Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА НТДР ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ С2+ ИЗ МАГИСТРАЛЬНОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к установкам низкотемпературной дефлегмации с ректификацией и может быть использовано в газовой промышленности для деэтанизации магистрального природного газа.

Известна 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 установки является низкий выход углеводородов С₂₊ из-за недостаточного охлаждения газа.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка для деэтанизации природного газа (варианты) [RU 2668896, опубл. 04.10.2018 г., МПК C10G 5/06, F25J 3/00, B01D 53/48], включающая в одном из вариантов блок осушки, компрессор, холодильник, три детандера (редуцирующих устройства), соединенных с компрессором посредством кинематической или электрической связи, рекуперационный теплообменник, дефлегматор с линией подачи флегмы в деметанизатор (блок фракционирования), соединенный линией подачи газа дефлегмации, оборудованной редуцирующим устройством, с сепаратором, оснащенным линиями подачи метансодержащего газа из блока фракционирования и подачи широкой фракции легких углеводородов (конденсата) в линию подачи флегмы.

Недостатком данной установки является низкий выход углеводородов С₂₊ из-за недостаточного охлаждения газа высокого давления (газа входной сепарации), а также из-за уноса углеводородов С₂₊ из блока фракционирования с метансодержащим газом вследствие высокого содержания метана во фракционируемой смеси флегмы и конденсата.

Задача изобретения - повышение выхода углеводородов С₂₊.

Техническим результатом является повышение выхода углеводородов С₂₊ за счет понижения температуры газа входной сепарации путем размещения узла охлаждения на байпасе рекуперационного теплообменника, за счет установки промежуточных сепараторов, а также за счет снижения уноса углеводородов С₂₊ при фракционировании путем установки деметанизатора взамен сепаратора.

Предложено два варианта установки.

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей блок осушки, рекуперационный теплообменник, детандер, соединенный с компрессором кинематической или электрической связью, дефлегматор с линией подачи флегмы и линией подачи газа дефлегмации, оборудованной редуцирующим устройством, сепаратор, оснащенный линиями вывода деэтанизированного газа и конденсата, а также линией подачи метансодержащего газа из блока фракционирования, особенность заключается в том, что на линии магистрального природного газа после блока осушки установлены рекуперационный теплообменник, первый и второй промежуточные сепараторы с редуцирующим устройством между ними и дефлегматор, в качестве сепаратора установлен деметанизатор, оснащенный линией подачи деметанизированного конденсата в блок фракционирования и линией вывода деэтанизированного газа, на которой расположены теплообменная секция дефлегматора, рекуперационный теплообменник и узел охлаждения, установленный на байпасе рекуперационного теплообменника, кроме того, деметанизатор соединен с первым и вторым промежуточными сепараторами, а также дефлегматором линиями подачи конденсатов с редуцирующими устройствами, а со вторым рекуперационным теплообменником - линиями ввода/вывода циркуляционного орошения, при этом узел охлаждения включает компрессор, холодильник и второй рекуперационный теплообменник, по меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, а линия подачи газа дефлегмации соединена с линией вывода деэтанизированного газа. Второй вариант отличается соединением линии подачи газа дефлегмации с деметанизатором.

Деметанизатор может быть оснащен линией вывода сжиженного природного газа, а также устройством нагрева его нижней части любым известным способом (электронагрев, нагрев теплоносителем, и пр.). Узел охлаждения может быть оснащен линией подачи дополнительной энергии для увеличения мощности привода компрессора. На линии магистрального газа может быть установлен блок очистки от углекислого газа.

По меньшей мере одно из редуцирующих устройств выполнено в виде детандера, а остальные - в виде детандера, дроссельного вентиля или газодинамического устройства. Деметанизатор и блок фракционирования могут быть выполнены в виде ректификационных колонн, а блок осушки - в виде адсорбционной установки. В качестве продуктов могут выводиться, например, этановая и пропан-бутановая фракции. Узел охлаждения выполнен либо в виде компрессионной холодильной машины с холодильником и вторым рекуперационным теплообменником, либо в виде компрессора, холодильника, второго рекуперационного теплообменника и детандера. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Установка деметанизатора взамен сепаратора позволяет за счет фракционирования уменьшить содержание метана в деметанизированном конденсате и снизить благодаря этому этого потери углеводородов С₂₊ метансодержащим газом. Размещение узла охлаждения на байпасной линии рекуперационного теплообменника позволяет снизить температуру газа входной сепарации и повысить выход углеводородов С₂₊, при этом соединение деметанизатора со вторым рекуперационным теплообменником позволяет подать тепло в деметанизатор и дополнительно уменьшить количество метана, подаваемого в блок фракционирования.

Установка в обоих вариантах включает блок осушки 1, первый и второй промежуточные сепараторы 2 и 3, дефлегматор 4, деметанизатор 5, рекуперационный теплообменник 6, узел охлаждения 7, редуцирующие устройства 8-12 (условно показаны детандеры), а также блок фракционирования 13.

При работе первого варианта установки (фиг. 1) магистральный газ, подаваемый по линии 14, осушают в блоке 1, затем одну часть охлаждают в теплообменнике 6, а другую - в узле 7, компрессор которого соединен с детандерами посредством кинематической или электрической связи (показано штрих-пунктиром), далее разделяют в сепараторе 2 с получением конденсата, выводимого по линии 16, и газа, который редуцируют в устройстве 8 и разделяют в сепараторе 3 с получением конденсата, выводимого по линии 17 и газа, который направляют в дефлегматор 4, из которого по линии 18 выводят конденсат, а по линии 19 - газ дефлегмации. В деметанизатор 5 подают конденсаты, редуцированные в устройствах 10-12, а выводят: с верха по линии 20 - деэтанизированный газ, который смешивают с редуцированным в устройстве 9 газом дефлегмации, нагревают в теплообменной секции дефлегматора 4, теплообменнике 6, в узле 7 и выводят с установки, из средней части по линии 21 - поток циркулирующего орошения, который нагревают в узле 7 и возвращают, а с низа по линии 22 -деметанизированный конденсат, который направляют в блок 13 для разделения на продукты, выводимые по линиям 23. Полученный метансодержащий газ по линии 24 возвращают в деметанизатор 5. Второй вариант (фиг. 2) отличается подачей редуцированного газа дефлегмации в деметанизатор 5. Пунктиром показаны возможные: подача метансодержащего газа из линии 24 в линию 20, обогрев низа деметанизатора 5 тепловым потоком 25, отбор сжиженного природного газа по линии 26, подача по линии 27 энергии со стороны для увеличения мощности компрессора, а также очистка от углекислого газа в блоке 28 (место расположения показано условно).

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