Комплекс по переработке магистрального природного газа в товарную продукцию
Комплекс по переработке магистрального природного газа в товарную продукцию может быть использован в газовой промышленности. Комплекс по переработке магистрального природного газа в товарную продукцию включает: трубопровод-отвод подачи магистрального природного газа на переработку 100; газоперерабатывающий блок 200; трубопровод подачи товарного природного газа в магистральный газопровод 300; блок производства сжиженного природного газа (далее СПГ) 400; после звена 201 сырьевой природный газ делят на два потока: первый поток (поток I) в количестве, обеспечивающем производительность блока производства СПГ 400, последовательно проходит звено 202, звено 203/1 и звено 204/1 и полностью подготовленный к сжижению направляется в звено 401 с предварительным повышением давления в звене 205/1, второй поток (поток II) последовательно проходит звено 203/2 и звено 204/2, откуда выводится осушенный природный газ для последующей подачи после компримирования в звене 205/2 в виде товарного природного газа, подготовленного к подаче в магистральный газопровод, в трубопровод подачи товарного природного газа в магистральный газопровод 300 через звено 206, при этом этановую фракцию из звена 204/2 направляют в звено 207 и далее на газохимическое производство или объединяют с этановой фракцией из звена 204/1 для получения смесевой товарной этановой фракции, подаваемой через звено 209 на газохимическое производство, потоки ШФЛУ, поступающие из звеньев 204/1 и 204/2, объединяют в звене 208 для очистки от меркаптанов и метанола и разделения на пропановую фракцию, частично направляемую через звено 209 на газохимическое производство, бутановую фракцию и ПГФ. Изобретение позволяет обеспечить сбалансированную нагрузку газоперерабатывающего блока, производительность блока производства СПГ с получением товарного СПГ регулируемого качества, а также выработку широкого ассортимента продукции высокого качества с одновременным сжижением техногенной нагрузки на окружающую среду. 13 з.п. ф-лы, 1 ил.
Комплекс по переработке магистрального природного газа в товарную продукцию может быть использован в газовой промышленности, обеспечивая гибкое функционирование газоперерабатывающего блока с широким ассортиментом вырабатываемой продукции и повышая эффективность взаимодействия газоперерабатывающих и газохимических предприятий.
В последние годы Российская Федерация приняла курс на развитие не только газоперерабатывающей отрасли, но и газохимической. По прогнозам экспертов в области современной энергетики, начиная с 2024 г., на мировом рынке образуется свободная ниша в объеме примерно 200 млн т сжиженного природного газа (далее СПГ). Таким образом, Российская Федерация до 2035 г. способна увеличить долю производства СПГ на мировом рынке в пять раз: с нынешних 4 % до 20 % (Сильченко С. Россия намерена в 5 раз увеличить производство СПГ и занять 20 % мирового рынка // Финансовая газета, [Электронный ресурс] URL: https://fingazeta.ru/business/tek/456915, дата обращения 23.06.2021 г.), учитывая перспективные планы развития ряда регионов, где добыча природного газа к 2030 г. должна вырасти до 200 млрд нм3/год (Коржубаев А.Г., Филимонова И.В. Перспективы комплексного развития нефтяной и газовой промышленности Восточной Сибири и Дальнего Востока // Газовая промышленность. – 2011. – № 6. – С. 10-16).
Вместе с тем природный газ является ценным сырьем для газо- и нефтехимических предприятий. Этан или этановая фракция, выделенные из природного газа, преимущественно направляются в качестве сырья газохимической промышленности для получения базовых полимеров, представляющих собой продукты высокой добавочной стоимости. Пропан, бутан и пентан-гексановая фракция, являющиеся товарной продукцией газоперерабатывающих комплексов, также могут быть использованы в качестве сырья газохимических предприятий. Поэтому все более актуальными являются процессы интеграции предприятий по переработке и сжижению природного газа с газохимическими производствами, что, отчасти, может быть реализовано посредством строительства газоперерабатывающих комплексов, позволяющих вырабатывать из природного газа помимо СПГ широкий ассортимент ценных компонентов для их использования в качестве сырья газохимии.
