Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА С УВЕЛИЧЕННЫМ ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА

Изобретение относится к оборудованию для промысловой подготовки природного газа и может быть использовано в газовой промышленности.

Известна установка комплексной подготовки газа [RU 2624710, опубл. 05.07.2017 г., МПК F25J 3/00, С07С 7/00, C10G 5/06], включающая входной сепаратор, первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор, соединенный линией газа подачи дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с низкотемпературным сепаратором, оборудованным линией вывода газа в теплообменную секцию дефлегматора, а также редуцирующие устройства и блок стабилизации конденсата (блок фракционирования).

Недостатком данной установки является низкий выход углеводородов С₃₊ из-за потерь с факельными газами.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка низкотемпературного разделения углеводородного газа [RU 2382301, опубл. 20.02.2010 г., МПК F25J 3/00], которая (фиг. 1) включает расположенный на линии подачи углеводородного (сырого) газа узел охлаждения, содержащий теплообменники, а также сепаратор, соединенный с фракционирующей колонной (деметанизатором) линиями подачи газа и остатка с редуцирующими устройствами (редуцирующим вентилем и детандерной секцией детандер-компрессорного агрегата, соответственно), при этом низ деметанизатора соединен с деэтанизатором (блоком фракционирования) линией подачи деметанизированного конденсата с насосом, и оснащен нагревателем, расположенным на линии подачи газа деэтанизации, соединяющей блок фракционирования с верхом деметанизатора, на которой затем расположены нагреватель отбензиненного (подготовленного) газа и редуцирующий вентиль, при этом верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа с нагревателем, узлом охлаждения и компрессорной секцией детандер-компрессорного агрегата.

Недостатками данной установки являются низкий выход тяжелых компонентов (например, газового конденсата), ограниченный их содержанием в сырье, например, сыром природном газе.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода газового конденсата.

Техническим результатом является повышение выхода газового конденсата за счет вовлечения в подготовку дополнительного объема природного газа, которое после извлечения дополнительного количества газового конденсата закачивается в поглощающий пласт за счет энергии, получаемой при комплексной подготовке основного количества природного газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей расположенные на линии сырого природного газа узел охлаждения и сепаратор, соединенный с деметанизатором линией подачи газа сепарации с редуцирующим устройством, при этом низ деметанизатора соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций, и оснащен нагревателем, а верх деметанизатора соединен линией подготовленного природного газа с узлом охлаждения, особенность заключается в том, что в качестве сепаратора расположен входной сепаратор, соединенный с блоком фракционирования линией подачи остатка сепарации, в качестве узла охлаждения установлены первый и второй рекуперативные теплообменники, а в качестве редуцирующего устройства установлен детандер, при этом нагреватель низа деметанизатора расположен на байпасе первого рекуперативного теплообменника, а блок фракционирования соединен линией подачи метансодержащего газа с линией подготовленного природного газа до или после первого рекуперативного теплообменника, а также соединен с линией подготовленного природного газа линиями ввода/вывода по меньшей мере его части в качестве хладагента, кроме того, к линии подачи газа сепарации перед первым рекуперативным теплообменником примыкает линия технологического газа, на которой последовательно расположены третий и второй рекуперативные теплообменники, дожимной компрессор или насос, соединенные с детандером и третий рекуперативный теплообменник.

Блок фракционирования может быть выполнен, например, в виде сепараторов и/или ректификационных колонн в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом жидких продуктов. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники. Линия технологического газа соединена с поглощающим пластом, а линия подготовленного природного газа - с газопроводом или потребителем(ями).

При необходимости увеличения выхода тяжелых компонентов: на линии подготовленного природного газа после деметанизатора может быть установлено редуцирующее устройство; на линии подачи газа сепарации до и/или после детандера, а также на линии технологического газа могут быть установлены сепараторы, соединенные с деметанизатором линиями подачи остатка сепарации с редуцирующими устройствами или без них; первый рекуперативный теплообменник может быть выполнен многопоточным и соединенным с холодильной машиной, которая также может быть соединена с детандером(ами) посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. Недостаток энергии для привода дожимного компрессора/насоса и компрессора холодильной машины может быть восполнен подачей энергии (например, электрической) со стороны.

Расположение на линии подачи газа сепарации перед первым рекуперативным теплообменником примыкания линии технологического газа, который, после охлаждения и компримирования за счет энергии детандера, установленного на линии газа сепарации, направляется в поглощающий пласт, позволяет подать во входной сепаратор дополнительное количество сырого природного газа, за счет чего увеличить отбор остатка сепарации и, соответственно, выход газового конденсата. Размещение на линии технологического газа второго и третьего рекуперативных теплообменников позволяет снизить температуру сжимаемого газа, вплоть до перевода его в жидкое состояние, и уменьшить мощность дожимного компрессора/насоса, что обеспечивает достаточность энергии, генерируемой детандером, для его привода. Расположение на байпасе первого рекуперативного теплообменника нагревателя низа деметанизатора позволяет приблизить температуру низа деметанизатора к температуре сырого природного газа, за счет чего повысить температуру деметанизированного конденсата, снизить содержание метана в нем и уменьшить энергозатраты на фракционирование в блоке фракционирования.

