Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА НТДР ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА И ПОЛУЧЕНИЯ СПГ И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ

Изобретение относится к установкам низкотемпературной дефлегмации с ректификацией НТДР и может быть использовано в газовой промышленности при подготовке природного газа.

Известен способ низкотемпературной сепарации газа [RU 2543867, опубл. 10.03.2015 г., МПК B01D3/14, B01D3/28], осуществляемый на установке, включающей входной сепаратор, двухсекционный дефлегматор, блок низкотемпературной сепарации в составе редуцирующего устройства и низкотемпературного сепаратора, и блок выветривания конденсата.

Недостатками известной установки являются низкое качество товарного газа и низкий выход газового конденсата из-за неполной рекуперации холода технологических потоков.

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, блок низкотемпературной конденсации с первым и вторым рекуперационным теплообменниками, дефлегматором, соединенным линией газа подачи дефлегмации, оснащенным редуцирующим устройством, с низкотемпературным сепаратором, оснащенным линией вывода газа в теплообменную секцию дефлегматора, а также редуцирующие устройства и блок стабилизации конденсата.

При работе установки сырой газ охлаждают редуцированной смесью конденсатов, разделяют во входном сепараторе на конденсат и газ, который охлаждают подготовленным газом и после редуцирования подвергают дефлегмации с получением конденсата и газа дефлегмации, который редуцируют и разделяют на конденсат и газ сепарации, который нагревают в дефлегматоре, а затем газом входной сепарации и выводят. Смесь конденсатов редуцируют, нагревают сырым газом или частью газа входной сепарации и стабилизируют с получением стабильного конденсата и факельных газов.

Недостатком данной установки является невозможность получения СПГ и низкий выход углеводородов С₂₊ из-за недостаточного охлаждения при дефлегмации и потерь с факельными газами.

Задача изобретения - получение СПГ и повышение выхода углеводородов С₂₊.

Техническим результатом является получение СПГ за счет оборудования установки деметанизатором, оснащенным линией вывода СПГ, а также повышение выхода углеводородов С₂₊ за счет охлаждения дефлегматора редуцированным газом дефлегмации и исключения вывода факельных газов.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке НТДР, включающей входной сепаратор, блок низкотемпературной конденсации с редуцирующими устройствами, содержащий первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор с теплообменной секцией, соединенный линией подачи газа дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с низкотемпературным сепаратором, оснащенным линией вывода подготовленного газа, а также блок стабилизации, особенность заключается в том, что в качестве низкотемпературного сепаратора установлен деметанизатор с линией подачи деметанизированного конденсата в блок стабилизации и линией вывода подготовленного газа с первым рекуперационным теплообменником, на линии подачи газа дефлегмации после редуцирующего устройства расположена теплообменная секция дефлегматора и деметанизатор, соединенный с входным сепаратором и дефлегматором линиями подачи конденсатов с редуцирующими устройствами, а со вторым рекуперационным теплообменником - линиями ввода/вывода флегмы в качестве циркуляционного орошения, оснащенный линией вывода СПГ, расположенной выше линий ввода/вывода флегмы, с узлом очистки от углекислого газа и холодильной машиной, при этом в качестве блока стабилизации установлен узел дебутанизации, оснащенный линиями вывода продуктов.

Второй рекуперационный теплообменник может быть расположен на линии подачи части газа входной сепарации перед редуцирующим устройством. По меньшей мере одно из редуцирующих устройств может быть выполнено в виде детандера, соединенного с компрессором холодильной машины кинематической или электрической связью.

Технический результат достигается также тем, что в предлагаемом способе, включающем охлаждение и разделение сырого газа во входном сепараторе на конденсат и газ, который охлаждают подготовленным газом и после редуцирования подвергают дефлегмации с получением конденсата и газа дефлегмации, который редуцируют и разделяют с получением газа, который нагревают в дефлегматоре, а затем газом входной сепарации и выводят, особенность заключается в том, что газ дефлегмации после редуцирования нагревают в дефлегматоре и разделяют в деметанизаторе с получением подготовленного газа, который нагревают газом входной сепарации и выводят, сырой газ охлаждают циркулирующей флегмой, подаваемой из деметанизатора, в который направляют редуцированные конденсаты входной сепарации и дефлегмации, из которого выше места ввода/вывода циркулирующей флегмы отбирают СПГ, который очищают от углекислого газа, охлаждают и выводят, а с низа деметанизатора выводят деметанизированный конденсат, который разделяют в узле дебутанизации с получением продуктов.

Вместо сырого газа нагрев циркулирующей флегмы может осуществляться частью газа входной сепарации.