Известен комплекс по переработке и сжижению природного газа, включающий газоперерабатывающий блок, блок сжижения подготовленного газа, магистральный газопровод сырьевого газа, магистральный газопровод товарного газа и блок транспортировки продукции, объединенные прямыми и обратными связями; в газоперерабатывающий блок, включающий звено подготовки сырьевого природного газа, звено извлечения этана и широкой фракции легких углеводородов, звено фракционирования широкой фракции легких углеводородов, звено дожимной компрессорной станции, звено подготовки товарного газа к сжижению, звено очистки этана и звено вспомогательного хозяйства и обеспечивающий выработку товарного газа для подачи в магистральный газопровод товарного газа, подготовленного к сжижению товарного газа, этановой фракции, пропановой и/или бутановой фракции и/или их смеси и пентан-гексановой фракции, по магистральному газопроводу сырьевого газа подают «жирный» природный газ с повышенным содержанием этана или «сухой» природный газ с пониженным содержанием этана (патент на изобретение RU 2702441, МПК F25J 3/00, заявлен 10.05.2018 г., опубликован 08.10.2019 г.). Недостатком данного изобретения является необходимость повторной подготовки природного газа к сжижению, который неизбежно будет содержать примеси диоксида углерода, сероводорода и метанола из-за отсутствия стадий очистки сырьевого природного газа перед его подачей на фракционирование, что потребует строительства дополнительных установок для удаления указанных примесей.
Известен комплекс по переработке и сжижению природного газа, включающий газоперерабатывающий блок, блок сжижения подготовленного газа, магистральный газопровод сырьевого газа, магистральный газопровод товарного газа и блок транспортировки товарной продукции, объединенные трубопроводами; при этом газоперерабатывающий блок состоит из звена подготовки сырьевого природного газа, звена извлечения этановой фракции и широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), звена фракционирования ШФЛУ, звена дожимной компрессорной станции (ДКС), звена подготовки товарного газа к сжижению, звена очистки этановой фракции и звена вспомогательного хозяйства и обеспечивает выработку товарного газа для подачи в магистральный газопровод товарного газа, подготовленного к сжижению товарного газа, этановой фракции, пропановой и/или бутановой фракции и/или их смеси и пентан-гексановой фракции; блок сжижения подготовленного газа состоит из последовательно расположенных звеньев предохлаждения, сжижения и переохлаждения и звена компрессоров одного или более хладагента, блок транспортировки товарной продукции состоит из звена охлаждения товарной продукции, звена основного парка хранения товарной продукции и звена отгрузки; после звена ДКС газоперерабатывающего блока товарный газ охлаждают путем впрыска потока холодного газа с звеньев блока сжижения подготовленного газа; звено подготовки сырьевого природного газа газоперерабатывающего блока, и/или звено подготовки товарного газа к сжижению газоперерабатывающего блока, и/или звено очистки этановой фракции газоперерабатывающего блока дополняют установками глубокой очистки газа (патент на изобретение RU 2699160, МПК F25J 3/00, заявлен 28.12.2018 г., опубликован 03.09.2019 г.). Недостатком данного изобретения является получение недостаточно чистой ШФЛУ, требующей дополнительной подготовки выделяемых в звене фракционирования ШФЛУ пропановой и бутановой фракций для повышения теплотворной способности СПГ.
Известен также комплекс по переработке магистрального природного газа в товарную продукцию, включающий трубопроводотвод подачи магистрального природного газа на переработку 100, газоперерабатывающий блок 200, осуществляющий выработку товарного природного газа, полностью подготовленного к сжижению, этановой фракции, продуктов разделения ШФЛУ в виде пропановой фракции, бутановой фракции, пентан-гексановой фракции (далее ПГФ), трубопровод подачи товарного природного газа в магистральный газопровод 300, блок производства СПГ 400, блок хранения товарной продукции 500, блок отгрузки товарной продукции 600, объединенные прямыми и обратными связями в виде трубопроводов, при этом между звеньями блоков предусматривают одну или несколько из дополнительных связей (RU 2744415, МПК B01D 53/00, F25J 3/00, заявлен 06.08.2020 г., опубликован 09.03.2021 г.). Недостатком изобретения являются избыточные мощности абсорбционной очистки природного газа от кислых компонентов и метанола на газоперерабатывающем блоке 200, так как на сжижение подается только часть от общего объёма магистрального природного газа.
