Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА ПЕРЕМЕННОГО РАСХОДА

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 деотанизации, 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 газа (например, пропан-бутановой фракции и газового конденсата стабильного), ограниченный их содержанием в сырье, например, сыром природном газе. Кроме того, проблемой является обеспечение устойчивой работы установки при сезонном колебании потребления подготовленного природного газа, что приводит к резким колебаниям загрузки оборудования и его неоптимальной работе.

Задачами предлагаемого изобретения являются увеличение выхода тяжелых компонентов газа и обеспечение равномерной загрузки установки сырьем.

Техническим результатом является повышение выхода тяжелых компонентов газа за счет вовлечения в подготовку дополнительного объема природного газа, который после извлечения дополнительного количества тяжелых компонентов закачивается в подземное хранилище газа (ПХГ) за счет энергии, получаемой при комплексной подготовке основного количества природного газа во время сезонного уменьшения потребления подготовленного природного газа. Во время сезонного повышения потребления необходимое дополнительное количество газа отбирается из ПХГ, обеспечивая равномерность загрузки установки сырьем.

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 рекуперативный теплообменник, а в качестве редуцирующего устройства установлен детандер, при этом нагреватель низа деметанизатора расположен на байпасе рекуперативного теплообменника, а блок фракционирования оборудован холодильной машиной, соединенной с детандером, и соединен линией подачи метансодержащего газа с линией подготовленного природного газа до или после рекуперативного теплообменника, кроме того, к линии подготовленного природного газа после деметанизатора примыкает линия технологического газа, на которой расположен дожимиой компрессор, соединенный с детандером.

Холодильная машина выполнена компрессионной. Компрессоры соединены с детандером посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств. 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 ПХГ, 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 могут быть установлены сепараторы, соединенные с деметанизатором линиями подачи остатков сепарации с редуцирующим устройством и без него, соответственно; рекуперативный теплообменник может быть выполнен многопоточным и соединенным с холодильной машиной, которая также может быть соединена с детандером(ами) одним из указанных выше способов. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. Кроме холодильной машины блок фракционирования может быть оснащен другими охлаждающими устройствами, приводимыми в действие за счет энергии детандера. Недостаток энергии для привода компрессоров может быть восполнен подачей энергии (например, электрической) со стороны.

Расположение на линии подачи газа подготовленного природного газа после детандера примыкания линии технологического газа, который после компримирования за счет энергии, отбираемой с помощью детандера, направляется в ПХГ, позволяет подать во входной сепаратор дополнительное количество сырого природного газа, за счет чего увеличить отбор остатка сепарации и, соответственно, газового конденсата. Расположение на байпасе 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, рекуперативный теплообменник 2, детандер 3, деметанизатор 4, компрессор 5 и блок фракционирования 6 с компрессионной холодильной машиной 7. Установка может быть дополнена сепараторами 8 и 9, редуцирующими устройствами 10 и 11, холодильной машиной 12 (показано пунктиром).

При работе установки сырой природный газ, поступающий по линии 13 в сезон пониженного потребления подготовленного природного газа потребителями, разделяют в сепараторе 1 на остаток, который по линии 14 направляют в блок 6, и газ, который разделяют на два потока, первый по линии 15 подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора 4, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 2, редуцируют в детандере 3 и подают в деметанизатор 4. С низа деметанизатора 4 по линии 16 деметанизированный конденсат подают в блок 6, из которого по линиям 17 выводят углеводородные фракции в заданном ассортименте. Холодильная машина 7 блока 6 соединена с детандером 3 (показано штрих-пунктиром).

Подготовленный природный газ выводят с верха деметанизатора 4 по линии 18 и разделяют на два потока, первый поток смешивают с метансодержащим газом, выводимым из блока 6 по линии 19, нагревают с теплообменнике 2 и направляют в газопровод или потребителям по линии 20. Второй поток технологического газа (избыточного подготовленного природного газа) отбирают по линии 21 сжимают компрессором 5, соединенным с детандером 3 и направляют в ПХГ (условно не показано). При сезонном увеличении потребления подготовленного природного газа потребителями его недостаток восполняется из ПХГ, что обеспечивает равномерную загрузку оборудования установки.

При необходимости (показано пунктиром): часть газа сепарации, подаваемую в деметанизатор 4, разделяют в сепараторах 8 и/или 9, остатки сепарации из которых по линиям 22 и 23 подают в деметанизатор 5 после редуцирования в устройстве 10 и без редуцирования, соответственно; подготовленный природный газ после деметанизатора 4 редуцируют в устройстве 11; в теплообменник 2, выполненный многопоточным, подают дополнительное количество холода с помощью холодильной машины 12. При этом, по меньшей мере часть газа после сепаратора 9 может быть направлена непосредственно в линию 18, минуя деметанизатор 4. Кроме того, в случае выполнения по меньшей мере одного из редуцирующих устройств 10 и 11 в виде детандера, последний(ие) могут быть также соединен(ы) (показано штрих-пунктиром) с компрессорами холодильных машин 7 и 12. Недостаток энергии может быть восполнен по линии 22. 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 углеводородом C₅₊, в объеме 245,8 тыс.нм³/ч при 9,0 МПа и 0°С разделяют во входном сепараторе на 10,9 т/час остатка сепарации и 241,7 тыс, нм³/ч газа, который разделяют на два потока. 69,7 тыс.нм³/ч первого потока подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора, смешивают со вторым потоком, охлажденным в рекуперативном теплообменнике, редуцируют в детандере до 4,53 МПа и при 68,9°С подают в деметанизатор, С низа деметанизатора 25,3 т/час деметанизированного конденсата подают в блок фракционирования, из которого выводят 11,1 тыс.нм³/ч метансодержащего газа, 12,9 т/час пропан-бутановой фракции и 12,7 т/час стабильного газового конденсата. При этом холодильная машина блока фракционирования тепловой мощностью 844 кВт, соединенная с детандером, охлаждает верх деэтанизатора. 226,0 тыс.нм³/ч подготовленного природного газа выводят с верха деметанизатора и разделяют на два потока, 191,5 тыс.нм³/ч первого потока нагревают в рекуперативном теплообменнике до -16,2°С, смешивают с метансодержащим газом и в количестве 202,6 тыс.нм³/ч направляют газопровод или потребителям. 34,5 тыс.нм³/ч второго потока (технологический газ) сжимают компрессором, соединенным с детандером до 12 МПа и направляют в ПХГ.

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 тяжелых компонентов газа обеспечить равномерную загрузку установки сырьем и может найти применение в газовой промышленности.