Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕФЛЕГМАЦИИ НТД ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА С ПОЛУЧЕНИЕМ УГЛЕВОДОРОДОВ C (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к установкам низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности для получения углеводородов С₂₊ из природного газа.

Известен способ сжижения богатого углеводородами потока с одновременным извлечением С₃₊ - богатой фракции с высоким выходом [RU 2317497, опубл. 20.02.2008 г., МПК F25J 1/02, F25J 3/00], осуществляемый на установке, включающей три холодильных каскада со смешанными хладоагентами разного состава и блок фракционирования, состоящий из сепаратора, детандер-компрессорного агрегата, насоса, рекуперационного теплообменника, абсорбера и отпарной колонны.

Недостатками известной установки являются неполное извлечение углеводородов С₃₊ и невозможность выделения этана.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка комплексной подготовки газа [RU 2624710, опубл. 05.07.2017 г., МПК F25J 3/00, С07С 7/00, C10G 5/06], включающая входной сепаратор, два рекуперационных теплообменника, дефлегматор, редуцирующие устройства, блок низкотемпературной сепарации и блок стабилизации.

Недостатком данной установки является низкий выход углеводородов С₂₊ из-за недостаточного охлаждения газа.

Задача изобретения - повышение выхода углеводородов С₂₊.

Техническим результатом является повышение выхода углеводородов С2+за счет установки в качестве редуцирующих устройств по меньшей мере одного детандера, соединенного кинематически и/или электрически с компрессором для сжатия хладоагента внешнего контура охлаждения или хладоагента смешения, а также за счет использования холода редуцированной флегмы для охлаждения верха деметанизатора и части газа высокого давления.

Предложено два варианта установки, в первом из которых установлен компрессор хладоагента внешнего контура охлаждения, а во втором -компрессор части газа высокого давления.

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, оснащенной линиями газа высокого и низкого давления, включающей два рекуперационных теплообменника, дефлегматор, блок стабилизации и редуцирующие устройства, особенность заключается в том, что в качестве блока стабилизации установлен деметанизатор с верхней охлаждаемой и нижней обогреваемой секциями и зоной питания между ними, по меньшей мере одно из редуцирующих устройств выполнено в виде детандера, кинематически и/или электрически соединенного с компрессором внешнего контура охлаждения, на линии газа высокого давления параллельно расположены первый рекуперационный теплообменник и испаритель внешнего контура охлаждения со вторым рекуперационным теплообменником, затем размещены первое редуцирующее устройство и дефлегматор, соединенный с первым рекуперационным теплообменником линией газа низкого давления, которая образована линией подачи метансодержащего газа и линией подачи газа дефлегмации с расположенным на ней вторым редуцирующим устройством, кроме того, дефлегматор соединен с зоной питания деметанизатора линией подачи флегмы с расположенными на ней третьим редуцирующим устройством, выветривателем, оснащенным линией подачи газа выветривания в линию газа низкого давления до дефлегматора, насосом, охлаждающим устройством верхней секции деметанизатора и вторым рекуперационным теплообменником, при этом деметанизатор оборудован линией вывода углеводородов С₂₊ и линией подачи метансодержащего газа, а внешний контур охлаждения включает расположенные на линии циркуляции хладоагента испаритель, компрессор, конденсатор и редуцирующее устройство внешнего контура охлаждения.

Второй вариант установки отличается отсутствием внешнего контура охлаждения и расположением на линии газа высокого давления, параллельно первому рекуперационному теплообменнику, компрессора, холодильника, второго рекуперационного теплообменника и третьего редуцирующего устройства.

Деметанизатор может быть соединен с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода этановой и пропан-бутановой фракций. При необходимости установку оснащают блоком очистки газа от углекислоты, например, адсорбционного или абсорбционного типа, размещаемым на линии газа высокого давления, а на линии газа низкого давления может быть установлена компрессорная станция. При необходимости снижения нагрузки на дефлегматор по жидкости, на линии газа высокого давления может быть расположен сепаратор, оснащенный линией подачи конденсата в линию подачи флегмы после дефлегматора. Насос может быть электрически или кинематически связан с одним из детандеров.