Наиболее близок к заявляемому изобретению комплекс по переработке природного газа с получением СПГ регулируемого качества, включающий газоперерабатывающий блок с выработкой товарного природного газа, подготовленного к сжижению, этановой фракции и продуктов разделения ШФЛУ, содержащий звено подготовки сырьевого природного газа и удаления нежелательных примесей, звено извлечения этановой фракции и ШФЛУ, звено ДКС для подачи товарного природного газа в газопровод товарного природного газа и в блок сжижения природного газа и звено очистки и фракционирования ШФЛУ с получением очищенных пропана, смеси бутанов, разделяемой на изобутан и н-бутан, и ПГФ со звеном хранения товарной продукции, а также блок сжижения природного газа, содержащий замерный узел ввода подготовленного к сжижению природного газа, установку сжижения газа, звено хранения СПГ и звено отгрузки СПГ, при этом сырьевой природный газ подают на комплекс с высшей теплотворной способностью в диапазоне 950-1200 БТЕ/ст.куб.фут, оцениваемой при температуре 15 °С и атмосферном давлении, при этом в газоперерабатывающем блоке вырабатывают товарный природный газ с высшей теплотворной способностью в диапазоне 1000-1020 БТЕ/ст.куб.фут, оцениваемой при температуре 15 °С и атмосферном давлении, а в блоке сжижения природного газа вырабатывают товарный СПГ с теплотворной способностью в диапазоне 1000-1150 БТЕ/ст.куб.фут, которую обеспечивают путем подачи в товарный природный газ выделяемых на газоперерабатывающем блоке компонентов, повышающих калорийность: этановой фракции, и/или пропана, и/или смеси бутанов, и/или н-бутана и/или изобутана (патент на изобретение RU 2715126, МПК F25J 1/00, F25J 3/00, заявлен 31.05.2019 г., опубликован 25.02.2020 г.). Недостатком данного изобретения является высокая нагрузка на звено подготовки сырьевого природного газа и удаления нежелательных примесей газоперерабатывающего блока при отсутствии соответствующих требований на товарный газ, поступающий в газопровод товарного природного газа.
Задачей данного изобретения является разработка комплекса по переработке магистрального природного газа, обеспечивающего сбалансированную нагрузку газоперерабатывающего блока, производительность блока производства СПГ с получением товарного СПГ регулируемого качества, а также выработку широкого ассортимента продукции высокого качества с одновременным снижением техногенной нагрузки на окружающую среду.
Решение поставленной задачи обеспечивается за счет того, что комплекс по переработке магистрального природного газа в товарную продукцию, включает:
• трубопровод-отвод подачи магистрального природного газа на переработку 100;
• газоперерабатывающий блок 200, осуществляющий выработку товарного природного газа, полностью подготовленного к сжижению и товарного природного газа, подготовленного к подаче в магистральный газопровод, этановых фракций различного состава, продуктов разделения ШФЛУ в виде пропановой фракции, бутановой фракции, ПГФ;
• трубопровод подачи товарного природного газа в магистральный газопровод 300;
• блок производства СПГ 400;
объединенные прямыми и обратными связями в виде трубопроводов.
При этом в состав указанного газоперерабатывающего блока 200 входят следующие звенья:
• звено замера и учета сырьевого природного газа 201;
• звено абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202;
• звено глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1;
• звено адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/2;
• звено ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 (поток I);
• звено ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/2 (поток II);
• звено компримирования 205/1 (поток I);
• звено компримирования 205/2 (поток II);
• звено замера и учета товарного природного газа 206;
• звено очистки этановой фракции 207;
• звено очистки и фракционирования ШФЛУ 208;
• звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций 209.
В состав указанного блока производства СПГ 400 входят следующие звенья:
• звено сжижения 401;
• звено подготовки и компримирования хладагента 402.
После звена замера и учета сырьевого природного газа 201 сырьевой природный газ делится на два потока: первый поток (поток I) в количестве, обеспечивающем производительность блока производства СПГ 400, последовательно проходит звено абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202, звено глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1 и звено ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 и, полностью подготовленный к сжижению, направляется в звено сжижения 401 блока производства СПГ 400 с предварительным повышением давления в звене компримирования 205/1, второй поток (поток II) последовательно проходит звено адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/2 и звено ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/2, откуда выводится осушенный природный газ для последующей подачи после компримирования в звене компримирования 205/2 в виде товарного природного газа, подготовленного к подаче в магистральный газопровод, в трубопровод подачи товарного природного газа в магистральный газопровод 300 через звено замера и учета товарного природного газа 206, при этом этановую фракцию из звена ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/2 направляют в звено очистки этановой фракции 207 и далее на газохимическое производство для дальнейшей переработки или объединяют с этановой фракцией из звена ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 для получения смесевой товарной этановой фракции, подаваемой через звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций 209 на газохимическое производство для дальнейшей переработки, потоки ШФЛУ, поступающие из звеньев ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 и 204/2, объединяют в звене очистки и фракционирования ШФЛУ 208 для очистки от меркаптанов и метанола и разделения на пропановую фракцию (основной компонент – пропан), частично направляемую через звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций 209 на газохимическое производство для дальнейшей переработки, бутановую фракцию (основной компонент – бутан) и ПГФ.
Разделение сырьевого природного газа на два потока позволяет гибко управлять технологическим процессом, обеспечивая необходимую производительность блока производства СПГ 400 и снижая при этом нагрузку газоперерабатывающего блока 200 по подготовке сырьевого природного газа к сжижению, что влечет за собой уменьшение экономических затрат и техногенной нагрузки на окружающую среду. В свою очередь, звено очистки этановой фракции 207 позволяет получать этановую фракцию высокой чистоты, в частности, пригодную для использования в качестве сырья газохимического производства. Осуществляется стабильная выработка широкого ассортимента товарной продукции для нужд газохимии и сжиженного природного газа максимальной теплотворной способности.
Рационально отработанный газ регенерации из звена глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1 подавать на смешение с сырьевым природным газом с помощью компрессора перед абсорбером в звено абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202 при неполном извлечении метанола из сырьевого природного газа в звене абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202 с доочисткой очищенного природного газа в звене глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1, или с очищенным природным газом после абсорбера в звено абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202 при глубокой очистке сырьевого природного газа от метанола в звене абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202 без доочистки в звене глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1, или с сырьевым природным газом в звено замера и учета сырьевого природного газа 201, или с сырьевым природным газом в звено адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/2.
Отработанный газ регенерации из звена адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/2 целесообразно подавать на смешение с сырьевым природным газом с помощью компрессора перед абсорбером звена абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202 или в звено замера и учета сырьевого природного газа 201.
Возможна подача этановой фракции из звена ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 в звено подготовки и компримирования хладагента 402 для подпитки контура этанового хладагента 402 и/или контура или контуров смешанного хладагента и/или в звено сжижения СПГ 401 для регулирования калорийности СПГ.
Рационально этановую фракцию из звена ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 и звена очистки этановой фракции 207 подавать в звено компримирования 205/1 для смешения с сухим природным газом при снижении или отсутствии потребления этановой фракции на газохимическом производстве.
С экономических позиций и для расширения ассортимента продукции целесообразно этановые фракции различного качества, отличающиеся наличием и составом допустимых примесей, поступающие из звена ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 и из звена очистки этановой фракции 207, направлять на газохимическое производство отдельными трубопроводами без смешения через звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций 209 для возможности различной переработки указанных фракций.
Целесообразно для обеспечения гибкости функционирования заявленного комплекса компримированный природный газ из звена компримирования 205/1 частично или полностью направлять в звено замера и учета товарного природного газа 206 при сезонных колебаниях выработки товарного СПГ или во время ремонтных работ, обеспечивая тем самым поддержание производственных мощностей газоперерабатывающего блока 200 и выпуска товарной продукции (этановые фракции, пропановая и бутановая фракции, ПГФ).
Рационально звено очистки этановой фракции 207, необходимое для обеспечения жестких ограничений по содержанию в товарной этановой фракции таких примесей, как метанол, диоксид углерода и сероводород, предусмотреть в границах газохимического производства с исключением его из газоперерабатывающего блока 200.
