Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ДЛЯ ДЕЭТАНИЗАЦИИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к оборудованию для получения газа низкого давления и сжиженных углеводородных газов за счет использования перепада давления природного газа и может быть использовано в газовой промышленности.

Известна установка для редуцирования природного газа и получения газомоторных топлив (варианты) [RU 2673970, опубл. 03.12.2018 г., МПК F25J 1/00], включающая в одном из вариантов линию газа высокого давления с блоком осушки, которая разделена на две линии, на одной установлены компрессор, холодильник и первый детандер, на другой - рекуперативный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлен второй детандер и дефлегматор, соединенный с сепаратором, с третьим детандером и с рекуперативным теплообменником, оснащенный также линией подачи флегмы в линию подачи широкой фракции легких углеводородов из сепаратора в блок фракционирования, оборудованный линиями вывода продуктов и линией подачи газа фракционирования в сепаратор.

Недостатком известной установки является низкая энергетическая эффективность из-за необходимости использования сторонних источников низкотемпературного холода в блоке фракционирования широкой фракции.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка НТДР для получения углеводородов С₂₊ из магистрального газа (варианты) [RU 2699912, опубл. 11.09.2019 г., МПК B01D 3/00], которая включает в одном из вариантов установленные на линии газа высокого давления блок осушки, рекуперативный теплообменник, редуцирующее устройство, промежуточный сепаратор и дефлегматор с тепломассообменной (теплообменной) секцией в верхней части, оснащенный линией подачи газа с редуцирующим устройством, соединенный деметанизатором, который соединен линиями подачи деметанизированного конденсата и метансодержащего газа с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода продуктов, линией вывода деэтанизированного газа - с тепломассообменной секцией, а линией ввода-вывода циркуляционного орошения - с узлом охлаждения, установленным на байпасе рекуперативного теплообменника с редуцирующим устройством, кроме того, деметанизатор соединен с промежуточным сепаратором, а по меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, соединенного с компрессором посредством кинематической или электрической связи.

Недостатком данной установки является низкий выход углеводородов С₂₊, из-за уноса с метансодержащим газом, направляемым непосредственно в выводимый поток газа с верха деметанизатора, имеющего относительно высокую температуру, а также низкая энергетическая эффективность из-за необходимости использования сторонних источников низкотемпературного холода для разделения в блоке фракционирования деметанизированного конденсата с высоким содержанием метана.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода углеводородов С₂₊ и исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода.

Техническим результатом является увеличение выхода углеводородов С₂₊ за счет установки взамен дефлегматора и деметанизатора полной фракционирующей колонны, охлаждаемой и обогреваемой внутренними технологическими потоками. Исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода достигается за счет использования в качестве хладоагента части технологических потоков.

Предложено два варианта установки.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей установленные на линии газа высокого давления блок осушки, рекуперативный теплообменник, редуцирующее устройство и фракционирующий аппарат с тепломассообменной секцией в верхней части, которая соединена линией подачи газа с рекуперативным теплообменником, оснащенным линией вывода газа низкого давления, а также блок фракционирования, оснащенный линией подачи деметанизированного конденсата и линиями вывода продуктов, особенность заключается в том, что в качестве фракционирующего аппарата установлена фракционирующая колонна, верх которой соединен линией вывода деэтанизированного газа с редуцирующим устройством, соединенным с верхней тепломассообменной секцией линией вывода газа низкого давления, нижняя часть колонны с линией вывода деметанизированного конденсата оснащена нижней тепломассообменной секцией, расположенной на байпасе рекуперативного теплообменника, блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода в качестве хладоагента части деэтанизированного газа, отбираемой между колонной и редуцирующим устройством или части газа низкого давления, отбираемой между колонной и рекуперационным теплообменником.

Второй вариант отличается размещением на линии редуцированного деэтанизированного газа сепаратора, соединенного линией подачи углеводородного конденсата с верхней частью колонны и оснащенного линией вывода газа низкого давления, на которой расположены верхняя тепломассообменная секция колонны и рекуперационный теплообменник.

