Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ПЕРЕРАБОТКИ ПНГ С ПОЛУЧЕНИЕМ ШФЛУ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к способам промысловой подготовки углеводородных газов и может быть использовано в нефтяной промышленности для переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) с получением широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) и сухого отбензиненного газа (СОГ).

Известен способ подготовки углеводородного газа [RU 2524790, опубл. 10.08.2014 г., МПК F25J 3/00], осуществляемый на установке, включающей компрессор, отпарную колонну с линией вывода конденсата (ШФЛУ), нагреваемую сжатым газом, дефлегматор с линией вывода подготовленного газа (СОГ), охлаждаемый с помощью стороннего источника холода, соединенные линиями подачи нестабильного конденсата и смеси охлажденного сжатого газа с газом стабилизации.

Недостатками известных способа и установки являются низкий выход и низкое качество подготовленного газа из-за высокого содержания в нем тяжелых компонентов газа и низкое качество ШФЛУ из-за высокого содержания в нем легких компонентов газа.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению способ подготовки попутного нефтяного газа [RU 2593571, опубл. 10.08.2016 г., МПК F25J 3/06], осуществляемый на установке, включающей компрессорную станцию первой ступени, оснащенную оборудованием для охлаждения сжатого газа в условиях дефлегмации (дефлегматор с внешним источником холода) и стабилизации флегмы (устройство для стабилизации) за счет нагрева сжатым газом, соединенную линией подачи стабилизированной флегмы, оснащенной редуцирующим устройством, с сепаратором, соединенным с линией подачи ПНГ линией подачи газа выветривания (газа сепарации) и оборудованным линией вывода ШФЛУ (остатка сепарации). Компрессорная станция первой ступени соединена линией подачи сжатого газа с компрессорной станцией второй ступени, оснащенной оборудованием для охлаждения сжатого газа в условиях дефлегмации (дефлегматор с внешним источником холода), а также линиями вывода пропан-бутановой фракции и подготовленного газа (СОГ). Перед компрессорными станциям могут быть расположены блоки осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов.

Недостатками данных способа и установки являются высокая металлоемкость из-за неоптимального расположения блока осушки и/или очистки газа, большие энергозатраты на сжатие ПНГ из-за подачи его на подготовку одним потоком (ПНГ, получаемый на разных ступенях подготовки нефти имеет разный состав, температуру и давление), большие энергозатраты на охлаждение сжатого газа из-за отсутствия системы рекуперации холода СОГ.

Задача изобретения - уменьшение металлоемкости, снижение энергозатрат на сжатие ПНГ и на охлаждение сжатого газа.

Техническим результатом во всех предложенных вариантах установки является снижение металлоемкости путем расположения блока осушки и/или очистки газа после компрессорной станции в области максимального давления сжатого газа, снижение энергозатрат на сжатие ПНГ путем раздельной установки компрессорных станций на двух потоках (линиях подачи) ПНГ: линии подачи ПНГ с первых ступеней сепарации установки подготовки нефти и ПНГ из концевой сепарационной установки (КСУ), а также снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа за счет оснащения установки системой рекуперации холода СОГ.

Предложено четыре варианты установки, отличающихся аппаратурным оформлением системы рекуперации холода СОГ, которая во всех вариантах включает рекуперативный теплообменник, а в третьем и четвертом вариантах дополнительно включает тепломассообменную секцию дефлегматора.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известной установке, включающей компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, а также блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов, особенностью является то, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ, на которых расположены первая и вторая компрессорные станции, соответственно, при этом до первой компрессорной станции расположено примыкание линии подачи газа стабилизации из трехфазного сепаратора, оснащенной редуцирующим устройством, а после нее - примыкание линии подачи газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, рекуперативный теплообменник и первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположены блок осушки и/или очистки газа и дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией подачи газа дефлегмации, на которой расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с редуцирующим устройством, после которого расположены примыкания линий подачи редуцированных остатка из первого сепаратора и флегмы, а также трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода водного конденсата и ШФЛУ.

