Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ С ДЕФЛЕГМАЦИЕЙ НТСД ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ C ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к установкам низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности для выделения 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 хладагентами 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 конденсата.

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 детандеров, соединенных кинематически и/или электрически с компрессором для сжатия хладагента внешнего цикла охлаждения или хладагента смешения (части газа высокого давления).

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

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, оснащенной линиями газа высокого и низкого давления, включающей два рекуперационных теплообменника, дефлегматор, редуцирующие устройства, блоки низкотемпературной сепарации и стабилизации, особенность заключается в том, что в качестве блока стабилизации установлен деметанизатор, соединенный линией подачи метансодержащего газа с линией подачи газа дефлегмации, и оснащенный линией вывода углеводородов С₂₊, в качестве блока низкотемпературной сепарации расположен низкотемпературный сепаратор, оснащенный линией вывода конденсата в линию подачи флегмы и линией подачи газа в устройство охлаждения дефлегматора, 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 установлен блок осушки, затем параллельно расположены первый рекуперационный теплообменник и испаритель внешнего контура охлаждения со вторым рекуперационным теплообменником, далее размещены первое редуцирующее устройство и дефлегматор, соединенный линией подачи газа низкотемпературной сепарации с первым рекуперационным теплообменником, оснащенным линией вывода газа низкого давления, с низкотемпературным сепаратором -линией подачи газа дефлегмации с расположенным на ней вторым редуцирующим устройством, а с деметанизатором - линией подачи флегмы с расположенными на ней третьим редуцирующим устройством и вторым рекуперационным теплообменником, при этом внешний контур охлаждения включает расположенные на линии циркуляции хладагента испаритель, компрессор, конденсатор и редуцирующее устройство внешнего контура охлаждения.

Второй вариант установки отличается размещением на линии газа высокого давления, параллельно первому рекуперационному теплообменнику, компрессора, холодильника, второго рекуперационного теплообменника и четвертого редуцирующего устройства взамен оборудования внешнего контура охлаждения.

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. Для снижения нагрузки низкотемпературного сепаратора по газу по меньшей мере часть метансодержащего газа может подаваться минуя его, непосредственно в линию газа низкотемпературной сепарации.

Установка оборудована блоком осушки, например, адсорбционного или абсорбционного типа. Деметанизатор может быть выполнен в виде ректификационной колонны. 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 тепла, которое выделяется (первый вариант) при сжатии циркулирующего хладагента, с помощью конденсатора, или (второй вариант), при сжатии части газа высокого давления, с помощью холодильника, что снижает температуру газа, уменьшает содержание углеводородов С₂₊ в газе низкотемпературной сепарации и увеличивает их выход в жидком виде.

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

При работе первого варианта установки (фиг. 1) газ высокого давления, подаваемый по линии 19, осушают в блоке 1 и разделяют на два потока, первый охлаждают в теплообменнике 6, а второй - в испарителе 2 хладагентом внешнего контура охлаждения, циркулирующим по линии 20, и в теплообменнике 7, затем потоки объединяют, редуцируют в устройстве 8 и подвергают дефлегмации в аппарате 11 за счет охлаждения подаваемым по линии 21 газом низкотемпературной сепарации, который затем нагревают в теплообменнике 6 и выводят по линии 22 в качестве газа низкого давления. При циркуляции хладагент внешнего контура после нагрева в испарителе 2 сжимают компрессором 3, приводимым в движение по меньшей мере одним из детандеров 8, 9, 10 и 5, охлаждают в конденсаторе 4 и редуцируют в устройстве 5. Газ дефлегмации выводят по линии 23, редуцируют в устройстве 9, смешивают с метансодержащим газом, подаваемым по линии 24, разделяют в низкотемпературном сепараторе 13 на газ, выводимый по линии 21, и конденсат, подаваемый по линии 25 в линию 26, по которой из аппарата 11 выводят флегму. Флегму редуцируют с помощью устройства 10, смешивают с конденсатом низкотемпературной сепарации и через теплообменник 7, подают в деметанизатор 12, из которого по линии 24 выводят метансодержащий газ, а по линии 27 - углеводороды С₂₊. Работа второго варианта установки (фиг. 2) отличается тем, что второй поток газа высокого давления сжимают компрессором 14, приводимым в движение с помощью по меньшей мере одного из детандеров 8, 9, 10 и 16, охлаждают в холодильнике 15, теплообменнике 7 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 очищают от углекислого газа в блоке 17, располагаемом на линии 19, а газ низкого давления сжимают в компрессорной 18 (показано пунктиром).

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