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

Изобретение относится к установкам низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности для извлечения 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 извлечения 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, рекуперационные теплообменники, дефлегматор, редуцирующие устройства, блок низкотемпературной сепарации (сепаратор) и блок стабилизации конденсата.

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

Задача изобретения - повышение выхода углеводородов С₂₊.

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

Предложено два варианта установки, в первом установлен компрессор хладоагента внешнего цикла 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, включающей рекуперационный теплообменник, дефлегматор, редуцирующие устройства и сепаратор, оснащенной линиями газа высокого и низкого давления, особенность заключается в том, что в качестве редуцирующих устройств установлены детандеры, кинематически или электрически соединенные с компрессором внешнего контура охлаждения, на линии газа высокого давления сначала установлен блок осушки с линией ввода продувочного газа и линией подачи газа регенерации в линию вывода газа низкого давления, затем параллельно расположены испаритель внешнего контура охлаждения и рекуперационный теплообменник, и далее - первый детандер и дефлегматор, соединенный с сепаратором и рекуперационным теплообменником линией подачи газа низкого давления, а с сепаратором дополнительно - линией подачи газа дефлегмации, на которой установлен второй детандер, кроме того, дефлегматор оснащен линией подачи флегмы в деметанизатор, которой оборудован линией подачи широкой фракции легких углеводородов из сепаратора, а также линией вывода углеводородов С₂₊ и линией подачи метансодержащего газа в сепаратор, при этом внешний контур охлаждения включает расположенные на линии циркуляции хладоагента испаритель, компрессор, конденсатор и редуцирующее устройство.

Второй вариант установки отличается отсутствием внешнего контура охлаждения и расположением на линии газа высокого давления параллельно рекуперационному теплообменнику холодильника, третьего детандера и компрессора. В этом случае часть газа высокого давления выполняет роль хладоагента смешения.

Деметанизатор может быть оснащен линиями вывода этановой и пропан-бутановой фракций. При высоком содержании углекислого газа и низком содержании тяжелых углеводородов в газе высокого давления установку целесообразно оснастить блоком очистки газа от углекислоты, например, адсорбционного типа, а при необходимости дальнейшей транспортировки газа на линии вывода газа низкого давления может быть установлена газоперекачивающая компрессорная станция.

Установка оборудована блоком осушки, например, адсорбционного 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 продувочного газа может быть использована часть газа низкого давления. В качестве остальных элементов установки могут быть расположены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Размещение в качестве редуцирующих устройств детандеров, соединенных кинематически или электрически с приводом компрессора, 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 и увеличивает их выход.

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

При работе первого варианта установки (фиг. 1) газ высокого давления, подаваемый по линии 17, осушают в блоке 1, подавая для регенерации адсорбента продувочный газ по линии 18, и разделяют на два потока, первый поток охлаждают в испарителе 2 хладоагентом внешнего контура охлаждения, циркулирующим по линии 19, а второй поток охлаждают в теплообменнике 6, потоки объединяют, редуцируют с помощью детандера 7 и направляют в дефлегматора 9, где подвергают дефлегмации за счет противоточного охлаждения подаваемым по линии 20 из сепаратора 11 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 6, смешивают с газом регенерации, подаваемым из блока 1 по линии 21, и выводят с установки по линии 22. При циркуляции во внешнем контуре охлаждения хладоагент, нагретый в испарителе 2, сжимают компрессором 3, приводимым в движение детандерами 7, 8 и, возможно, 5, охлаждают в конденсаторе 4 и редуцируют в устройстве 5. Полученный в дефлегматоре газ выводят по линии 23, редуцируют в детандере 8 и совместно с метансодержащим газом, подаваемым по линии 24 из блока 10, направляют в сепаратор 11. Из низа сепаратора 11 по линии 25 широкую фракцию легких углеводородов направляют в блок 10 совместно с флегмой, подаваемой из низа дефлегматора 9 по линии 26, где подвергают деметанизации с получением углеводородов С₂₊ и метансодержащего газа, выводимых по линиям 27 и 24, соответственно. Работа второго варианта (фиг. 2) отличается тем, что газ высокого давления после осушки разделяют на два потока, первый охлаждают в рекуперационном теплообменнике 6, а второй сжимают с помощью компрессора 12, приводимого в движение детандерами 7, 8 и 14 с помощью кинематической и/или электрической связи, охлаждают в холодильнике 13 и редуцируют с помощью детандера 14. При необходимости в обоих вариантах установки объединенный газовый поток очищают от углекислого газа в блоке 15, а газ низкого давления сжимают в компрессорной 16. Взамен углеводородов С_2+, из деметанизатора 10 по линиям 28 и 29 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.