При этом также возможно осуществлять подачу пропановой фракции и/или бутановой фракции из звена очистки и фракционирования ШФЛУ 208 в звено сжижения 401 блока производства СПГ 400 для регулирования калорийности СПГ и/или для подпитки контура или контуров смешанного хладагента звена подготовки и компримирования хладагента 402 блока производства СПГ 400. Подача компонентов, повышающих калорийность, в звенья комплекса увеличивает гибкость технологической схемы, решает проблему сбыта углеводородных фракций при отсутствии спроса со стороны газохимических предприятий и исключает необходимость приобретения данных компонентов в качестве хладагентов со стороны.
В качестве газа регенерации и/или газа охлаждения в звене очистки и фракционирования ШФЛУ 208 можно использовать компримированный природный газ из звеньев компримирования 205/1 и/или 205/2 после первой ступени компримирования до и/или после аппаратов воздушного охлаждения, соответственно.
Целесообразно для снижения выбросов парниковых газов при низкой концентрации сероводорода в сырьевом природном газе газоперерабатывающий блок 200 дополнить звеном компримирования и очистки кислых газов, поступающих из рефлюксной емкости десорбера звена абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202 и/или звена очистки этановой фракции 207, для использования в качестве сырья установок получения метанола и/или карбамида и/или другой продукции.
При необходимости подачи сухой очищенной этановой фракции высокого качества в звено сжижения 401 и/или звено подготовки и компримирования хладагента 402, а также при снижении или отсутствии потребления этановой фракции на газохимическом производстве целесообразно газоперерабатывающий блок 200 дополнять звеном компримирования этановой фракции.
В зависимости от выбранной технологии целесообразно дополнить газоперерабатывающий блок 200 звеном сжижения этановой фракции, куда подают этановую фракцию после звеньев ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 и/или 204/2 для её сжижения и реализации потребителям в качестве новой товарной продукции.
На фигуре представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов реализации комплекса по переработке магистрального природного газа в товарную продукцию с использованием следующих обозначений:
1- 45 – трубопроводы;
100 – трубопровод-отвод подачи магистрального природного газа на переработку;
200 – газоперерабатывающий блок;
201 – звено замера и учета сырьевого природного газа;
202 – звено абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола;
203/1 – звено глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути;
203/2 – звено адсорбционной осушки и очистки от ртути;
204/1 – звено ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ (поток I);
204/2 – звено ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ (поток II);
205/1 – звено компримирования (поток I);
205/2 – звено компримирования (поток II);
206 – звено замера и учета товарного природного газа;
207 – звено очистки этановой фракции;
208 – звено очистки и фракционирования ШФЛУ;
209 – звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций;
300 –трубопровод подачи товарного природного газа в магистральный газопровод;
400 – блок производства СПГ;
401 – звено сжижения;
402 – звено подготовки и компримирования хладагента.
Комплекс по переработке магистрального природного газа в товарную продукцию согласно представленной принципиальной схеме функционирует следующим образом. Магистральный природный газ из трубопровода-отвода подачи магистрального природного газа на переработку 100 по трубопроводу 1 поступает в качестве сырьевого природного газа в звено замера и учёта сырьевого природного газа 201 газоперерабатывающего блока 200, после чего делится на два потока.
Первый поток сырьевого природного газа (поток I) в количестве, обеспечивающем производительность блока производства СПГ 400, по трубопроводу 2 направляется в звено абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202, где с помощью водного раствора абсорбента удаляются диоксид углерода, сероводород и метанол. Извлеченные кислые газы (диоксид углерода и сероводород) подают в звено обработки извлекаемых примесей (на схеме не указано). Очищенный природный газ направляется по трубопроводу 3 в звено глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1, откуда очищенный и осушенный природный газ по трубопроводу 4 поступает в звено ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 (поток I).
