Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА

Изобретение относится к устройствам подготовки сжатого топливного газа, в частности для газотурбинных энергетических установок, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике.

Известна блочнокомплектная турбокомпрессорная установка для транспортировки углеводородного газа [RU 2464448, опубл. 20.10.2012 г., МПК F04D 25/00], включающая многокорпусный центробежный компрессор с газотурбинным или электрическим приводом с мультипликатором или без мультипликатора, со ступенями сжатия, оснащенными аппаратами воздушного охлаждения и сепараторами, а также технологический контур линейной компоновки, оснащенный перемычками, трубопроводами, запорной, регулирующей арматурой и датчиками системы автоматизированного управления.

Недостатками известной установки являются большие потери тяжелых компонентов газа (углеводородов С₅₊) со сжатым газом.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению способ компримирования газа [RU 2524790, опубл. 10.08.2014 г., МПК F25J 3/00], в котором использовано устройство, включающее компрессор с линиями подачи газа и вывода компрессата, стабилизатор, например в виде пленочной отгонной колонны, и дефлегматор с линиями вывода топливного газа и конденсата.

Недостатками данного устройства являются высокая объемная теплотворная способность сжатого (топливного) газа и большие потери углеводородов С₅₊ с топливным газом.

Задача изобретения - снижение объемной теплотворной способности газа топливного газа и уменьшение потерь углеводородов С₅₊.

В качестве технического результата достигается снижение объемной теплотворной способности топливного газа и снижение потерь углеводородов С₅₊ за счет установки узла абсорбции в качестве дефлегматора при исключении стабилизатора, а также за счет установки на выходе компрессора узла сепарации и охлаждения, а на его входе узла контактирования.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, включающем компрессор с линией подачи газа и линией вывода компрессата, на которой размещен дефлегматор, оснащенный линией вывода топливного газа, особенностью является то, что в качестве дефлегматора установлен узел абсорбции, на линии вывода компрессата размещен узел сепарации и охлаждения, оснащенный линией вывода конденсата, а на линии подачи газа в компрессор размещен узел контактирования, связанный с узлом абсорбции линиями подачи абсорбента высокого давления и вывода абсорбента низкого давления, на которой последовательно расположены холодильник и ответвление для подачи балансового абсорбента низкого давления в линию подачи газа в компрессор.

В качестве узла абсорбции может быть установлен абсорбер или фракционирующий абсорбер. Узел сепарации и охлаждения может включать дефлегматор или холодильник с сепаратором. В качестве узла контактирования может быть установлен фракционирующий абсорбер или абсорбер или сепаратор.

При необходимости к ответвлению для подачи балансового абсорбента низкого давления может примыкать линия вывода по меньшей мере его части в качестве товарного продукта. Кроме того, линия вывода конденсата может быть соединена с линией подачи газа в компрессор ответвлением для подачи части конденсата.

Узлы абсорбции, сепарации и охлаждения и контактирования могут быть выполнены как в виде отдельных аппаратов, так и, при необходимости, скомпонованы в один или несколько комбинированных аппаратов.

С целью обеспечения отрицательного градиента температур фракционирующие абсорберы могут быть оснащены линиями противоточной подачи/вывода хладоагента, или прямоточной подачи/вывода теплоносителя.

Установка узла абсорбции в качестве дефлегматора позволяет уменьшить содержание в топливном газе тяжелых компонентов благодаря их дополнительному поглощению тяжелым абсорбентом низкого давления, движущимся противотоком к потоку газа, за счет чего снизить объемную теплотворную способность топливного газа и уменьшить потери углеводородов С₅₊. При этом образуется абсорбент высокого давления, обогащенный тяжелыми компонентами газа (например, углеводородами С₇₊) и содержащий углеводороды С₄-С₆.

Размещение узла сепарации и охлаждения на выходе из компрессора позволяет выделить из компрессата в качестве товарного потока конденсат, содержащий, преимущественно, углеводороды С₄-С₆, за счет чего снизить объемную теплотворную способность топливного газа.

Размещение узла контактирования на входе в компрессор позволяет получить абсорбент низкого давления, обедненный углеводородами С₄-С₆, концентрирующимися в газе, и имеющий повышенную концентрацию тяжелых компонентов, что повышает эффективность процесса в узле абсорбции.

Наличие ответвления на линии вывода абсорбента низкого давления позволяет вывести балансовое количество тяжелых компонентов газа в компрессат и далее - в товарный конденсат.

Соединение линии вывода конденсата с линией подачи газа в компрессор позволяет подавать часть конденсата в компрессор, благодаря чему уменьшить энергозатраты на сжатие газа за счет поглощения жидкостью теплоты сжатия.