Установка оснащена блоком осушки газа высокого давления, например, адсорбционного или абсорбционного типа, или устройствами для подачи свежего и вывода отработанного ингибитора гидратообразования. Деметанизатор может быть выполнен в виде ректификационной колонны с охлаждаемой верхней и обогреваемой нижней секциями. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля или вихревой трубы или детандера. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Установка в качестве по меньшей мере одного из редуцирующих устройств детандера, соединенного кинематически или электрически с компрессором, позволяет использовать механическую энергию редуцирования технологического потока для дополнительного охлаждения газа путем выведения из установки, с помощью конденсатора внешнего контура охлаждения тепла, которое выделяется при сжатии циркулирующего хладоагента (первый вариант), или с помощью холодильника тепла, которое выделяется при сжатии части газа высокого давления (второй вариант), что снижает температуру газа, приводит к уменьшению содержания углеводородов С₂₊ в газе низкого давления и увеличивает их выход в жидком виде. Расположение на линии подачи флегмы устройства для охлаждения верхней секции деметанизатора позволяет использовать холод редуцированной флегмы для охлаждения верха деметанизатора, способствует конденсации углеводородов С₂₊ и снижает их потери с метансодержащим газом и увеличивает выход.

Установка в первом варианте включает рекуперационные теплообменники 1 и 2, внешний контур охлаждения в составе испарителя 3, компрессора 4, конденсатора 5 и редуцирующего устройства 6, редуцирующие устройства 7, 8 и 9, насос 10, выветриватель 11, дефлегматор 12 и деметанизатор 13. Второй вариант установки взамен оборудования внешнего контура охлаждения включает компрессор 14, холодильник 15 и четвертое редуцирующее устройство 16. Установка может быть оборудована блоком осушки 17, блоком очистки от углекислого газа 18, компрессорной станцией 19, сепаратором 20 (показано пунктиром). Все редуцирующие устройства условно показаны в виде детандеров.

При работе первого варианта установки (фиг. 1) газ высокого давления, подаваемый по линии 21 разделяют на два потока, первый охлаждают в теплообменнике 1, а второй - в испарителе 3 хладоагентом внешнего контура охлаждения, циркулирующим по линии 22, и в теплообменнике 2, затем потоки объединяют, редуцируют в устройстве 7, и подвергают дефлегмации в аппарате 12 за счет охлаждения подаваемым по линии 23 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 2 и выводят по линии 24. При циркуляции хладоагент внешнего контура после нагрева в испарителе 3 сжимают компрессором 4, приводимым в движение с помощью по меньшей мере одного из детандеров 6, 7, 8, 9, охлаждают в конденсаторе 5 и редуцируют в устройстве 6. Газ дефлегмации выводят по линии 25, редуцируют в устройстве 8 и смешивают с метансодержащим газом, подаваемым по линии 26, образуя линию газа низкого давления 23. Из дефлегматора 12 по линии 27 выводят флегму, редуцируют ее с помощью устройства 9, выветривают в аппарате 11 с получением газа выветривания, подаваемого по линии 28 в линию 23, и остатка, который насосом 10 через охлаждающее устройство верхней секции деметанизатора 13 и теплообменник 2 подают в зону питания деметанизатора 13, из которого по линии 29 выводят углеводороды С₂₊ а по линии 26 - метансодержащий газ. Работа второго варианта (фиг. 2) отличается тем, что второй поток газа высокого давления сжимают компрессором 14, приводимого в движение с помощью по меньшей мере одного из детандеров 7, 8, 9, 16, охлаждают в холодильнике 15, теплообменнике 2 и редуцируют с помощью устройства 16. Возможные линии кинематической и/или электрической связи детандеров с компрессором показаны штрих-пунктиром.

При необходимости в обоих вариантах установки объединенный газовый поток осушают с блоке 17, очищают от углекислого газа в блоке 18, располагаемыми на линии 21, газ низкого давления сжимают в компрессорной 19, а из сепаратора 20 в линию 27 по линии 30 может подаваться конденсат (показано пунктиром). Углеводороды С₂+из деметанизатора 13 могут быть поданы на разделение с получением этановой и пропан-бутановой фракций (не показано).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход углеводородов С₂₊ и может найти применение в газовой промышленности.