Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ 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.

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, соединенного 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.

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, 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, сепаратор 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 редуцирующим устройством, кроме того, дефлегматор соединен с деметанизатором линией подачи флегмы, соединенной с сепаратором линией подачи конденсата, после которой расположен второй рекуперационный теплообменник, 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 третьего рекуперационного устройства.

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 компрессорная станция. При необходимости повышения давления в деметанизаторе на линии подачи флегмы может быть размещен насос, который может быть электрически или кинематически связан с одним из детандеров. Для снижения нагрузки на деметанизатор на линии подачи флегмы после примыкания линии подачи конденсата могут быть расположены третье редуцирующее устройство и выветриватель, оснащенный линией подачи газа выветривания в линию газа низкого давления до дефлегматора.

Установка оборудована блоком осушки, например, адсорбционного или абсорбционного типа. Деметанизатор может быть выполнен в виде ректификационной колонны. 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, которое выделяется (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, приводит к уменьшению содержания углеводородов С₂₊ в газе низкого давления и увеличивает их выход в жидком виде.

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 и 9, сепаратор 10, дефлегматор 11 и деметанизатор 12. Второй вариант установки взамен оборудования внешнего контура охлаждения включает компрессор 13, холодильник 14 и третье редуцирующее устройство 15. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 16, компрессорной станцией 17, насосом 18, выветривателем 19 и редуцирующим устройством 20 (показано пунктиром). Условно все редуцирующие устройства показаны в виде детандеров.

При работе первого варианта установки (фиг. 1) газ высокого давления, подаваемый по линии 21, 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 22, и в теплообменнике 7, затем потоки объединяют, редуцируют в устройстве 8, отделяют в сепараторе 10 конденсат, выводимый по линии 23, и подвергают дефлегмации в аппарате 11 за счет охлаждения подаваемым по линии 24 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 6 и выводят по линии 25. При циркуляции хладоагент внешнего контура после нагрева в испарителе 2 сжимают компрессором 3, приводимым в движение с помощью по меньшей мере одного из детандеров 5, 8, 9, охлаждают в конденсаторе 4 и редуцируют в устройстве 5. Газ дефлегмации выводят по линии 26, редуцируют в устройстве 9 и смешивают с метансодержащим газом, подаваемым по линии 27, образуя линию газа низкого давления 24. Из дефлегматора 11 по линии 28 выводят флегму, смешивают ее с конденсатом и через теплообменник 7 подают в деметанизатор 12, из которого по линии 29 выводят углеводороды С₂₊, а по линии 27 - метансодержащий газ. Работа второго варианта (фиг. 2) отличается тем, что второй поток газа высокого давления сжимают с помощью компрессора 13, приводимого в движение с помощью по меньшей мере одного из детандеров 8, 9 и 15, охлаждают в холодильнике 14, теплообменнике 7 и редуцируют с помощью устройства 15. 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 16, располагаемом на линии 21, а газ низкого давления сжимают в компрессорной 17, при этом взамен углеводородов С₂₊ из деметанизатора 12 по линиям 30 и 31 могут раздельно выводиться этановая и пропан-бутановая фракции, а флегма, выводимая по линии 28, может подвергаться редуцированию с помощью устройства 20, выветриванию в аппарате 19 с получением газа выветривания, подаваемого по линии 32 в линию 24, и остатка, который может перекачиваться насосом 18 (показано пунктиром).

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