Результат интеллектуальной деятельности: Установка деэтанизации углеводородного газа

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в газовой промышленности для переработки углеводородных газов.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ холодоснабжения в установках для извлечения газоконденсатных жидкостей (установка деэтанизации) [RU 2763101, опубл. 27.12.2021 г., МПК C10L 3/10, F25J 3/06], включающая

расположенные на линии очищенного осушенного газа

компрессорную секцию первого детандер-компрессорного агрегата,

блок предварительного охлаждения, состоящий из основного многопоточного теплообменника с прямым ходом очищенного осушенного газа, прямым ходом острого орошения, обратным ходом двух циркуляционных орошений, обратным ходом фракции углеводородов С₂₊, обратным ходом остаточного газа (сухого отбензиненного газа) и обратным ходом циркулирующего хладоагента,

и систему подготовки газа для подачи в ректификационную колонну (деметанизатор), состоящую из сепаратора, верхнего многопоточного теплообменника с прямым ходом смеси второго остатка сепарации со вторым газом сепарации, прямым ходом острого орошения, обратным ходом сухого отбензиненного газа и обратным ходом циркулирующего хладоагента, также включающую два редуцирующих устройства и детандерную секцию первого детандер-компрессорного агрегата,

кроме того, установка включает систему циркуляции криогенного хладоагента, расположенную на линии сухого отбензиненного газа,

включающую примыкание линии циркулирующего хладоагента, компрессор с аппаратом воздушного охлаждения, ответвление линии острого орошения, оснащенной прямым ходом основного теплообменника, прямым ходом верхнего теплообменника и редуцирующим устройством, а также ответвление линии циркулирующего хладоагента, оснащенной детандерной секцией второго детандер-компрессорного агрегата, обратным ходом верхнего теплообменника, обратным ходом основного теплообменника и компрессорной секцией второго детандер-компрессорного агрегата, соединенной с линией сухого отбензиненного газа перед компрессором,

помимо этого, установка включает деметанизатор,

соединенный с блоком предварительного охлаждения линией вывода фракции С₂₊ и линиями ввода/вывода двух циркуляционных орошений,

также соединенный с системой подготовки газа для подачи в деметанизатор

линией острого орошения,

линией смеси второго остатка сепарации со вторым газом сепарации,

линией первого газа сепарации,

линией первого остатка сепарации,

и линией сухого отбензиненного газа,

при этом блок предварительного охлаждения соединен с системой циркуляции криогенного хладоагента

линией сухого отбензиненного газа, линией острого орошения и линией циркулирующего хладоагента,

также блок предварительного охлаждения соединен с системой подготовки газа для подачи в деметанизатор

линией очищенного осушенного газа,

линией острого орошения,

линией сухого отбензиненного газа и линией циркулирующего хладоагента,

а система подготовки газа для подачи в деметанизатор в свою очередь соединена с системой циркуляции криогенного хладоагента линией циркулирующего хладоагента.

Недостатками данной установки является большая суммарная мощность детандерного и компрессорного оборудования из-за недостаточной рекуперации холода технологических потоков в результате неоптимальной связи блоков и систем установки с деметанизатором и между собой. В связи с высокой стоимостью указанных видов оборудования значительно повышается капиталоемкость установки в целом.

Задача изобретения - снижение мощности детандер-компрессорного оборудования.

Технический результат - снижение мощности детандер-компрессорного оборудования - достигается в результате повышения степени рекуперации холода технологических потоков путем реализации оптимальной связи блоков и систем установки с деметанизатором и между собой.

Заявленный технический результат достигается тем, что в установка деэтанизации, которая включает

расположенные на линии очищенного осушенного газа блок предварительного охлаждения и систему подготовки газа для подачи в деметанизатор,

а также систему циркуляции криогенного хладоагента

и деметанизатор, соединенный с блоком предварительного охлаждения линиями ввода/вывода циркуляционных орошений, также соединенный с системой подготовки газа для подачи в деметанизатор,

кроме того, блок предварительного охлаждения соединен с системой подготовки газа для подачи в деметанизатор,

которая, в свою очередь, соединена с системой циркуляции криогенного хладоагента, особенностью является то, что

блок предварительного охлаждения соединен с деметанизатором линией смеси сухого отбензиненного газа с первым газом сепарации и первой частью второго газа сепарации, и оснащен линией вывода указанной смеси, а также соединен с системой подготовки газа для подачи в деметанизатор линией охлажденного газа,

система подготовки газа для подачи в деметанизатор оснащена линией первого газа сепарации и линией второго газа сепарации, которая разделена на линию первой части газа сепарации и линию второй части газа сепарации,

а также соединена с системой циркуляции криогенного хладоагента линией подачи метановой фракции и соединена с деметанизатором линиями подачи первого конденсата сепарации, конденсата дефлегмации и второго конденсата сепарации,

система циркуляции криогенного хладоагента оснащена линиями второй части второго газа сепарации, балансового газа и метановой фракции и соединена с деметанизатором линией острого орошения,

при этом линия смеси сухого отбензиненного газа с первым газом сепарации и первой частью второго газа сепарации после блока предварительного охлаждения соединена с линией балансового газа.

