Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ ГАЗА

Изобретение относится к установкам подготовки нефтяного и природного газов для дальнейшей переработки или для подачи в транспортный трубопровод и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической, химической отраслях промышленности.

Известна установка компримирования углеводородного газа (патент РФ №2073182, МПК⁶ F25J 3/08, опубл. 10.02.1997), включающая компрессор со ступенью низкого и высокого давления, установленный за ступенью низкого давления межступенчатый холодильник газа, сепаратор разделения конденсата и воды, сепаратор отделения газа от конденсата и воды с патрубками входа газа, выхода газа и выхода жидкости, последний из которых соединен с патрубком входа сепаратора разделения конденсата и воды, концевой холодильник газа, установленный за ступенью высокого давления компрессора, сепаратор отделения газа от жидкости с патрубками входа газа, выхода газа, выхода конденсата и выхода воды, трехфазные разделители и узел осушки газа, соединенный с патрубком выхода газа из сепаратора отделения газа от жидкости. Установка также снабжена скруббером, емкостью рециркуляции воды и узлом подпитки воды.

Общими признаками известной и предлагаемой установок являются:

- компрессор со ступенью низкого и высокого давления;

- межступенчатый холодильник газа, установленный за ступенью низкого давления;

- сепаратор отделения газа от примесей;

- концевой холодильник газа, установленный за ступенью высокого давления компрессора;

- сепаратор отделения газа от жидкости;

- трехфазный разделитель.

Недостатком известной установки является отсутствие узла ввода ингибитора гидратообразования, вследствие чего возможно образование гидратов при снижении температуры ниже 35°С. Кроме того, введение в основной поток газа перед межступенчатым холодильником углеводородного конденсата из трехфазного разделителя, установленного после концевого холодильника, утяжеляет исходный состав газа и, тем самым, негативно сказывается на работе последующей установки осушки газа, так как тяжелые углеводороды в случае абсорбционной осушки будут растворяться в абсорбенте, вызывая его вспениваемость, а в случае адсорбционной осушки газа - способствовать закоксованности адсорбента. И в одном, и в другом случае это приводит к снижению поглотительной способности реагента и срока его службы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой установке является установка подготовки углеводородного газа к транспорту (патент РФ №2140050, МПК⁶ F25J 3/00, F17D 1/04, опубл. 20.10.1999), включающая компрессор со ступенью низкого и высокого давления, установленный за ступенью низкого давления межступенчатый холодильник газа, сепаратор разделения конденсата и воды, сепаратор отделения газа от конденсата и воды с патрубками входа газа, выхода газа и выхода жидкости, последний из которых соединен с патрубком входа жидкости сепаратора разделения конденсата и воды, узел подпитки воды, концевой холодильник газа, установленный за ступенью высокого давления компрессора, сепаратор отделения газа от жидкости с патрубками входа газа, выхода газа, жидкости и конденсата. При этом патрубок выхода воды сепаратора разделения конденсата и воды через насос и фильтр соединен со входом в межступенчатый холодильник газа. Сепаратор разделения конденсата и воды дополнительно снабжен патрубком входа воды, соединенным с узлом подпитки воды, и патрубками выхода газа и дренажной воды.

Общими признаками известной и предлагаемой установок являются:

- компрессор со ступенью низкого и высокого давления;

- межступенчатый холодильник газа, установленный за ступенью низкого давления;

- сепаратор отделения газа от примесей;

- концевой холодильник газа, установленный за ступенью высокого давления компрессора;

- сепаратор отделения газа от жидкости;

- трехфазный разделитель с отводами конденсата и жидкости.

Недостатком известной установки является отсутствие узла ввода ингибитора гидратообразования, вследствие чего возможно образование гидратов при снижении температуры ниже 35°С. Поддержание температуры газа на выходе из концевого холодильника порядка 35°С (для предотвращения гидратообразования) увеличивает нагрузки по воде на дальнейшую установку осушки газа и требует повышенного количества абсорбента/адсорбента. Кроме того, для реализации процесса промывки газа от примесей на установке требуется постоянный расход воды, а так как вода на промывку подается в трубопровод подачи газа перед межступенчатым холодильником, это приводит еще и к увеличению нагрузки на аппарат. В результате чего увеличивается поверхность теплообмена, потребление электроэнергии и стоимость аппарата.

Технической задачей изобретения является повышение качества подготовки газа при снижении капитальных и эксплуатационных затрат.

Поставленная задача достигается тем, что установка подготовки газа, содержащая соединенные трубопроводами компрессор со ступенями низкого и высокого давления, межступенчатый холодильник газа, установленный за ступенью низкого давления, сепаратор отделения газа от примесей, концевой холодильник газа, установленный за ступенью высокого давления компрессора, сепаратор отделения газа от жидкости и трехфазный разделитель, снабжена трубопроводом подачи метанола, подключенным к трубопроводу подачи газа в концевой холодильник после ступени высокого давления компрессора, и трубопроводом подачи водометанольного раствора из трехфазного разделителя, подключенным к трубопроводу подачи газа в сепаратор отделения газа от примесей.

Кроме того, трубопровод подачи метанола подключен к трубопроводу подачи газа в концевой холодильник через дополнительно установленный первый смеситель, а трубопровод подачи водометанольного раствора подключен к трубопроводу подачи газа в сепаратор отделения газа от примесей через дополнительно установленный второй смеситель.

Кроме того, трубопровод подачи водометанольного раствора снабжен отводом, соединенным с сепаратором отделения газа от примесей.

Кроме этого, установка снабжена дополнительным холодильником, установленным после концевого холодильника газа перед сепаратором отделения газа от жидкости.

Заявляемая совокупность признаков позволяет за счет ввода ингибитора гидратообразования (метанола) в поток газа, выходящего из ступени высокого давления компрессора, предотвратить образование гидратов при охлаждении газа в концевом холодильнике, а также использовать в качестве промывочной жидкости в сепараторе отделения газа от примесей выделенный в трехфазном разделителе водометанольный раствор.

Использование водометанольного раствора в качестве промывочной жидкости позволяет в дальнейшем исключить попадание активных примесей на адсорбент (абсорбент) и, тем самым, увеличить срок службы сорбента и сохранить его активность.

Снабжение трубопровода подачи водометанольного раствора отводом, соединенным с сепаратором отделения газа от примесей, позволяет дополнительно подавать водометанольный раствор в качестве орошения, тем самым повышая эффективность отделения попутного нефтяного газа от примесей.

Кроме того, за счет отдувки газом метанола из водометанольного раствора в сепараторе отделения газа от примесей происходит снижение количества расхода свежего ингибитора гидратообразования - метанола на подпитку, подаваемого в первый смеситель.

Установка после концевого холодильника газа дополнительного холодильника позволяет в летний период времени охладить попутный нефтяной газ до требуемых температур.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков позволяет повысить качество подготовки газа для дальнейшей переработки/транспорта и снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

На чертеже представлена принципиальная схема установки подготовки газа.

Установка подготовки газа содержит соединенные трубопроводами компрессор со ступенью 1 низкого давления и ступенью 2 высокого давления, межступенчатый холодильник 3 газа, установленный за ступенью 1 низкого давления, сепаратор 4 отделения газа от примесей, концевой холодильник 5 газа, установленный за ступенью 2 высокого давления газа, сепаратор 6 отделения газа от жидкости, трехфазный разделитель 7.

Установка снабжена трубопроводом I подачи метанола, подключенным к трубопроводу подачи газа в концевой холодильник 5 после ступени 2 высокого давления компрессора, при этом трубопровод I может быть подключен или с помощью подводящего патрубка, оснащенного дозирующим устройством (не показан), или с помощью распределительной головки (не показана), или с помощью первого смесителя 8, дополнительно установленного на трубопроводе как непосредственно в месте ввода ингибитора (см. чертеж), так и после ввода ингибитора.

Установка также снабжена трубопроводом II подачи водометанольного раствора из трехфазного разделителя 7, который может быть подключен к трубопроводу подачи газа в сепаратор 4 отделения газа от примесей или с помощью подводящего патрубка (не показан), или с помощью распределительной головки (не показана), или через второй смеситель 9 (см. чертеж), дополнительно установленный на трубопроводе.

В качестве смесителей 8 и 9 могут быть установлены форсунки, сопла Вентури, насадочные смесители.

Трубопровод II подачи водометанольного раствора снабжен отводом III, соединенным с сепаратором 4 отделения газа от примесей, при этом отвод III расположен выше ввода газа в сепаратор 4.

Установка может быть снабжена дополнительным холодильником 10 (на чертеже показан пунктиром), установленным после концевого холодильника 5 перед сепаратором 6 отделения газа от жидкости. В качестве холодильника 10 может быть использован рекуперативный теплообменник, при этом в качестве охлаждающего агента могут быть использованы существующие на производстве технологические потоки.

Установка снабжена необходимой запорно-регулирующей арматурой.

Установка работает следующим образом.

Сырой попутный нефтяной газ в количестве 120 тыс.нм³/ч, имеющий в своем составе тяжелые углеводороды, влагу и активные примеси (ПАВ, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов и др.), поступает на ступень 1 низкого давления компрессора, после чего с давлением 0,8…1,0 МПа подается на охлаждение до температуры 30…45°С в холодильник 3.

Охлажденный попутный нефтяной газ из холодильника 3 по трубопроводу подачи газа поступает в сепаратор 4. При этом из трубопровода II в трубопровод подачи газа в сепаратор 4 через смеситель 9 подается водометанольный раствор в количестве 0…500 кг/ч (расчетная величина). Также в верхнюю часть сепаратора 4 из трубопровода II по трубопроводу III в качестве орошения подается водометанольный раствор в количестве 0…500 кг/ч (расчетная величина).

В сепараторе 4, за счет промывки газа водометанольным раствором и дополнительного орошения, происходит очистка газа от механических и активных примесей, а также отдувка газом из водометанольного раствора определенного количества метанола.

Из сепаратора 4 попутный нефтяной газ с определенным содержанием метанола, соответствующим параметрам процесса (до 10 г/1000 м³ газа), подается на ступень 2 высокого давления компрессора, после чего с давлением 3,5…3,6 МПа поступает на охлаждение в холодильник 5.

Перед подачей попутного нефтяного газа в холодильник 5, в газовый поток через смеситель 8 из трубопровода I вводится расчетное количество ингибитора гидратообразования - метанола в количестве 0,5…10 кг/ч.

В холодный период времени попутный нефтяной газ охлаждается в холодильнике 5 до температуры 5…20°С. В теплый период времени попутный нефтяной газ после холодильника 5 подается на дополнительное охлаждение в холодильник 10, в котором охлаждается до температуры 20…25°С.

Охлажденная газожидкостная смесь поступает в сепаратор 6 отделения газа от жидкости. Отсепарированный газ из сепаратора 6 подается на установку осушки или очистки газа (адсорбционную или абсорбционную), а жидкостная смесь направляется в трехфазный разделитель 7. В трехфазном разделителе 7 жидкостная смесь разделяется на углеводородный конденсат, который направляется на дальнейшую переработку, водометанольный раствор, который подается по трубопроводу II на орошение в сепаратор 4 и газ, выводимый с установки.