Установка извлечения углеводородов c3+ из природного газа с помощью низкотемпературной конденсации

Изобретение относится к оборудованию для извлечения тяжелых углеводородов из природного газа и может быть использовано в газовой промышленности. Изобретение касается установки для извлечения углеводородов С₃₊ из природного газа с помощью низкотемпературной конденсации, включающей расположенные на линии подачи природного газа первый рекуперативный теплообменник, оснащенный компрессионной холодильной машиной, и сепаратор, оснащенный линией подачи газа сепарации со вторым рекуперативным теплообменником, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка сепарации с редуцирующим устройством. Верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа, на которой расположены второй и первый рекуперативные теплообменники, а низ деметанизатора оснащен нагревателем, расположенным на байпасной линии первого рекуперативного теплообменника, а также соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций и соединенным линией вывода метансодержащего газа с линией вывода отбензиненного газа. На линии подачи газа сепарации в деметанизатор после второго рекуперативного теплообменника установлен дополнительный сепаратор, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка сепарации с редуцирующим устройством и линией подачи газа дополнительной сепарации с детандером, соединенным посредством кинематических, и/или электрических, и/или магнитных, и/или гидравлических устройств с приводом(ами) компрессионной холодильной машины и/или иных охлаждающих устройств блока фракционирования и холодильной машиной, соединенной с первым рекуперативным теплообменником. Технический результат - повышение энергоэффективности. 1 пр., 1 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для извлечения тяжелых углеводородов из природного гам и может быть использовано в газовой промышленности.

Известна установка низкотемпературного разделения углеводородного газа [RU 2382301, опубл. 20.02.2010 г., МПК F25J 3/00], которая включает расположенный на линии подачи углеводородного газа узел охлаждения в составе теплообменников и пропанового холодильника (холодильной машины), а также сепаратор, соединенный с фракционирующей колонной (деметанизатором) линиями подачи газа и остатка с редуцирующими устройствами (редуцирующим вентилем и детандерной секцией детандер-компрессорного агрегата, соответственно), при этом низ деметанизатора соединен с деэтанизатором (блоком фракционирования) линией подачи деметанизированного конденсата с насосом и нагревателем, расположенным на байпасе узла охлаждения, и ос нашей нагревателем низа деметанизатора, расположенным на линии подачи газа деэтанизации (этановой фракции), соединяющей блок фракционирования с верхом демеханизатора, на шторой затем расположены нагреватель отбензиненного газа и редуцирующий вентиль, при этом верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа с нагревателем, узлом охлаждения и компрессорной секцией детандер-компрессорного агрегата.

Недостатками данной установки являются низкая степень извлечения тяжелых компонентов газа и высокие энергозатраты.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка низкотемпературного разделения углеводородного газа [RU 2724739, опубл. 25.05.2020 г., МПК F25J 3/00], которая включает расположенные на линии подачи углеводородного газа первый рекуперативный теплообменник и сепаратор, соединенный с деметанизатором линией подачи газа сепарации со вторым рекуперативным теплообменником и редуцирующим устройством и линией подачи остатка сепарации с редуцирующим устройством, при этом верх демеганизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа, на которой расположены первый и второй рекуперативные теплообменники, а низ деметанизатора оснащен нагревателем, расположенным на байпасной линии первого рекуперативного теплообменника, а также соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций и соединенным линией вывода этановой фракции (метансодержащего газа) с линией вывода отбензиненного газа, кроме того первый рекуперативный теплообменник соединен с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладоагента.

Недостатками данной установки является низкая энергоэффективность из-за затрат сторонней энергии при фракционировании деметанизированного конденсата в блоке фракционирования на охлаждение верха колонн (например, деэтанизатора).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эпергоэффективности.