Поступающий по трубопроводу 4 очищенный и осушенный природный газ в звене ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 (поток I) разделяют на:
- сухой природный газ, направляемый по трубопроводу 5 в звено компримирования 205/1 для получения после компримирования и охлаждения товарного природного газа, полностью подготовленного к сжижению, который направляется по трубопроводу 6 в звено сжижения 401 блока производства СПГ 400. Также возможна подача части компримированного природного газа по трубопроводу 39 в звено подготовки и компримирования хладагента 402 блока производства СПГ 400 для подпитки контура или контуров смешанного хладагента, а также в качестве резервного источника топливного газа при его недостатке. Часть компримированного природного газа перед охлаждением поступает по трубопроводу 40 для использования в качестве газа регенерации и/или газа охлаждения адсорбентов звена очистки и фракционирования ШФЛУ 208;
- этановую фракцию, частично направляемую по трубопроводу 11 в звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций 209 для дальнейшего следования по трубопроводу 20 на газохимическое производство в качестве сырья для дальнейшей переработки, частично направляемую по трубопроводу 10 в звено подготовки и компримирования хладагента 402 блока производства СПГ 400 для подпитки контура этанового хладагента и/или контура или контуров смешанного хладагента и/или по трубопроводу 13 в звено компримирования 205/1 для смешения с сухим природным газом и/или по трубопроводу 15 в звено сжижения 401 блока производства СПГ 400 для регулирования калорийности товарного СПГ;
- ШФЛУ, направляемую по трубопроводу 14 в звено очистки и фракционирования ШФЛУ 208.
Второй поток сырьевого природного газа (поток II) по трубопроводу 24 направляется в звено адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/2, после чего осушенный природный газ по трубопроводу 25 поступает в звено ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/2 (поток II).
Поступающий по трубопроводу 25 осушенный природный газ в звене ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/2 (поток II) разделяют на:
- сухой природный газ, частично направляемый по трубопроводу 37 в звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций 209 для дальнейшего следования по трубопроводу 22 на газохимическое производство в качестве сырья и/или топливного газа, частично направляемый по трубопроводу 26 в звено компримирования 205/2 для выработки товарного природного газа, подготовленного к подаче в магистральный газопровод. Основная часть компримированного охлажденного природного газа направляется по трубопроводу 27 в звено замера и учета товарного природного газа 206, откуда по трубопроводу 28 поступает в трубопровод подачи товарного природного газа в магистральный газопровод 300 для отвода потребителям. Часть компримированного природного газа перед охлаждением поступает по трубопроводу 45 для использования в качестве газа регенерации и/или газа охлаждения адсорбентов звена очистки и фракционирования ШФЛУ 208;
- этановую фракцию, направляемую по трубопроводу 29 в звено очистки этановой фракции 207, где для удаления кислых примесей может быть использована одна из следующих технологий: абсорбция водным раствором амина, фракционирование CO2, вымораживание CO2, а также адсорбция цеолитами для доочистки этановой фракции;
- ШФЛУ, направляемую по трубопроводу 38 в звено очистки и фракционирования ШФЛУ 208.
Очищенная этановая фракция направляется по трубопроводу 31 в звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций 209 для дальнейшего следования по трубопроводу 23 на газохимическое производство, или на смешение с этановой фракцией, поступающей из звена ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 (поток I) по трубопроводу 11, с получением смесевой товарной этановой фракции, подаваемой через звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций 209 на газохимическое производство в качестве сырья для дальнейшей переработки по трубопроводу 20. При снижении или отсутствии потребности в этановой фракции на газохимическом производстве возможно частичное или полное сжижение этановой фракции, поступающей из звеньев 204/1 и/или 204/2, с её накоплением для последующей переработки (на схеме не указано) и/или направление этановой фракции по трубопроводу 30 в звено компримирования 205/1 для смешения с сухим природным газом и/или по трубопроводу 41 в звено сжижения 401 блока производства СПГ 400 для регулирования калорийности СПГ и/или по трубопроводу 32 в звено подготовки и компримирования хладагента 402 блока производства СПГ 400 для подпитки контура этанового хладагента и/или контура или контуров смешанного хладагента.
В звене очистки и фракционирования ШФЛУ 208 происходит смешение потоков ШФЛУ, поступающих из звена ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 (поток I) и звена ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/2 (поток II) по трубопроводам 14 и 38, соответственно. В звене очистки и фракционирования ШФЛУ 208 после удаления меркаптанов и метанола происходит разделение ШФЛУ на:
- пропановую фракцию, частично направляемую по трубопроводу 16 в звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций 209 для дальнейшего следования по трубопроводу 21 на газохимическое производство в качестве сырья для дальнейшей переработки, частично направляемую по трубопроводу 17 в звено сжижения 401 блока производства СПГ 400 для регулирования калорийности товарного СПГ, частично направляемую по трубопроводу 19 для подпитки контура или контуров смешанного хладагента звена подготовки и компримирования хладагента 402 блока производства СПГ 400, балансовое количество пропановой фракции подаётся в блок хранения товарной продукции (на схеме не указано);
- бутановую фракцию, частично направляемую по трубопроводу 36 в звено сжижения 401 блока производства СПГ 400 для регулирования калорийности товарного СПГ и/или по трубопроводу 18 для подпитки контура или контуров смешанного хладагента звена подготовки и компримирования хладагента 402 блока производства СПГ 400, балансовое количество бутановой фракции подаётся в блок хранения товарной продукции (на схеме не указано).