Кинематическое соединение между компрессором холодильной установки и детандером(ами) осуществляют, например, путем их размещения на одном валу, а электрическое соединение - путем оборудования детандера(ов) электрогенератором(ами), питающими электропривод компрессора. Узел дебутанизации, в зависимости от требуемого ассортимента жидких продуктов, может включать деэтанизатор или деэтанизатор с дебутанизатором. В качестве продуктов могут выводиться: широкая фракция легких углеводородов, этан-бутановая фракция, этановая фракция, пропан-бутановая фракция и стабильный газовый конденсат. При получении в качестве продуктов пропан-бутановой фракции и стабильного газового конденсата узел дебутанизации может быть соединен линией вывода этансодержащего газа с линией вывода подготовленного газа. Деметанизатор, деэтанизатор и дебутанизатор могут быть выполнены в виде ректификационных колонн. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. Узел очистки газа от углекислоты может представлять собой, например, адсорбционную установку. В качестве остальных элементов установки могут быть расположены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Получение СПГ достигается путем оборудования установки деметанизатором, оснащенным линией вывода СПГ с блоком очистки от углекислого газа и холодильной машиной. Повышение выхода углеводородов С₂₊ достигается за счет понижения температуры верха дефлегматора путем подачи в теплообменную секцию дефлегматора редуцированного газа дефлегмации, имеющего наиболее низкую температуру, а также путем исключения образования факельных газов за счет размещения на линии вывода деметанизированного конденсата узла дебутанизации, оснащенного линиями вывода продуктов, содержащих тяжелые углеводороды.

Установка включает входной сепаратор 1, блок низкотемпературной конденсации в составе дефлегматора 2 и деметанизатора 3, рекуперационных теплообменников 4 и 5, редуцирующих устройств 6-9 (условно показаны детандеры), а также узлы дебутанизации 10 и очистки от углекислого газа 11 и холодильную машину 12.

При работе установки (фиг.1) сырой газ, подаваемый по линии 13, охлаждают в теплообменнике 5, разделяют в сепараторе 1 на конденсат, выводимый по линии 14, и газ, который по линии 15, после охлаждения в теплообменнике 4 и редуцирования с помощью устройства 6, направляют в дефлегматор 2, из которого по линии 16 выводят конденсат, а по линии 17 -газ дефлегмации, который редуцируют с помощью устройства 7, нагревают в теплообменной секции дефлегматора 2 и подают в деметанизатор 3 совместно с конденсатами, подаваемыми по линиям 14 и 16, предварительно редуцированными с помощью устройств 9 и 8, соответственно. Из средней части деметанизатора 3 выводят циркулирующую флегму, которую после нагрева в теплообменнике 5 возвращают в деметанизатор 3. С верха деметанизатора 3 по линии 18, после нагрева в теплообменнике 4 выводят подготовленный газ, а с низа деметанизатора 3 по линии 19 деметанизированный конденсат направляют в узел дебутанизации 10 для разделения на продукты, выводимые по линиям 20. Из средней части деметанизатора 3 по линии 21 отбирают СПГ, который выводят после очистки от углекислого газа в узле 11 и охлаждения в холодильной машине 12. Пунктиром показаны возможные: подача этансодержащего газа по линии 22 в линию вывода подготовленного газа 18, вариант расположения теплообменника 5 на линии подачи части газа входной сепарации 23, а также обогрев низа деметанизатора 2 тепловым потоком 24, подаваемым любым известным способом (электронагрев, нагрев теплоносителем, горячей струей и пр.). Штрихпунктиром показана связь компрессора холодильной машины 12 с по меньшей мере одним из детандеров. Линии подачи ингибитора гидратообразования (метанола) и вывода отработанного водометанольного раствора условно не показаны.

Работоспособность предлагаемой установки подтверждает пример: 190,5 тыс. нм³/час сырого газа состава, % об.: азот 0,35, углекислый газ 0,4, метан 89,95, этан 5,38, пропан 1,80, бутаны 0,89, С_5+В - остальное, при 10 МПа и 10°С разделяют на конденсата и газ, который охлаждают в рекуперационном теплообменнике до минус 49°С, редуцируют до 5,0 МПа и направляют в дефлегматор, с низа которого выводят конденсат, а с верха при минус 72°С - газ дефлегмации, который редуцируют до 4,2 МПа, нагревают в теплообменной секции дефлегматора и подают в деметанизатор совместно с конденсатами входной сепарации и дефлегмации, предварительно редуцированными до 4,2 МПа. Из средней части деметанизатора выводят циркулирующую флегму, которую после нагрева сырым газом до 5°С возвращают в деметанизатор. С верха деметанизатора при минус 75°С выводят подготовленный газ, нагревают его сырым газом до 5°С и в количестве 177,2 тыс. нм³/час выводят с установки. С низа деметанизатора деметанизированный конденсат подают в узел дебутанизации, где выделяют 20,8 т/час ШФЛУ или 9,4 т/час пропан-бутана автомобильного и 11,4 т/час стабильного газового конденсата. Из средней части деметанизатора, после очистки от углекислого газа и охлаждения в холодильной машине до минус 122,2°С, при 0,8 МПа выводят 5,8 т/час СПГ марки "В".

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