Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Изобретение относится к оборудованию для низкотемпературного разделения углеводородных газов и может быть использовано в газовой промышленности.

Известно устройство для низкотемпературной конденсации газа [RU 2585810, опубл. 0.06.2016 г., МПК B01D 3/14, C10G 5/06, F25J 3/00], которое включает фракционирующий аппарат с расположенной в низу сепарационной зоной и двумя вышерасположенными дефлегматорными секциями с контактно-сепарационными устройствами, оснащенными, верхняя - линиями ввода/вывода подготовленного газа, а нижняя - линиями ввода/вывода хладагента из холодильной машины, соединенной со стабилизатором конденсата линиями ввода/вывода теплоносителя.

Недостатком известной установки является низкая степень извлечения тяжелых компонентов газа из-за недостаточно низкой температуры верха фракционирующего аппарата, обусловленной температурой хладагента.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка низкотемпературного разделения углеводородного газа [RU 2382301, опубл. 20.02.2010 г., МПК F25J 3/00], которая (фиг. 3) включает расположенный на линии подачи углеводородного газа узел охлаждения в составе теплообменников и пропанового холодильника (холодильной машины), а также сепаратор, соединенный с фракционирующей колонной (деметанизатором) линиями подачи газа и остатка с редуцирующими устройствами (редуцирующим вентилем и детандерной секцией детандер-компрессорного агрегата, соответственно), при этом низ деметанизатора соединен с деэтанизатором (блоком фракционирования) линией подачи деметанизированного конденсата с насосом и нагревателем, расположенным на байпасе узла охлаждения, и оснащен нагревателем низа деметанизатора, расположенным на линии подачи газа деэтанизации (этановой фракции), соединяющей блок фракционирования с верхом деметанизатора, на которой затем расположены нагреватель отбензиненного газа и редуцирующий вентиль, при этом верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа с нагревателем, узлом охлаждения и компрессорной секцией детандер-компрессорного агрегата.

Недостатками данной установки являются низкая степень извлечения тяжелых компонентов газа из-за относительно высокой температуры верха деметанизатора, обусловленной, преимущественно, температурой редуцированного газа сепарации, подаваемого в деметанизатор, высокие энергозатраты на разделение деметанизированного конденсата в блоке фракционирования из-за высокого содержания метана в нем вследствие низкой температуры низа деметанизатора, нагреваемого этановой фракцией, имеющей малый расход, а также невозможность получения этановой фракции из-за ее подачи в деметанизатор.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения тяжелых компонентов газа, снижение энергозатрат и возможность получения этановой фракции.

Техническим результатом является повышение степени извлечения тяжелых компонентов газа за счет понижения температуры верха деметанизатора путем размещения рекуперативного теплообменника перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации, снижение энергозатрат за счет повышения температуры низа деметанизатора путем расположения нагревателя низа деметанизатора на байпасе узла охлаждения, а также возможность получения этановой фракции за счет исключения соединения блока фракционирования с верхом деметанизатора.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей расположенные на линии подачи углеводородного газа узел охлаждения, содержащий теплообменник и холодильную машину, и сепаратор, соединенный с деметанизатором линиями подачи газа и остатка сепарации с редуцирующими устройствами, при этом низ деметанизатора соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций, и оснащен нагревателем, а верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа, соединенной с теплообменником, особенность заключается в том, что перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации размещен рекуперативный теплообменник, расположенный также на линии вывода отбензиненного газа, а нагреватель низа деметанизатора расположен на байпасе узла охлаждения, при этом блок фракционирования оснащен линией вывода этановой фракции, а в качестве теплообменника установлен многопоточный теплообменник, соединенный с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладагента.

Блок фракционирования выполнен в виде ректификационных колонн в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом продуктов. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

При выполнении по меньшей мере одного редуцирующего устройства в виде детандера холодильная машина может быть выполнена компрессионной с компрессором, соединенным с детандером(ами) посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств. На линии вывода отбензиненного газа перед рекуперативным теплообменником может быть расположено редуцирующее устройство, а после узла охлаждения - дожимной компрессор.

Размещение рекуперативного теплообменника перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации позволяет снизить температуру редуцированного газа сепарации и, соответственно, верха деметанизатора и повысить за счет этого степень извлечения тяжелых компонентов газа. Расположение на байпасе узла охлаждения нагревателя низа деметанизатора позволяет приблизить его температуру к температуре углеводородного газа, за счет чего повысить температуру деметанизированного конденсата, снизить содержание метана в нем и уменьшить энергозатраты на фракционирование. Исключение соединения блока фракционирования с верхом деметанизатора позволяет вывести этановую фракцию с установки.

Установка показана на чертеже и включает многопоточный теплообменник 1 с холодильной машиной 2, сепаратор 3, рекуперативный теплообменник 4, деметанизатор 5, редуцирующие устройства 6 и 7, и блок фракционирования 8. Установка может быть дополнена редуцирующим устройством 9 и компрессором 10 (показано пунктиром).

При работе установки углеводородный газ, поступающий по линии 11, разделяют на два потока, первый по линии 12 подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора 5, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 1, и разделяют в сепараторе 3 на газ, выводимый по линии 13 и охлаждаемый в теплообменнике 4, и остаток, которые редуцируют в устройствах 6 и 7, соответственно, и подают в деметанизатор 5, с низа которой по линии 14 деметанизированный конденсат подают в блок 8, из которого по линиям 15 выводят этановую и другие фракции. Отбензиненный газ выводят с верха деметанизатора 5 по линии 16, нагревают в теплообменниках 4 и 1 и выводят с установки. Углеводородный газ может быть предварительно очищен и осушен, а взамен осушки в расчетных точках может быть подан ингибитор гидратообразования (не показано).

При необходимости (показано пунктиром) отбензиненный газ редуцируют в устройстве 9 или сжимают компрессором 10, при этом в случае выполнения по меньшей мере одного из редуцирующих устройств в виде детандера, последний(ие) могут быть соединен(ы) с компрессором холодильной машины 2 или компрессором 10 (показано штрих-пунктиром). По линии 17 в блок 8 может быть подан углеводородный конденсат, а из блока 8 по линии 18 в линию 16 может быть подан отходящий газ.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить степень извлечения тяжелых компонентов газа, снизить энергозатраты, получить этановую фракцию и может найти применение в газовой промышленности.