Часть сухого природного газа используют в звене глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1 и в звене адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/2 в качестве газа регенерации и/или газа охлаждения адсорбентов осушки, после чего отработанный газ регенерации предварительно компримируют в звене глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1 и в звене адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/2 и направляют по трубопроводу 7 и по трубопроводу 33, соответственно, в звено абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202 на смешение с сырьевым природным газом с помощью компрессора перед абсорбером при неполном извлечении метанола из сырьевого природного газа с доочисткой очищенного природного газа в звене глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1 с целью исключения накопления нежелательных примесей в последнем или с очищенным природным газом после абсорбера при глубокой очистке сырьевого природного газа от метанола без доочистки в звене глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1 или в звено замера и учета сырьевого природного газа 201 на смешение с сырьевым природным газом по трубопроводам 9 и 35, соответственно. Дополнительно отработанный газ регенерации из звена глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1 поступает по трубопроводу 42 на смешение с сырьевым природным газом в звено адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/2. Вода, извлекаемая из отработанного газа регенерации при его охлаждении и/или на фильтрах-коалесцерах из очищенного природного газа перед адсорберами в звене глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1 и в звене адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/2, по трубопроводу 8 и по трубопроводу 34, соответственно, поступает в звено абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202.
Поступающий по трубопроводу 6 в звено сжижения 401 блока производства СПГ 400 товарный природный газ, полностью подготовленный к сжижению, охлаждается и конденсируется за счёт использования хладагентов, поступающих по группе трубопроводов 43 из звена подготовки и компримирования хладагента 402 и возвращающихся по группе трубопроводов 44 после передачи холода, с выводом товарного СПГ по трубопроводу 12.
Хладагенты требуемого состава производятся непосредственно в звене подготовки и компримирования хладагента 402 путём смешения в необходимых пропорциях компримированного природного газа (компонент – метан), поступающего из звена компримирования 205/1 по трубопроводу 39, этановой фракции (компонент – этан), поступающей из звена ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 (поток I) по трубопроводу 10 и/или из звена очистки этановой фракции 207 по трубопроводу 32, пропановой фракции (компонент – пропан), поступающей из звена очистки и фракционирования ШФЛУ 208 по трубопроводу 19, бутановой фракции (компонент – бутан), поступающей из звена очистки и фракционирования ШФЛУ 208 по трубопроводу 18.
В качестве газа регенерации и/или газа охлаждения адсорбентов звена очистки и фракционирования ШФЛУ 208 используют компримированный природный газ, поступающий по трубопроводу 40 из звена компримирования 205/1 и/или по трубопроводу 45 из звена компримирования 205/2.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет обеспечить сбалансированную нагрузку газоперерабатывающего блока, производительность блока производства СПГ с получением товарного СПГ регулируемого качества, а также выработку широкого ассортимента продукции высокого качества с одновременным сжижением техногенной нагрузки на окружающую среду.