Техническим результатом является повышение энергоэффективности за счет исключения использования энергии со стороны на охлаждение верха колонн блока фракционирования путем установки на линии подачи газа сепарации в деметанизатор дополнительного сепаратора, а на линии подачи газа дополнительной сепарации - детандера, соединенного с приводом(ами) компрессионной холодильной машины и/или иных охлаждающих устройств блока фракционирования.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей расположенные на линии подачи природного газа первый рекуперативный теплообменник, оснащенный компрессионной холодильной машиной, и сепаратор, оснащенный линией подачи газа сепарации со вторым рекуперативным теплообменником, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка сепарации с редуцирующим устройством» при этом верх демеганизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа» на которой расположены второй и первый рекуперативные теплообменники, а низ демеганизатора оснащен нагревателем, расположенным на байпасной линии первого рекуперативного теплообменника, а также соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком: фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций и соединенным линией вывода метансодержащего газа с линией вывода отбензиненного газа, особенностью является то, что на. линии подачи газа сепарации в деметанизатор после второго рекуперативного теплообменника установлен дополнительный сепаратор, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка сепарации с редуцирующим устройством и линией подачи газа дополнительной сепарации, с детандером, соединенным посредством кинематических, и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств с приводом(ами) компрессионной холодильной и/или иных охлаждающих устройств блока фракционирования и холодильной машиной соединенной с первым рекуперативным теплообменником.

Блок фракционирования включает, например, ректификационные колонны в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом жидких продуктов. В качестве охлаждающих устройств блока фракционирования использованы, например, компрессионные холодильные машины или аппараты воздушного охлаждения с вентиляторами. Редуцирующие устройства выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства mm детандера. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Для увеличения выхода тяжелых компонентов установка может быть дополнена редуцирующим устройством, расположенным на линии вывода отбензиненного газа из деметанизатора. На линии вывода отбензиненного газа после первого рекуперативного теплообменника может быть расположен дожимной компрессор. Приводы охлаждающих устройств и/или дожимной компрессор могут быть соединены с детандером (ами) посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств.

Установка дополнительного сепаратора на линии подачи газа сепарации в деметанизатор, детандера, соединенного с приводом(ами) компрессионной холодильной и/или иных охлаждающих устройств блока фракционирования, на линии подачи газа дополнительной сепарации позволяет осуществить фракционирование в блоке фракционирования за счет собственного энергоресурса - энергии, подаваемой детандером на приводы охлаждающих устройств. Это позволяет исключить использование энергии со стороны для привода охлаждающих устройств и за счет большей удельной холодопроизводительности последних (относительно варианта непосредственного использования холода технологических потоков) повысить энергоэффективность установки, а также несколько увеличить глубину отбора тяжелых углеводородов.

Установка показана на прилагаемом чертеже и включает первый и второй сепараторы 1 и 2, первый и второй рекуперативный теплообменники 3 и 4, деметанизатор 5, редуцирующие устройства 6 и 7, детандер 8, блок фракционирования в составе фракционирующих колонн 9 и охлаждающих устройств 10 (условно показано одна холодильная машина), компрессионная холодильная машина 11. Установка может быть дополнена редуцирующим устройством 12 и компрессором 13 (показано пунктиром).

При работе установки природный газ, поступающий по линии 14, разделяют на два потока, первый по байпасной (по отношению к теплообменнику 3) линии 15 подают в качестве теплоносителя в нагреватель демеганизатора 5, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 3, и разделяют в сепараторе I на остаток, выводимый но линии 16, и газ, охлаждаемый в теплообменнике 4, который разделяют в сепараторе 2 на остаток, выводимый по линии 17, и газ. Остатки сепарации и газ и редуцируют устройствах 6, 7 и в детандере 8, соответственно, и подают в деметанизатор 5, с низа которого по линии 18 деметанизированный конденсат подают в блок 9, из которого по линиям 19 выводят углеводородные фракции в заданном ассортименте. При фракционировании в блоке 9 для охлаждения верха колонн используют холод, генерируемый охлаждающими устройствами 10, которые соединены с детандером(ами) (показано штрих-пунктиром), Отбензиненный газ, выводимый с верха деметанизатора 5 по линии 20, нагревают и теплообменнике 4, смешивают с метансодержащим газом, подаваемым из блока 9 по линии 21, нагревают в теплообменнике 3 и выводят по линии 22. Первый рекуперативный теплообменник 3 дополнительно охлаждают е помощью компрессионной холодильной машины. 11, также соединенной с детандером(ами).