Установка (фиг. 1) состоит из узла контактирования 1, установленного на линии 2 подачи газа в компрессор 3 с линией 4 вывода компрессата, на которой установлены узел сепарации и охлаждения 5, оснащенный линией 6 вывода конденсата, которая может быть связана с линией подачи газа в компрессор ответвлением 22 для подачи части конденсата в линию 2, и узел абсорбции 7, оснащенный линией 8 вывода топливного газа, линией 9 подачи абсорбента высокого давления в узел контактирования 1, линией 10 подачи абсорбента низкого давления из узла контактирования 1, оборудованной холодильником 11 и ответвлением 12 подачи балансового абсорбента низкого давления в линию 2, к которому при необходимости может примыкать линия 21 вывода по меньшей мере его части в качестве товарного продукта.

Узел контактирования 1 (фиг. 2) может представлять собой: а) фракционирующий абсорбер 13, б) абсорбер 14 или в) сепаратор 15. Узел сепарации и охлаждения 5 (фиг. 3) может представлять собой: а) дефлегматор 16 или б) холодильник 17 с сепаратором 18. Узел абсорбции 7 (фиг. 4) может представлять собой: а) абсорбер 19 или фракционирующий абсорбер 20.

При работе установки (фиг. 1) газ по линии 2 подают в узел контактирования 1, где в результате массообмена с абсорбентом высокого давления, подаваемым по линии 9, получают газ, обедненный тяжелыми компонентами, подаваемый в компрессор 3, из которого по линии 4 выводят компрессат, который охлаждают и сепарируют в узле 5, получая конденсат, выводимый по линии 6, и газ, который подают в узел абсорбции 7, где в результате массообмена с абсорбентом низкого давления, выводимым по линии 10 из узла 1, охлажденным в холодильнике 11, получают топливный газ, выводимый по линии 8, содержащий минимальное количество углеводородов C₅₊, и абсорбент высокого давления, подаваемый по линии 9 в узел 1. Балансовую часть абсорбента по ответвлению 12 подают в линию 2, или, при необходимости, выводят в качестве товарного продукта по линии 21 (показано пунктиром), а часть конденсата может быть рециркулирована в линию 2 по ответвлению 22 (показано пунктиром).

При работе узла контактирования 1 (фиг. 2) в варианте а) газ по линии 2 подают в нижнюю часть фракционирующего абсорбера 13, в котором поддерживают отрицательный градиент температур за счет противоточной подачи хладоагента в трубное пространство блока тепломассообменных элементов, в верхнюю часть аппарата по линии 9 подают абсорбент высокого давления, который в результате массообмена обогащается тяжелыми компонентами газа и выводится по линии 10 в качестве абсорбента низкого давления. С верха аппарата по линии 2 выводят газ, обогащенный углеводородами С₅₊, отдутыми из абсорбента высокого давления. В варианте б) контакт осуществляют в абсорбере 14 насадочного или тарельчатого типа, а в варианте в) осуществляют однократное смешение и разделение указанных потоков в сепараторе 15.

При работе узла сепарации и охлаждения 5 (фиг. 3) в варианте а) горячий компрессат по линии 4 подают в нижнюю часть дефлегматора 16, в котором поддерживают отрицательный градиент температур за счет противоточной подачи хладоагента в трубное пространство блока тепломассообменных элементов, с верха аппарата по линии 4 в узел абсорбции 7 выводят компрессат, охлажденный и обедненный углеводородами С₄-С₆, которые выводят в виде конденсата по линии 6. В варианте б) охлаждение осуществляют в холодильнике 17, а сепарацию - в сепараторе 18.

При работе узла абсорбции 7 (фиг. 4) в варианте а), охлажденный и отсепарированный компрессат по линии 4 подают в нижнюю часть абсорбера 19 насадочного или тарельчатого типа, в верхнюю часть которого по линии 10 подают абсорбент низкого давления, с верха аппарата по линии 8 выводят топливный газ, обедненный углеводородами C₅₊, и обладающий в связи с этим низкой объемной теплотворной способностью, а с низа аппарата по линии 9 выводят абсорбент высокого давления. В варианте б) процесс осуществляют во фракционирующем абсорбере 20, в котором поддерживают отрицательный градиент температур за счет противоточной подачи хладоагента в трубное пространство блока тепломассообменных элементов.

Таким образом предлагаемое изобретение позволяет снизить объемную теплотворную способность топливного газа, уменьшить потери углеводородов С₅₊ с топливным газом и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике.