Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНОГО ГАЗА ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ

Изобретение относится к нефте- и газоперерабатывающей промышленности, в частности касается установок получения топливного газа для технологических печей из продуктов нефте- и газопереработки.

Известно устройство для комбинированной очистки природного газа, которое содержит фильтр для очистки потока газа, рекуперативный теплообменник, аппарат для обеспечения контакта очищаемого газа и хемсорбента, насос, теплообменник, сепаратор и блок глубокой адсорбционной очистки и осушки газа. Устройство дополнительно снабжено винтовым компрессором, размещенным после фильтра для очистки потока газа, и фильтром для очистки хемсорбента, магнитным аппаратом, установленным после теплообменника, концевым теплообменником, подключенным после винтового компрессора, и объемным сепаратором, установленным за концевым теплообменником, десорбером и подогревателем, встроенным в него, и размещенным после рекуперативного теплообменника, а также водокольцевым вакуум-насосом, установленным за десорбером с подогревателем, и баком, встроенным между объемным сепаратором и десорбером с подогревателем (патент РФ №2270233, 2006 г.).

Недостатком данного устройства является невозможность переработки низкопотенциальных газов, сложность технологического оборудования и повышенные энергетические затраты.

Также известна установка, используемая в способе утилизации низкопотенциальных газов (патент РФ №2435990, 2011 г.). Установка включает эжекторы для сжатия низкопотенциальных газов потоками высоконапорной жидкости от насосов рециркуляции, трехфазный сепаратор для разделения газожидкостной смеси на газ, углеводородную и водную жидкости, сепарационно-коалесцирующие насадки для сепарации газа от жидкости, а также сепарационно-коалесцирующие насадки для окончательного разделения углеводородной жидкости на углеводородную и водную фазы.

Недостатком данной установки является сложность технологического оборудования, высокие энергетические затраты и невозможность одновременной и полной переработки отходящих газов производства - низкопотенциального и отдувочного водородсодержащего газа (ВСГ).

Задачей изобретения является разработка установки, обеспечивающей возможность получения топливного газа с теплотой сгорания на уровне природного газа путем полной переработки отходящих газов производства, одновременно вовлекая в технологический процесс низкопотенциальные углеводородные газы нефте- и газопереработки и отдувочный ВСГ процесса риформинга, а также использующей простое в техническом исполнении оборудование и малые энергетические затраты.

Поставленная задача решается установкой для получения топливного газа из низкопотенциальных углеводородных газов нефте- и газопереработки и отдувочного ВСГ процесса риформинга, которая включает абсорбционную колонну для очистки углеводородных газов, с подведенной к ней линией подачи водного раствора моноэтаноламина (МЭА), снабженной насосом и теплообменником для охлаждения водного раствора МЭА, сепаратор для осушки очищенных углеводородных газов, два параллельно расположенных газоструйных эжектора с подведенными к ним линиями подачи очищенных и осушенных углеводородных газов и ВСГ, сепаратор для осушки и теплообменник для нагрева полученного топливного газа.

Основным преимуществом предлагаемой установки является использование в ней газоструйного эжектора, в котором происходит выравнивание скоростей потоков рабочей среды - отдувочных ВСГ процесса риформинга, имеющих давление от 0,6 до 1,6 МПа, и эжектируемой - углеводородных газов нефте- и газопереработки, которые, как правило, имеют низкое давление - не более 0,5 МПа, причем повышение давления эжектируемого потока происходит без непосредственной затраты механической энергии, по принципу прямого питания технологических установок.

На чертеже представлена схема установки получения топливного газа для технологических печей, на которой изображены позиции следующих аппаратов:

1 - абсорбционная колонна;

2 - сепаратор для осушки очищенных углеводородных газов;

3 - теплообменник для охлаждения водного раствора МЭА;

4 - насос;

5 - газоструйные эжекторы;

6 - сепаратор для осушки топливного газа;

7 - теплообменник для нагрева топливного газа

На чертеже отмечены следующие потоки:

I - углеводородные газы нефте- и газопереработки;

II - насыщенный сероводородом водный раствор МЭА;

III - очищенный углеводородный газ;

IV - очищенный и осушенный углеводородный газ;

V - газовый конденсат после осушки очищенных углеводородных газов;

VI - отдувочный ВСГ процесса риформинга;

VII - топливный газ;

VIII - осушенный и нагретый топливный газ;

IX - водный раствор МЭА;

X - газовый конденсат после осушки топливного газа.

Установка работает следующим образом. Углеводородные газы нефте- и газопереработки, поступающие с технологических установок (I), направляют в нижнюю часть абсорбционной колонны (1), в верхнюю часть колонны (1) насосом (4) через теплообменник (3) подается охлажденный водный раствор МЭА (IX). Противоточный контакт: вниз - водный раствор МЭА, вверх - углеводородные газы, приводит к абсорбции сероводорода водным раствором МЭА.

Насыщенный сероводородом водный раствор МЭА (II) выводят из нижней части абсорбционной колонны (1) и направляют на регенерацию. Очищенный углеводородный газ (III) с верхней части абсорбционной колонны (1) поступает в сепаратор (2) для отделения газового конденсата (V). Далее очищенный и осушенный углеводородный газ (IV) и отдувочный ВСГ процесса риформинга (VI) поступают на узел смешения, состоящий из двух параллельно работающих газоструйных эжекторов (5), где происходит смешение и выравнивание скоростей потоков с разными давлениями. В результате на выходе из эжекторов получают топливный газ (VII), давление которого выше давления углеводородных газов (IV), поступающих в приемную камеру. Далее, пройдя сепаратор (6), где отделяется газовый конденсат (X), и теплообменник (7), где происходит нагрев до 100°C, осушенный и нагретый топливный газ (VIII) поступает на технологические нужды потребителям.

Для иллюстрации заявленного технического решения приведены физико-химические характеристики газов, поступающих на предлагаемую установку (таблица 1). В таблице 2 приведены физико-химические характеристики топливного газа, полученного с использованием предлагаемой установки.

Как видно из представленных таблиц 1 и 2, в топливном газе, который получен с использованием предлагаемой установки, содержание метана ниже 20% об., а содержание углеводородов ряда C₂-C₆, теплота сгорания которых в 10 раз выше чем у метана, позволяет довести теплоту сгорания в топливе до 35-40 МДж/м³, из чего следует, что теплота сгорания полученного топливного газа будет на уровне теплоты сгорания природного газа, равной в среднем 37 МДж/м³.

Таким образом, данная установка, сочетающая стадии очистки и смешения газовых потоков, позволяет с минимальными энергетическими затратами по принципу прямого питания вовлекать в технологический процесс низкопотенциальные углеводородные газы и отдувочный водородсодержащий газ, ранее сжигаемые на факельных установках, т.е. обеспечивает возможность полной переработки отходящих газов производства, позволяя получать топливный газ с теплотой сгорания на уровне природного газа, эффективно использовать сырьевые ресурсы и поднять уровень глубины переработки нефти, причем процесс осуществляют, используя простое в техническом исполнении оборудование.