При необходимости (показано пунктиром) отбензиненный газ до рекуперационного холодильника 4 редуцируют с помощью устройства 12 и сжимают компрессором 13, а метансодержащий газ из блока 9 перед подачей в линию 20 нагревают в теплообменнике 3.

Работоспособность установки подтверждается следующим примером: сырой природный газ, содержащий 59,1 г/нм³ углеводородов C₃₊, в объеме 119,0 тыс. нм³/ч при 6,25 МПа и 45°С разделяют на два потока, 25,6 тыс, нм³/ч первого потока подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора, смешивают со вторым потоком, охлажденным в первом рекуперативном теплообменнике, и при минус 43,4°С разделяют в первом сепараторе на 4,0 т/час остатка, и 116,1 тыс. нм³/ч газа, который после охлаждения во втором рекуперативном теплообменнике ло минус 61,5°С разделяют во втором сепараторе на 8,2 т/час остатка, и 107,4 тыс. нм³/ч газа сепарации. Остатки сепарации и газ сепарации редуцируют до 3,3 МПа с помощью редуцирующих устройств, выполненных в виде двух редуцирующих вентилей и детандера, соответственно, и подают в деметанизатор. С низа деметанизатора выводят l1,6 т/час деметанизированного конденсата и подают в блок фракционирования, из которого выводят 7,5 т/час пропана-бутана автомобильного. Верх деэтанизатора блоки фракционирования охлаждают с. помощью холодильной машины с холодопроизводительностъю 520 кВт, записанной от детандера, 112,4 тыс. нм³/ч подготовленного газа, выводимого с верха демеганизатора, нагревают во втором рекуперативном

теплообменнике, смешивают с 3,0 тыс. нм³/ч отходящего метансодержащего газа, подаваемого из блока фракционирования н выводят при 32,1°С. В первый рекуперативный теплообменник подают 357 кВт холода с помощью компрессионной холодильной машины, также запитанной от детандера.

Степень извлечения углеводородов С₃₊ составила 95,1%, энергия со стороны не использовалась.

При работе установки по прототипу в условиях примера, для привода холодильной машины охлаждения верха деэтанизатора использовано 270 кВт электроэнергии со стороны, а степень извлечения углеводородов С₃₊ составила 94,8%.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить энергоэффективность и может найти применение а газовой промышленности.

Установка извлечения углеводородов С₃₊ из природного газа с помощью низкотемпературной конденсации, включающая расположенные на линии подачи природного газа первый рекуперативный: теплообменник, оснащенный компрессионной холодильной машиной, и сепаратор, оснащенный линией подачи газа сепарации со вторым рекуперативным теплообменником, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка сепарации с редуцирующим устройством, при этом верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа, на которой расположены второй и первый рекуперативные теплообменники, а низ деметанизатора оснащен нагревателем, расположенным на байпасной линии первого рекуперативного теплообменника, а также соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций и соединенным линией вывода метансодержащего газа с линией вывода отбензиненного газа, отличающаяся тем, что на линии подачи газа сепарации в деметанизатор после второго рекуперативного теплообменника установлен дополнительный сепаратор, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка сепарации с редуцирующим устройством и линией подачи газа дополнительной сепарации с детандером, соединенным посредством кинематических, и/или электрических, и/или магнитных, и/или гидравлических устройств с приводом(ами) компрессионной холодильной машины и/или иных охлаждающих устройств блока фракционирования и холодильной машиной, соединенной с первым рекуперативным теплообменником,