Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ C ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к установкам низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности для выделения углеводородов С₂₊ из природного газа.

Известен способ сжижения богатого углеводородами потока с одновременным извлечением С₃₊ - богатой фракции с высоким выходом [RU 2317497, опубл. 20.02.2008 г., МПК F25J 1/02, F25J 3/00], осуществляемый на установке, включающей три холодильных каскада со смешанными хладоагентами разного состава и блок фракционирования, состоящий из сепаратора, детандер-компрессорного агрегата, насоса, рекуперационного теплообменника, абсорбера и отпарной колонны.

Недостатками известной установки являются неполное извлечение углеводородов С₃₊ и невозможность выделения этана.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка комплексной подготовки газа [RU 2624710, опубл. 05.07.2017 г., МПК F25J 3/00, С07С 7/00, C10G 5/06], включающая входной сепаратор, два рекуперационных теплообменника, дефлегматор, редуцирующие устройства, блок низкотемпературной сепарации и блок стабилизации конденсата.

Недостатком данной установки является низкий выход углеводородов С₂₊ из-за недостаточного охлаждения газа.

Задача изобретения - повышение выхода углеводородов С₂₊.

Техническим результатом является повышение выхода углеводородов С₂₊ за счет установки в качестве редуцирующих устройств детандеров, соединенных кинематически и/или электрически с компрессором для сжатия хладоагента внешнего цикла охлаждения или хладоагента смешения.

Предложено два варианта установки, в первом из которых установлен компрессор хладоагента внешнего контура охлаждения, а во втором -компрессор части газа высокого давления, используемой в качестве хладоагента смешения.

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, оснащенной линиями газа высокого и низкого давления, включающей два рекуперационных теплообменника, дефлегматор и редуцирующие устройства, особенность заключается в том, что в качестве редуцирующих устройств установлены детандеры, кинематически и/или электрически соединенные с компрессором внешнего контура охлаждения, на линии газа высокого давления установлен блок осушки, затем параллельно расположены первый рекуперационный теплообменник и испаритель внешнего контура охлаждения со вторым рекуперационным теплообменником, и далее - первый детандер и дефлегматор, соединенный с первым рекуперационным теплообменником линией газа низкого давления, которая образована линией подачи метансодержащего газа и линией подачи газа дефлегмации с расположенным на ней вторым детандером, кроме того, дефлегматор соединен с деметанизатором линией подачи флегмы с расположенными на ней насосом и вторым рекуперационным теплообменником, а деметанизатор оборудован линией вывода углеводородов С₂₊ и линией подачи метансодержащего газа, при этом внешний контур охлаждения включает расположенные на линии циркуляции хладоагента испаритель, компрессор, конденсатор и редуцирующее устройство внешнего контура охлаждения.

Второй вариант установки отличается отсутствием внешнего контура охлаждения и расположением на линии газа высокого давления, параллельно первому рекуперационному теплообменнику, компрессора, холодильника, второго рекуперационного теплообменника и еще одного детандера.

Деметанизатор может быть оснащен линиями вывода этановой и пропан-бутановой фракций. При необходимости установку оснащают блоком очистки газа от углекислоты, например, адсорбционного или абсорбционного типа, размещаемым на линии газа высокого давления, а на линии газа низкого давления может быть установлена компрессорную станцию.

Установка оборудована блоком осушки, например, адсорбционного или абсорбционного типа. Деметанизатор может быть выполнен в виде ректификационной колонны. Редуцирующее устройство внешнего контура охлаждения может быть выполнено в виде дроссельного вентиля, вихревой трубы или, преимущественно, в виде детандера. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Установка в качестве редуцирующих устройств детандеров, соединенных с компрессором кинематически или электрически, позволяет использовать механическую энергию редуцирования технологических потоков для дополнительного охлаждения газа путем выведения из установки тепла, выделяющегося при сжатии циркулирующего хладоагента, с помощью конденсатора (первый вариант) или, при сжатии части газа высокого давления, с помощью холодильника (второй вариант), что снижает температуру газа, приводит к уменьшению содержания углеводородов С₂₊ в газе низкого давления и увеличивает их выход в жидком виде.

Установка в первом варианте включает блок адсорбционной осушки 1, внешний контур охлаждения в составе испарителя 2, компрессора 3, конденсатора 4 и редуцирующего устройства 5, рекуперационные теплообменники 6 и 7, детандеры 8 и 9, насос 10, дефлегматор 11 и деметанизатор 12. Второй вариант установки взамен оборудования внешнего контура охлаждения включает компрессор 13, холодильник 14 и третий детандер 15. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 16 и компрессорной станцией 17 (показано пунктиром).

При работе первого варианта установки (фиг. 1) газ высокого давления, подаваемый по линии 18, осушают в блоке 1 и разделяют на два потока, первый охлаждают в теплообменнике 6, а второй - в испарителе 2 хладоагентом внешнего контура охлаждения, циркулирующим по линии 19, и в теплообменнике 7, затем потоки объединяют, редуцируют в детандере 8 и подвергают дефлегмации в дефлегматоре 11 за счет охлаждения подаваемым по линии 20 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 6 и выводят по линии 21. При циркуляции хладоагент внешнего контура после нагрева в испарителе 2 сжимают компрессором 3, приводимым в движение детандерами 8, 9 и, возможно, 5, охлаждают в конденсаторе 4 и редуцируют в устройстве 5. Газ дефлегмации выводят по линии 22, редуцируют в детандере 9 и смешивают с метансодержащим газом, подаваемым по линии 23, образуя газ низкого давления. Из дефлегматора 11 по линии 24 флегму насосом 10 через теплообменник 7 подают в деметанизатор 12, из которого по линии 25 выводят углеводороды С₂₊, а по линии 23 - метансодержащий газ. Работа второго варианта (фиг. 2) отличается тем, что второй поток газа высокого давления сжимают компрессором 13, приводимым в движение детандерами 8, 9 и 15, охлаждают в холодильнике 14, теплообменнике 7 и редуцируют с помощью детандера 15. Линии кинематической и/или электрической связи детандеров с компрессором показаны штрих-пунктиром.

При необходимости в обоих вариантах установки объединенный газовый поток очищают от углекислого газа в блоке 16, располагаемом на линии 18, а газ низкого давления сжимают в компрессорной 17. Взамен углеводородов С₂₊ из деметанизатора 12 по линиям 26 и 27 могут раздельно выводиться этановая и пропан-бутановая фракции (показано пунктиром).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход углеводородов С₂₊ и может найти применение в газовой промышленности.