Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА

Изобретение относится к способам подготовки углеводородного газа к однофазному транспорту путем низкотемпературной конденсации и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.

Известен способ подготовки углеводородного газа [RU 2202079, МПК F25J 3/00, опубл. 10.04.2003 г.], включающий ступенчатую сепарацию с промежуточным охлаждением газа, отделение углеводородного конденсата начальных ступеней сепарации, охлаждение его конденсатом низкотемпературной сепарации и смешение с газом в качестве абсорбента, а также охлаждение, редуцирование и низкотемпературную сепарацию полученной смеси.

Недостатками известного способа являются большие потери легких углеводородов с конденсатом и повышенные энергетические затраты.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению способ подготовки углеводородного газа [RU 2460759, МПК C10G 5/06, C10G 5/04, С07С 7/00, С07С 7/11, F25J 3/00, F25J 3/08, опубл. 10.09.2012 г.], включающий проводимые в одном аппарате первичную сепарацию, рекуперативное охлаждение газа и охлаждение газа сторонним хладоагентом, конденсацию жидкой фазы (флегмы) при охлаждении газа, и тепломассопередачу (контактирование) газа и флегмы в противотоке после каждой ступени охлаждения. При подготовке влажного газа в отдельном аппарате осуществляют его предварительную осушку ингибиторами или сорбентами влаги. Возможна подача части полученного конденсата в качестве абсорбента на стадию охлаждения газа сторонним хладоагентом.

Недостатками данного способа являются:

- противоточное контактирование газа и флегмы только после ступеней охлаждения, что не позволяет осуществить эффективное фракционирование потоков и приводит к большим энергозатратам на охлаждение газа сторонним хладоагентом,

- необходимость предварительной осушки при подготовке влажного газа, осуществляемой в отдельном аппарате с помощью ингибиторов или сорбентов, что увеличивает металлоемкость оборудования.

Задача изобретения - снижение энергозатрат и металлоемкости оборудования.

При осуществлении предложенного способа в качестве технического результата достигается:

- снижение энергозатрат на охлаждение сторонним хладоагентом за счет охлаждения газа в условиях дефлегмации, что обеспечивает эффективное фракционирование потоков и снижает содержание тяжелых компонентов в газе,

- снижение металлоемкости оборудования при подготовке влажного газа за счет осуществления подготовки газа в одном аппарате путем подачи ингибитора гидратообразования или абсорбента влаги на одну из стадий охлаждения или контактирования.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем проводимые в одном аппарате первичную сепарацию, рекуперативное охлаждение газа и охлаждение газа сторонним хладоагентом, конденсацию флегмы и противоточное контактирование газа и флегмы после охлаждения, особенностью является то, что охлаждение газа осуществляют в условиях его дефлегмации, а по меньшей мере на одну из стадий охлаждения или контактирования подают ингибитор гидратообразования или абсорбент влаги.

С целью предотвращения загрязнения теплообменник поверхностей и для обеспечения стабильной работы оборудования при подготовке загрязненного сырого газа и при возможности пробковых режимов подачи сырья дополнительно осуществляют входную сепарацию газа.

При необходимости снижения объема газов низкого давления, образующихся при стабилизации полученного конденсата, возможна подача части последнего в качестве абсорбента на одну из стадий охлаждения или контактирования газа.

Место подачи и расход ингибитора гидратообразования или абсорбента влаги определяется расчетом в зависимости от температурно-барических условий подготовки и состава газа.

Охлаждение газа в условиях дефлегмации, которая обеспечивает условия для тепломассообмена между стекающей холодной пленкой флегмы, обогащенной легкими компонентами газа, и движущимся снизу вверх относительно теплым газом, обогащенным тяжелыми компонентами, позволяет осуществить их эффективное фракционирование, за счет чего уменьшить содержание тяжелых компонентов в товарном газе, снизить температуру его точки росы и уменьшить энергозатраты на охлаждение газа сторонним хладоагентом. Дефлегмацию газа осуществляют, например, путем конденсации флегмы в узлах охлаждения газа, оснащенных тепломассообменными элементами с большим вертикальным измерением наружных поверхностей.

Подача ингибитора гидратообразования или абсорбента влаги по меньшей мере на одну из стадий охлаждения или контактирования позволяет предотвратить образование газовых гидратов и/или осушить газ в необходимой степени, за счет чего получить газ требуемого качества. При этом не требуется дополнительных аппаратов, что снижает металлоемкость оборудования.

Дополнительным эффектом дефлегмации является увеличение выхода конденсата за счет снижения потерь тяжелых углеводородов с газом.

Способ иллюстрируется чертежом.

Согласно предлагаемому способу сырой газ 1 разделяют в сепарационной зоне 2 аппарата (дефлегматора) 3 на водный конденсат 4, углеводородный конденсат 5 и газ, который проходит через секцию 6, где контактирует с флегмой, стекающей из дефлегматорной секции 7, и поступает в секцию 7, где в условиях дефлегмации охлаждается подготовленным газом 8. Частично охлажденный и освобожденный от флегмы газ далее поступает в контактную секцию 9, где контактирует с флегмой, стекающей из дефлегматорной секции 10, и направляется в секцию 10, где в условиях дефлегмации охлаждается сторонним хладоагентом 11. Полученный подготовленный газ 8 нагревают в дефлегматорной секции 7 и выводят потребителю. При необходимости на одну из стадий охлаждения или контактирования подают ингибитор гидратообразования или абсорбент влаги 12, а также часть углеводородного конденсата 5 в качестве абсорбента (последнее показано пунктиром). При необходимости также дополнительно осуществляют входную сепарацию сырого газа (на схеме не показано).

Пример 1. 12,5 тыс. нм³/час газа состава, % об.: азот 1,2; углекислый газ 3,3; метан 49,0; этан 12,9; пропан 17,1; бутан 11,0; пентан 3,1; гексан 1,3; гептан 0,5; октан 0,1; метанол 0,2; вода - остальное, при 20°С и 3,5 МПа сепарируют и подвергают двухступенчатой дефлегмации за счет последовательного охлаждения подготовленным газом и кипящим пропаном при противоточном контактировании газа и получаемой флегмы после каждой ступени дефлегмации, с получением 2,59 т/час углеводородного конденсата и 7,44 тыс. нм³/час подготовленного газа с температурой точки росы по воде -20,4°С и по углеводородам -10,9°С. На первую ступень дефлегмации подают 5,0 кг/час метанола с концентрацией 90,8% масс. Затраты холода на охлаждение пропаном составили 222 кВт.

Пример 2. В условиях примера 1 газ подвергают подготовке, подавая на первую ступень дефлегмации 0,2 кг/час диэтиленгликоля с концентрацией 98% масс. и получают 2,59 т/час углеводородного конденсата и 7,42 тыс. нм³/час подготовленного газа с температурой точки росы по воде -21,0°С и по углеводородам -10,9°С. Затраты холода на охлаждение составили 220 кВт.

В аналогичных условиях согласно прототипу затраты холода на охлаждение пропаном составили от 500 до 630 кВт, а сырой газ предварительно осушали триэтиленгликолем в отдельном аппарате.

Приведенный пример свидетельствует, что предлагаемый способ позволяет снизить энергозатраты и металлоемкость оборудования.