Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ ТЯЖЕЛЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ СЕЛЕКТИВНОЙ ПАРОВОЙ КОНВЕРСИЕЙ

Изобретение относится к установкам подготовки тяжелого углеводородного газа, например, попутного нефтяного газа (ПНГ), паровой конверсией к транспорту или использованию и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известна установка подготовки природного газа к транспорту методом низкотемпературной конденсации [Бекиров Т.М., Лапчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. с. 308], состоящая из входного сепаратора, компрессора, аппарата воздушного охлаждения, рекуперативных теплообменников, дросселирующего устройства, сепараторов и емкостей для сбора конденсата.

Недостатком известной установки является наличие в конструкции дорогостоящего компрессорного оборудования и высокие энергетические затраты на подготовку газа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ работы устройства переработки попутных нефтяных газов [RU 2442819, МПК C10L 3/10, F17D 1/02, опубл. 20.02.2012], осуществляемый с помощью установки, которая включает конвертор, оборудованный системами запуска и подогрева конвертора, трехсекционный теплообменник с рекуперационными секциями конвертированный газ/ПНГ и конвертированный газ/кислородсодержащее соединение (например, вода) и теплообменной секцией конвертированный газ/теплоноситель, соединенный с конвертором линией подачи конвертированного газа, и оснащенный линией вывода подготовленного газа с установки и линиями подачи ПНГ и воды, на каждой из которых установлена система подачи/дозирования и секция электронагревателя, кроме того, установка оснащена линиями подачи теплоносителя в систему запуска, конвертор и теплообменник.

Данная установка имеет следующие недостатки:

- отсутствие блока подготовки воды, из-за чего на внутренних поверхностях оборудования и трубопроводов образуются отложения солей, что увеличивает расход энергии и снижает срок службы установки;

- установка на линиях подачи ПНГ и воды секций электронагревателя и рекуперационного теплообменника для их раздельного нагрева, что увеличивает количество единиц оборудования и металлоемкость установки;

- наличие в составе теплообменника рекуперационной секции для испарения всего объема подаваемой воды приводит к образованию отложений солей на его внутренних поверхностях, что увеличивает расход энергии и снижает срок службы установки;

- отсутствие в составе установки устройства для отделения воды из конвертированного газа с линией для ее возврата в линию подачи воды в установку увеличивает энергопотребление, расход воды и снижает качество подготовленного газа;

- наличие в составе теплообменника секции нагрева конвертированного газа теплоносителем, что не требуется для целей подготовки газа и приводит к повышенному энергопотреблению и металлоемкости установки;

- высокая металлоемкость конвертора из-за большой массы загрузки катализатора и высокое энергопотребление из-за того, что установка осуществляет полную неселективную конверсию углеводородов С₂₊ в метан, что является избыточным для целей подготовки газа к использованию и транспорту.

Задача изобретения - снижение металлоемкости и энергопотребления установки, повышение качества подготовленного газа.

Техническим результатом является снижение металлоемкости установки за счет примыкания линии подачи подготовленной воды к линии подачи ПНГ и исключения оснащения установки устройством нагрева конвертированного газа, снижение энергопотребления за счет оборудования установки блоком подготовки воды, устройством для отвода неиспарившейся части воды, устройством для отвода водного конденсата и линиями их подачи в блок подготовки воды, а также повышение качества подготовленного газа за счет оборудования установки устройством для охлаждения и сепарации конвертированного газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей конвертор, оборудованный системами запуска и подогрева с линиями подачи теплоносителя, оснащенный линией вывода конвертированного газа, рекуперационный теплообменник, а также линии подачи попутного нефтяного газа (ПНГ), в качестве тяжелого углеводородного газа, и воды и линию вывода подготовленного газа, особенностью является то, что на линии подачи воды установлен блок подготовки воды, к линии подачи ПНГ примыкает линия подачи подготовленной воды, а затем установлен рекуперационный теплообменник и нагреватель, оснащенный линией подачи теплоносителя и состоящий из двух теплообменных секций и сепарационного узла с линией отвода воды в блок подготовки воды, установленного между ними, кроме того, на линии вывода конвертированного газа установлено устройство для охлаждения и сепарации, оснащенное линией вывода подготовленного газа и линией подачи водного конденсата в блок подготовки воды.

При необходимости нагреватель может быть изготовлен в виде отдельных аппаратов. В качестве теплоносителя может быть использован отходящий газ сжигания подготовленного газа. В качестве теплообменных секций нагревателя могут быть использованы, например, электронагреватели. Конвертор может состоять из нескольких аппаратов, соединенных между собой последовательно либо параллельно. Устройство для охлаждения и сепарации может представлять собой, например, дефлегматор или холодильник с сепаратором.

Примыкание линии подачи подготовленной воды к линии подачи ПНГ позволяет нагревать смесь ПНГ и воды, за счет чего сократить необходимое

количество единиц оборудования и снизить металлоемкость установки. Исключение устройства нагрева конвертированного газа из состава установки позволяет сократить энергопотребление установки и ее металлоемкость. Оснащение установки блоком подготовки воды и устройством для отвода неиспарившейся части воды позволяет уменьшить солеотложение на внутренних поверхностях оборудования и трубопроводов, что обеспечивает высокие значения коэффициентов теплообмена и снижает энергопотребление установки. Оборудование установки охлаждающим устройством, оснащенным сепарационным узлом, линией вывода подготовленного газа и линией подачи водного конденсата в блок подготовки воды позволяет охладить и осушить конвертированный газ, а водный конденсат возвратить в блок подготовки воды за счет чего улучшить качество подготовленного газа и уменьшить потребление воды.

Установка позволяет осуществлять селективно паровую конверсию тяжелых углеводородов в метан в той мере, в которой это требуется для получения подготовленного газа заданного качества.

Предлагаемая установка (фиг. 1) состоит из рекуперационного теплообменника 1, нагревателя 2, состоящего из теплообменных секций 3 и 4, и сепарационного узла 5, конвертора 6, устройства охлаждения и сепарации 7, блока подготовки воды 8, линий подачи ПНГ 9, воды 10 и теплоносителя 11, линий вывода подготовленного газа с установки 12, воды в канализацию 13 и охлажденного теплоносителя 14, а также технологических линий. Установка также оснащена системой запуска и подогрева и системой управления (на рисунке не показано).

При работе установки в линию 9 подачи ПНГ по линии 17 направляют подготовленную воду, полученную смесь по линии 15 подают в конвертор 6 после нагрева в рекуперационном теплообменнике 1 и нагревателе 2, в котором смесь сначала нагревают в теплообменной секции 3, где происходит частичное испарение воды, затем сепарируют в узле 5, неиспарившуюся воду по линии 19 направляют в блок 8, а парогазовую смесь нагревают до температуры конверсии в теплообменной секции 4. Из конвертора 6, где происходит каталитическая селективная паровая конверсии тяжелых углеводородов, конвертированный газ по линии 16 охлаждают в рекуперационном теплообменнике 1 и в устройстве 7, где отделяют водный конденсат, который по линии 18 подают в блок 8, а охлажденный и осушенный газ по линии 12 выводят из установки в качестве подготовленного газа. По линии 11 в теплообменные секции 3 и 4 подают горячий теплоноситель, охлажденный теплоноситель выводят по линии 14. По линии 10 в блок подготовки воды поступает техническая вода, а вода в канализацию отводится по линии 13.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет снизить металлоемкость и энергопотребление установки, а также повысить качество подготовленного газа и может быть использована в промышленности.