Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ФРАКЦИОНИРУЮЩЕЙ АБСОРБЦИИ НТФА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА С ВЫДЕЛЕНИЕМ УГЛЕВОДОРОДОВ C (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.

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 по меньшей мере одного детандера, кинематически и/или электрически соединенного с компрессором для сжатия хладоагента внешнего контура охлаждения или хладоагента смешения (части газа высокого давления), за счет соединения устройства для охлаждения верха деметанизатора с линией подачи абсорбата, а также за счет оснащения установки деэтанизатором, соединенным линией подачи пропан-бутановой фракции в качестве абсорбента с фракционирующим абсорбером.

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

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, оснащенной линиями газа высокого и низкого давления, включающей два рекуперационных теплообменника, дефлегматор, блок стабилизации и редуцирующие устройства, особенность заключается в том, что в качестве блока стабилизации установлен деметанизатор с верхней охлаждаемой и нижней обогреваемой секциями и зоной питания между ними, оснащенный линией подачи метансодержащего газа и соединенный с деэтанизатором линией подачи углеводородов С₂₊, в качестве дефлегматора размещен фракционирующий абсорбер, по меньшей мере одно из редуцирующих устройств выполнено в виде детандера, кинематически и/или электрически соединенного 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, далее размещены первое редуцирующее устройство и фракционирующий абсорбер, соединенный с первым рекуперационным теплообменником линией газа низкого давления, которая образована линией подачи метансодержащего газа и линией подачи газа абсорбции с расположенным на ней вторым редуцирующим устройством, кроме того, фракционирующий абсорбер соединен с зоной питания деметанизатора линией подачи абсорбата с расположенными на ней третьим редуцирующим устройством, выветривателем, оснащенным линией подачи газа выветривания в линию газа низкого давления до фракционирующего абсорбера, насосом, охлаждающим устройством верхней секции деметанизатора и вторым рекуперационным теплообменником, а деэтанизатор оборудован линией вывода этановой фракции и линией вывода пропан-бутановой фракции, которая соединена с верхней частью фракционирующего абсорбера, при этом внешний контур охлаждения включает расположенные на линии циркуляции хладоагента испаритель, компрессор, конденсатор и редуцирующее устройство внешнего контура охлаждения.

Второй вариант отличается размещением на линии газа высокого давления, параллельно первому рекуперационному теплообменнику, компрессора, холодильника, второго рекуперационного теплообменника и третьего редуцирующего устройства взамен внешнего контура охлаждения.

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 компрессорная станция и теплообменник предварительного охлаждения газа высокого давления. При необходимости снижения нагрузки по жидкости на фракционирующий абсорбер, на линии газа высокого давления может быть расположен сепаратор, оснащенный линией подачи конденсата в линию подачи абсорбата перед третьим редуцирующим устройством. Для снижения потерь углеводородов С₂₊ с газом абсорбции на линии подачи части пропан-бутановой фракции в качестве абсорбента может быть установлен холодильник. Насос может быть электрически или кинематически связан с одним из детандеров.

Установка оборудована блоком осушки, например, адсорбционного или абсорбционного типа. Деметанизатор и деэтанизатор могут быть выполнены в виде ректификационных колонн. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля или вихревой трубы или детандера. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Установка в качестве по меньшей мере одного из редуцирующих устройств детандера, соединенного кинематически или электрически с компрессором, позволяет использовать механическую энергию редуцирования технологического потока для дополнительного охлаждения газа путем выведения из установки тепла, выделяющегося (первый вариант) при сжатии циркулирующего хладоагента, с помощью конденсатора, или (второй вариант), при сжатии части газа высокого давления, с помощью холодильника, что снижает температуру газа, уменьшает содержание углеводородов С₂₊ в газе низкого давления и увеличивает их выход в жидком виде. Увеличение выхода углеводородов С₂₊ за счет уменьшения потерь с газом низкого давления достигается путем соединения устройства для охлаждения верха деметанизатора с линией подачи абсорбата, что позволяет снизить температуру верха абсорбера, а также путем оснащения установки деэтанизатором, соединенным линией подачи пропан-бутановой фракции в качестве абсорбента с фракционирующим абсорбером, что позволяет за счет абсорбции удалить из газа дополнительное количество углеводородов С₂₊.

Установка в первом варианте включает блок осушки 1, внешний контур охлаждения в составе испарителя 2, компрессора 3, конденсатора 4 и редуцирующего устройства 5, рекуперационные теплообменники 6 и 7, редуцирующие устройства 8, 9 и 10, насос 11, выветриватель 12, фракционирующий абсорбер 13, деметанизатор 14 и деэтанизатор 15. Второй вариант установки взамен оборудования внешнего контура охлаждения включает компрессор 16, холодильник 17 и четвертое редуцирующее устройство 18. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 19, компрессорной станцией 20, сепаратором 21, теплообменником 22 и холодильником 23 (показано пунктиром). Все редуцирующие устройства условно показаны в виде детандеров.

При работе первого варианта установки (фиг. 1) газ высокого давления, подаваемый по линии 24, осушают в блоке 1 и разделяют на два потока, первый охлаждают в теплообменнике 6, а второй - в испарителе 2 хладоагентом, циркулирующим по линии 25, и в теплообменнике 7, затем потоки объединяют, редуцируют в устройстве 8, и подвергают абсорбции в аппарате 13, охлаждаемом подаваемым по линии 26 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 6 и выводят по линии 27. При циркуляции хладоагент после нагрева в испарителе 2 сжимают компрессором 3, приводимым в движение с помощью по меньшей мере одного из детандеров 5, 8, 9, 10, охлаждают в конденсаторе 4 и редуцируют в устройстве 5. Газ абсорбции выводят по линии 28, редуцируют в устройстве 9 и смешивают с метансодержащим газом, подаваемым по линии 29, образуя линию газа низкого давления 26. Из низа аппарата 13 по линии 30 выводят абсорбат, редуцируют его с помощью устройства 10, выветривают в аппарате 12 с получением газа выветривания, подаваемого по линии 31 в линию 26, и остатка, который насосом 11 через устройство для охлаждения верхней секции деметанизатора 14 и теплообменник 7 подают в зону питания деметанизатора 14, из которого по линии 29 выводят метансодержащий газ, а по линии 32 углеводороды С₂₊ подают в деэтанизатор 15, из которого по линии 33 выводят этановую фракцию, а по линии 34 - пропан-бутановую фракцию, часть которой по линии 35 подают в аппарат 13 в качестве абсорбента. Работа второго варианта установки (фиг. 2) отличается тем, что второй поток газа высокого давления сжимают компрессором 16, приводимым в движение с помощью по меньшей мере одного из детандеров 8, 9, 10 и 18, охлаждают в холодильнике 17, теплообменнике 7 и редуцируют с помощью устройства 18. Возможные 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 19, располагаемом на линии 24, а газ низкого давления сжимают в компрессорной 20, при этом из сепаратора 21 в линию 30 по линии 36 может подаваться конденсат, газ высокого давления может охлаждаться в теплообменнике 22, а абсорбент, подаваемый по линии 35 - в холодильнике 23 (показано пунктиром).

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