1. Комплекс по переработке магистрального природного газа в товарную продукцию, включающий:
• трубопровод-отвод подачи магистрального природного газа на переработку 100;
• газоперерабатывающий блок 200, осуществляющий выработку товарного природного газа, полностью подготовленного к сжижению, и товарного природного газа, подготовленного к подаче в магистральный газопровод, этановых фракций различного состава, продуктов разделения широкой фракции легких углеводородов (далее ШФЛУ) в виде пропановой фракции, бутановой фракции и пентан-гексановой фракции (далее ПГФ);
• трубопровод подачи товарного природного газа в магистральный газопровод 300;
• блок производства сжиженного природного газа (далее СПГ) 400; объединенные прямыми и обратными связями в виде трубопроводов, в состав указанного газоперерабатывающего блока 200 входят следующие звенья:
• звено замера и учета сырьевого природного газа 201;
• звено абсорбционной очистки от кислых компонентов и метанола 202;
• звено глубокой адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/1;
• звено адсорбционной осушки и очистки от ртути 203/2;
• звено ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/1 (поток I);
• звено ректификационного извлечения этановой фракции и ШФЛУ 204/2 (поток II);
• звено компримирования 205/1 (поток I);
• звено компримирования 205/2 (поток II);
• звено замера и учета товарного природного газа 206;
• звено очистки этановой фракции 207;
• звено очистки и фракционирования ШФЛУ 208;
• звено замера и учета подаваемых на газохимическое производство сухого природного газа, этановой и пропановой фракций 209;
в состав указанного блока производства СПГ 400 входят следующие звенья:
• звено сжижения 401;
• звено подготовки и компримирования хладагента 402;
после звена 201 сырьевой природный газ делят на два потока: первый поток (поток I) в количестве, обеспечивающем производительность блока производства СПГ 400, последовательно проходит звено 202, звено 203/1 и звено 204/1 и полностью подготовленный к сжижению направляется в звено 401 с предварительным повышением давления в звене 205/1, второй поток (поток II) последовательно проходит звено 203/2 и звено 204/2, откуда выводится осушенный природный газ для последующей подачи после компримирования в звене 205/2 в виде товарного природного газа, подготовленного к подаче в магистральный газопровод, в трубопровод подачи товарного природного газа в магистральный газопровод 300 через звено 206, при этом этановую фракцию из звена 204/2 направляют в звено 207 и далее на газохимическое производство или объединяют с этановой фракцией из звена 204/1 для получения смесевой товарной этановой фракции, подаваемой через звено 209 на газохимическое производство, потоки ШФЛУ, поступающие из звеньев 204/1 и 204/2, объединяют в звене 208 для очистки от меркаптанов и метанола и разделения на пропановую фракцию, частично направляемую через звено 209 на газохимическое производство, бутановую фракцию и ПГФ.
2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что отработанный газ регенерации из звена 203/1 подают на смешение с сырьевым природным газом с помощью компрессора перед абсорбером в звено 202 при неполном извлечении метанола из сырьевого природного газа в звене 202 с доочисткой очищенного природного газа в звене 203/1, или с очищенным природным газом после абсорбера в звено 202 при глубокой очистке сырьевого природного газа от метанола в звене 202 без доочистки в звене 203/1, или с сырьевым природным газом в звене 201, или с сырьевым природным газом в звене 203/2.
3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что отработанный газ регенерации из звена 203/2 подают на смешение с сырьевым природным газом с помощью компрессора перед абсорбером в звено 202 или в звено 201.
4. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что этановую фракцию из звена 204/1 подают в звено 401 и/или в звено 402.
5. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что этановые фракции из звеньев 204/1 и 207 подают в звено 205/1.
6. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что этановые фракции из звеньев 204/1 и 207 подают на газохимическое производство отдельными трубопроводами без смешения через звено 209.
7. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что компримированный природный газ из звена 205/1 частично или полностью направляют в звено 206.
8. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что звено 207 размещают в границах газохимического производства с исключением его из блока 200.
9. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что пропановую фракцию из звена 208 направляют в звено 401 и/или в звено 402.
10. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что бутановую фракцию из звена 208 направляют в звено 401 и/или в звено 402.
11. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве газа регенерации и/или газа охлаждения в звене 208 используют компримированный природный газ из звена 205/1 и/или из звена 205/2 после первой ступени компримирования до и/или после аппаратов воздушного охлаждения, соответственно.
12. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что блок 200 дополняют звеном компримирования и очистки кислых газов, поступающих из звена 202 и/или звена 207, для использования в качестве сырья установок получения метанола, и/или карбамида, и/или другой продукции.
13. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что блок 200 дополняют звеном компримирования этановой фракции высокого качества для ее подачи в звено 401 и/или звено 402 при снижении или отсутствии потребления этановой фракции на газохимическом производстве.
14. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что блок 200 дополняют звеном сжижения этановой фракции, подаваемой из звена 204/1 и/или звена 204/2.