Установка показана на прилагаемом чертеже и включает входной сепаратор 1, первый - третий рекуперативные теплообменники 2-4, деметанизатор 5, детандер 6, компрессор 7 и блок фракционирования 8. Установка может быть дополнена сепараторами 8-11, редуцирующими устройствами 12 и 13, холодильной машиной 14 (показано пунктиром).

При работе установки сырой природный газ, поступающий по линии 15, разделяют в сепараторе 1 на остаток, который по линии 16 направляет в блок 8, и газ, который разделяют на три потока, первый по линии 17 подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора 5, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 2, редуцируют в детандере 6 и подают в деметанизатор 5. Третий поток отбирают по линии 18, охлаждают в теплообменниках 4 и 3, сжимают компрессором 7, соединенным с детандером 6 (показано штрих-пунктиром), нагревают в теплообменнике 4 и направляют в поглощающий пласт. С низа деметанизатора 5 по линии 19 деметанизированный конденсат подают в блок 8, из которого по линиям 20 выводят углеводородные фракции в заданном ассортименте. Подготовленный природный газ выводят с верха деметанизатора 5 по линии 21, нагревают в теплообменниках 3, по меньшей мере часть потока - в блоке 8, затем в теплообменнике 2, смешивая с метансодержащим газом, выводимым из блока 8 по линии 22, и направляют в газопровод или потребителям.

При необходимости (показано пунктиром): часть газа сепарации, подаваемую в деметанизатор 5, разделяют в сепараторах 9 и/или 10, остатки сепарации их которых по линиям 23 и 24 подают в деметанизатор 5 после редуцирования в устройстве 12 и без редуцирования, соответственно; технологический газ после теплообменника 3 разделяют в сепараторе 11, остаток из которого по линии 25 также подают в деметанизатор 5; подготовленный природный газ после деметанизатора 5 редуцируют в устройстве 13; в теплообменник 2, выполненный многопоточным, подают дополнительное количество холода с помощью холодильной машины 14. При этом в случае выполнения по меньшей мере одного из редуцирующих устройств 12 и 13 в виде детандера, последний(ие) могут быть также соединен(ы) (показано штрих-пунктиром) с компрессорами холодильной машины 14. При необходимости недостаток энергии восполняется по линии 26. Линии подачи ингибитора гидратообразования и вывода отработанного ингибитора образования условно не показаны.

Работоспособность установки подтверждается следующим примером: сырой природный газ, содержащий 50,8 г/нм³ углеводородов С₅₊, в объеме 343,7 тыс. нм³/ч при 9,0 МПа и 0°С разделяют во входном сепараторе на 15,3 т/час остатка сепарации и 338,0 тыс. нм³/ч газа, который разделяют на три потока. 44,5 тыс. нм³/ч первого потока подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора, смешивают со вторым потоком, охлажденным в первом рекуперативном теплообменнике, редуцируют в детандере до 4,53 МПа и при 68,7°С подают в деметанизатор. 133,1 тыс. нм³/ч третьего потока охлаждают в третьем и втором рекуперативном теплообменниках до -63°С, сжимают компрессором, соединенным с детандером до 12 МПа, нагревают в третьем рекуперативном теплообменнике до -7,3°С и направляют в поглощающий пласт. С низа деметанизатора 21,0 т/час деметанизированного конденсата подают в блок фракционирования, из которого выводят 10,1 тыс. нм³/ч метансодержащего газа, 11,3 т/час пропан-бутановой фракции и 14,9 т/час стабильного газового конденсата. 191,9 тыс. нм³/ч подготовленного природного газа выводят с верха деметанизатора, нагревают во втором рекуперативном теплообменнике, затем часть потока нагревают в холодильнике верха колонны деэтанизации блока фракционирования, смешивают с остальной частью и нагревают в первом рекуперативном теплообменнике до -2,7°С, смешивают с метансодержащим газом и в количестве 202,0 тыс. нм³/ч направляют газопровод или потребителям.

При подготовке природного газа в условиях примера на подготовку подают 208,3 тыс. нм³/ч сырого газа и получают 200,5 тыс. нм³/ч подготовленного природного Газа, 11,5 т/час пропан-бутановой фракции и 10,3 т/час стабильного газового конденсата.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход газового конденсата и может найти применение в газовой промышленности.