Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА НТДР ДЛЯ ДЕЭТАНИЗАЦИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к установкам низкотемпературной дефлегмации с ректификацией и может быть использовано в газовой промышленности для выделения углеводородов С₂₊ из 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, соединенных с компрессором посредством кинематической или электрической связи, рекуперационный теплообменник, дефлегматор с линией вывода флегмы, сепаратор с линиями подачи метансодержащего газа из деметанизатора (блок фракционирования) и подачи широкой фракции легких углеводородов в блок фракционирования.

Недостатком данной установки является низкий выход углеводородов С₂₊ из-за недостаточного охлаждения газа высокого давления, а также уноса углеводородов С₂₊ из блока фракционирования с метансодержащим газом вследствие высокого содержания метана в смеси флегмы и широкой фракции легких углеводородов, направляемых в деметанизатор на фракционирование.

Задача изобретения - повышение выхода углеводородов С₂₊.

Техническим результатом является повышение выхода углеводородов С₂₊ за счет понижения температуры газа высокого давления путем размещения дополнительного рекуперационного теплообменника и снижения уноса углеводородов С₂₊ при фракционировании за счет установки предварительного деметанизатора взамен сепаратора.

Предложено два варианта установки, в первом из которых размещена компрессионная холодильная машина, а во втором - компрессор части газа высокого давления, используемой в качестве хладоагента смешения.

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке с линиями газа высокого и низкого давления, включающей блок осушки, рекуперационный теплообменник, детандеры, соединенные с компрессором кинематической или электрической связью, дефлегматор с линией вывода флегмы, соединенный линией подачи газа дефлегмации, оснащенной детандером, и линией подачи газа низкого давления с сепаратором, который оснащен линиями подачи метансодержащего газа из блока фракционирования и широкой фракции легких углеводородов в блок фракционирования, особенность заключается в том, что в качестве сепаратора установлен деметанизатор, соединенный с дефлегматором линией подачи флегмы с редуцирующим устройством, с сепаратором, установленным на линии газа высокого давления перед дефлегматором, линией подачи конденсата с редуцирующим устройством, а со вторым рекуперационным теплообменником, установленным на байпасной линии рекуперационного теплообменника после компрессионной холодильной машины, линией ввода/вывода циркуляционного орошения.

Второй вариант установки отличается размещением компрессора, холодильника, второго рекуперационного теплообменника и второго детандера на байпасной линии рекуперационного теплообменника, взамен компрессионной холодильной машины.

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 устанавливают компрессорную станцию. Для снижения нагрузки деметанизатора по газу по меньшей мере часть газа дефлегмации и метансодержащего газа может подаваться минуя деметанизатор, непосредственно в линию газа низкого давления. В качестве углеводородов С₂₊ из блока фракционирования могут выводиться, например, этановая и пропан-бутановая фракции.

Установка оборудована блоком осушки, например, адсорбционного или абсорбционного типа. Деметанизатор и блок фракционирования могут быть выполнены в виде ректификационных колонн с внутренними или наружными сепарирующими устройствами. 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 деметанизатора взамен сепаратора позволяет уменьшить содержание метана в широкой фракции легких углеводородов, направляемой на фракционирование и снизить благодаря этому потери углеводородов С₂₊ с метансодержащим газом. Размещение второго рекуперационного теплообменника на байпасной линии рекуперационного теплообменника позволяет снизить температуру газа высокого давления 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 первом варианте включает блок осушки 1, холодильную машину 2, рекуперационные теплообменники 3 и 4, детандеры 5 и 6, редуцирующие устройства 7 и 8 (условно показаны детандеры), сепаратор 9, дефлегматор 10, деметанизатор 11 и блок фракционирования 12. Второй вариант установки взамен холодильной машины включает компрессор 13, холодильник 14 и детандер 15. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 16 и компрессорной 17 (показано пунктиром).

При работе первого варианта установки (фиг. 1) газ высокого давления, подаваемый по линии 18, осушают в блоке 1 и разделяют на два потока, первый охлаждают в теплообменнике 3, а второй охлаждают в холодильной машине 2, компрессор которой соединен с детандерами посредством кинематической или электрической связи (показано штрих-пунктиром), и теплообменнике 4, затем потоки объединяют, редуцируют в детандере 5, сепарируют в сепараторе 9 с получением конденсата, который выводят по линии 19 и редуцируют в устройстве 8, и газа, который направляют в дефлегматор 10, охлаждаемый газом низкого давления, подаваемым из деметанизатора 11 по линии 20, который затем нагревают в теплообменнике 3 и выводят. Из дефлегматора 10 по линии 21 выводят газ дефлегмации и редуцируют его в детандере 6, а по линии 22 выводят флегму и редуцируют ее с помощью устройства 7. Редуцированные газ дефлегмации, флегму и конденсат подают в деметанизатор 11, из которого по линии 23 широкую фракцию легких углеводородов подают в блок 12, из которого по линии 24 метансодержащий газ возвращают в деметанизатор 11, а по линиям 25 выводят углеводороды С₂₊. Кроме того, нижнюю часть деметанизатора нагревают с помощью циркуляционного орошения, подаваемого по линиям 26 в теплообменник 4/из теплообменника 4. Работа второго варианта установки (фиг. 2) отличается тем, что второй поток газа высокого давления сжимают компрессором 13, соединенным с детандерами посредством кинематической или электрической связи, охлаждают в холодильнике 14, теплообменнике 4 и редуцируют с помощью детандера 15. Пунктиром показаны возможные: очистка газа от углекислоты в блоке 16, располагаемом на линии 18, сжатие газа в компрессорной 17 для дальнейшей транспортировки, подача по меньшей мере части метансодержащего газа из линии 24 в линию 20, а также обогрев низа деметанизатора 11 тепловым потоком 27, подаваемым любым известным способом (электронагрев, нагрев теплоносителем, горячая струя и пр.).

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