Блок фракционирования выполнен в виде ректификационных колонн в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом продуктов. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. Установка оборудована адсорбционным блоком осушки. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Для увеличения выхода углеводородов С₂₊ рекуперативный теплообменник может быть выполнен многопоточным и соединенным с компрессионной холодильной машиной. При выполнении по меньшей мере одного редуцирующего устройства в виде детандера компрессор холодильной машины может быть соединен с детандером(ами) посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств. При высоком содержании углекислого газа установку целесообразно оснастить блоком очистки от углекислоты газа высокого давления (например, путем адсорбционной очистки).

Установка полной фракционирующей колонны взамен дефлегматора и деметанизатора позволяет снизить потери углеводородов С₂₊ вместе с выводимым газом за счет более низкой температуры верха колонны, охлаждаемого газом низкого давления с минимальной температурой, за счет чего повысить выход углеводородов С₂₊. Кроме того, обогрев газом высокого давления нижней части колонны позволяет получить деметанизированный конденсат с низким содержанием метана, благодаря чему для разделения конденсата в блоке фракционирования достаточно технологического тепла потока деэтанизированного газа или газа низкого давления, что позволяет исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода. При этом обогрев колонны за счет тепла внутреннего потока исключает использование внешнего источника тепла и предотвращает потери холода с установки, что способствует повышению выхода углеводородов С₂₊.

Установка в обоих вариантах (фиг. 1, 2) включает блок осушки 1, рекуперативный теплообменник 2, фракционирующую колонну 3 с верхней и нижней тепломассообменными секциями, редуцирующие устройства 4 и 5, и блок фракционирования 6. Во втором варианте дополнительно установлен сепаратор 7. Установка может быть дополнена блоком очистки от углекислого газа 8, и холодильной машиной 9 (показано пунктиром).

При работе первого варианта установки газ высокого давления, поступающий по линии 10, осушают в блоке 1 (линии продувочного газа и газа регенерации условно не показаны) и разделяют на два потока, первый поток по линии 11 подают на охлаждение в нижнюю тепломассообменную секцию колонны 3, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 2, и подают в среднюю часть колонны 3, с низа которой по линии 12 деметанизированный конденсат подают в блок 6, из которого по линиям 13 выводят фракции углеводородов С₂₊ в заданном ассортименте, при этом по линиям 14 в качестве хладоагента вводят и выводят часть газа низкого давления из линии 15, отбираемую между колонной 3 и теплообменником 2, или часть деэтанизированного газа из линии 16, отбираемую между колонной 3 и устройством 5 и возвращаемую до или после устройства 5 (последний вариант показан пунктиром). Деэтанизированный газ, выводимый с верха колонны 3 по линии 16, редуцируют в устройстве 5 с получением газа низкого давления, который в качестве хладоагента по линии 15 подают сначала в верхнюю теплообменную секцию колонны 3, затем в теплообменник 2 и выводят. Работа второго варианта отличается тем, что деэтанизированный газ, редуцированный в устройстве 5, разделяют на углеводородный конденсат, подаваемый в верхнюю часть колонны 3 по линии 17 и газ низкого давления, выводимый затем с установки по линии 15 после нагрева в верхней тепломассообменной секции колонны 3 и теплообменнике 2.

При необходимости (показано пунктиром) магистральный газ очищают от углекислого газа в блоке 8 (расположение показано условно), по линии 18 из блока 6 в линию 15 выводят отходящий газ, в теплообменник 2 подают дополнительное количество холода с помощью холодильной машины 9, при этом в случае выполнения по меньшей мере одного из редуцирующих устройств в виде детандера, последний(ие) могут быть соединен с компрессором холодильной машины (соединение показано штрих-пунктиром).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход углеводородов С₂₊, исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода и может найти применение в газовой промышленности.