Блок предварительного охлаждения включает, например, двухпоточные теплообменники и термосифонные испарители. Система подготовки газа для подачи в деметанизатор состоит, например, из трех сепараторов и дефлегматора, оснащенных редуцирующими устройствами. Система циркуляции криогенного хладоагента включает, например, двухпоточный теплообменник, компрессор со вспомогательным оборудованием, редуцирующее устройство и сепаратор. Деметанизатор представляет собой ректификационную колонну с нагревателем низа, оборудованную насадочными или тарельчатыми внутренними контактными устройствами. Количество циркуляционных орошений в зависимости от состава углеводородного газа может быть от двух до четырех. Сепараторы могут быть трубными или емкостными. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде редуцирующего вентиля, газодинамического устройства или детандера. Остальные составляющие установки могут быть выполнены любым образом, известным из уровня техники.

Установка деэтанизации углеводородного газа показана на чертеже и включает блок предварительного охлаждения 1, систему 2 подготовки газа для подачи в деметанизатор, систему 3 циркуляции криогенного хладоагента, и деметанизатор 4.

При работе установки очищенный и осушенный углеводородный газ 5 охлаждают в блоке предварительного охлаждения 1 с помощью подаваемых в качестве хладоагентов циркуляционных орошений 6 (условно показано одно циркуляционное орошение) и смеси газов 7, полученной путем смешения сухого отбензиненного газа 8 с первым газом сепарации 9 и первой частью второго газа сепарации 10. Охлажденный углеводородный газ 11 подают в систему 2, в которой осуществляют редуцирование, сепарацию и дефлегмацию углеводородного газа с получением первого 9 и второго 12 газов сепарации, а также первого конденсата сепарации 13, конденсата дефлегмации 14 и второго конденсата сепарации 15, содержащих основное количество углеводородов С₂₊. Для регулирования температурного режима в систему 2 подают метановую фракцию 16. Полученные конденсаты с целью выделения углеводородов С₂₊ подают в деметанизатор 4 совместно с острым орошением 17. Из деметанизатора 4 выводят сухой отбензиненный газ 8 и деметанизированную широкую фракцию легких углеводородов 18, содержащую, в основном, углеводороды С_2+, которую подают на разделение. В систему 3 направляют вторую часть второго газа сепарации 19, где осуществляют ее компримирование, охлаждение и сепарацию с получением метановой фракции 16, острого орошения 17 и балансового газа 20, который подают на смешение со смесью газов 7 после блока 1 и выводят в качестве товарного газа 21.

Из системы 3 в сухой отбензиненный газ после деметанизатора 4 при необходимости направляют часть острого 17 (показано пунктиром).

Работоспособность установки подтверждается примером.

1248 тыс. нм³/час очищенного и осушенного углеводородного газа, содержащего, % об.: метан 89,84; этан 6,58; азот 0,22; углекислый газ 0,63; углеводороды С₃₊ остальное, при плюс 20°С и 8,6 МПа охлаждают в блоке 1 до температуры минус 67 °С и направляют в систему 2, из которой выводят 125 тыс. нм³/час первого газа сепарации, 450 тыс. нм³/час второго газа сепарации, 620 т/час первого конденсата сепарации, 55 т/час конденсата дефлегмации и 13 т/час второго конденсата сепарации. Второй газ сепарации разделяют на 150 тыс. нм³/час первой части второго газа сепарации и вторую часть второго газа сепарации. Для регулирования температурного режима в систему 2 подают 10 т/час метановой фракции.

Полученные конденсаты подают в деметанизатор 4 совместно со 105 т/час острого орошения. Из деметанизатора 4 при минус 98,2°С выводят 835 тыс. нм³/час сухого отбензиненного газа, который смешивают с первым газом сепарации и первой частью второго газа сепарации, подают в качестве хладоагента в блок 1, после чего смешивают со 185 тыс. нм³/час балансового газа и выводят в качестве товарного газа. Кроме того, из деметанизатора 4 выводят на разделение 191 т/час деметанизированной широкой фракции легких углеводородов 18, а в блок 1 выводят/вводят 550 т/час, 300 т/час и 250 т/час первого, второго и третьего циркуляционных орошений, соответственно.

В систему 3 направляют вторую часть второго газа сепарации и выводят метановую фракцию, острое орошение и балансовый газ. При этом мощность компрессора системы 3 в двухступенчатом исполнении составила 17,4 МВт.

На установке по прототипу в условиях примера суммарная мощность детандер-компрессорного оборудования системы циркуляции криогенного хладоагента (без учета мощности компрессоров, расходуемой на сжатие товарного газа аналогично примеру) составила 37,3 МВт.

Таким образом, предлагаемая установка деэтанизации углеводородного газа позволяет вдвое снизить мощность детандер-компрессорного оборудования и может быть использована в промышленности.