа, отличающаяся тем, что входной сепаратор соединен линией вывода углеводородного конденсата с блоком фракционирования, линия вывода газа сепарации после редуцирующего устройства, выполненного в виде детандера, оборудована дополнительным сепаратором, соединенным с деметанизатором линией подачи углеводородного конденсата с редуцирующим устройством и оснащенным линией вывода подготовленного природного газа с рекуперативным теплообменником и примыканиями линий вывода отходящего газа из блока фракционирования и метансодержащего газа из деметанизатора, а к линии вывода газа сепарации перед рекуперативным теплообменником примыкает линия вывода технологического газа, на которой установлены рекуперативный теплообменник и компрессор, соединенный с детандером, при этом к линии вывода подготовленного природного газа перед рекуперативным теплообменником примыкает линия подачи его части в качестве хладагента в блок СПГ с рекуперативным теплообменником блока СПГ, соединенная с линией вывода метансодержащего газа из деметанизатора, а к линии вывода подготовленного природного газа после рекуперативного теплообменника примыкает линия продукционного газа, на которой последовательно расположены компрессор блока СПГ, соединенный с детандером блока СПГ, холодильник, блок осушки и очистки газа, рекуперативный теплообменник блока СПГ, детандер блока СПГ и сепаратор СПГ, оснащенный линией вывода СПГ и линией вывода топливного газа с рекуперативным теплообменником блока СПГ.