Второй и четвертый варианты отличаются размещением рекуперативного теплообменника после блока осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов. Третий и четвертый варианты - оснащением верхней части дефлегматора тепломассообменной секцией, расположенной на линии редуцированного газа дефлегмации.

Блок осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов включает оборудование для адсорбционной и/или абсорбционной очистки селективными абсорбентами, известное из уровня техники. Компрессорная станция включает компрессоры и вспомогательные системы сепарации и охлаждения. В качестве внешнего источника холода установлена, например, холодильная машина. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Снижение металлоемкости оборудования достигается за счет расположения блока осушки и/или очистки газа после компрессорной станции в области максимального давления сжатого газа, что снижает количество влаги и меркаптанов в газе вследствие их конденсации и концентрации в остатке сепарации. Это уменьшает объем загрузки адсорбента, размеры и массу адсорберов. При абсорбционной очистке селективными абсорбентами в области максимального давления сжатого газа уменьшается действительный объемный расход газа и увеличивается растворимость удаляемых компонентов в абсорбенте, снижается кратность его циркуляции, что также приводит к уменьшению размеров и массы оборудования.

Снижение энергозатрат на сжатие ПНГ достигается путем установки компрессорных станций на двух потоках (линиях подачи) ПНГ: линии подачи ПНГ с первых ступеней сепарации установки подготовки нефти с давлением 0,45-0,55 МПа и ПНГ из КСУ с давлением 0,0-0,005 МПа, что происходит за счет возможности оптимизации исполнения компрессорного оборудования для сжатия газов с разными начальными давлениями.

Снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа достигается за счет оснащения установки системой рекуперации холода СОГ, что позволяет выводить с установки СОГ с более высокой температурой, возвращая соответствующее количество холода в технологический процесс, и за счет этого соответственно уменьшить мощность стороннего источника холода (холодильной машины).

Предлагаемая установка во всех вариантах (см. фиг. 1-4) включает компрессорные станции 1 и 2, рекуперативный теплообменник 3, сепараторы 4 и 5, трехфазный сепаратор 6, блок осушки и/или очистки газа 7, дефлегматор 8 с внешним источником холода 9, а также редуцирующие устройства 10-14. В вариантах 3 и 4 верхняя часть дефлегматора оборудована тепломассообменной секцией 15.

При работе первого варианта установки ПНГ первых ступеней сепарации, подаваемый по линии 16, смешивают с газом стабилизации, подаваемым по линии 17, сжимают в компрессорной 1, смешивают с газом сепарации, подаваемым по линии 18, охлаждают в теплообменнике 3 и разделяют в сепараторе 4 на остаток, выводимый по линии 19, и газ, который осушают и/или очищают в блоке 7 и подают в низ дефлегматора 8, верх которого охлаждают хладагентом, подаваемым из источника холода 9. С верха дефлегматора 8 по линии 20 выводят газ дефлегмации, нагревают его в теплообменнике 3 и выводят по линии 21 в качестве СОГ, а с низа дефлегматора 8 по линии 22 выводят флегму. ПНГ КСУ, подаваемый по линии 23, сжимают в компрессорной 2 и разделяют в сепараторе 5 на газ, выводимый по линии 18, и остаток, выводимый по линии 24. Остатки сепарации и флегму редуцируют в устройствах 10, 11 и 12, смешивают и направляют в сепаратор 6, из которого по линии 25 выводят водный конденсат, по линии 26 - ШФЛУ, а по линии 17, после редуцирования в устройстве 13, газ стабилизации.

Работа второго и четвертого вариантов установки отличаются рекуперативным охлаждением в теплообменнике 3 газа сепарации после блока осушки и/или очистки 7. Работа третьего и четвертого вариантов установки отличаются дополнительным рекуперативным охлаждением верхней части дефлегматора 8 с помощью тепломассообменной секции 15, расположенной на линии редуцированного в устройстве 14 газа дефлегмации.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет уменьшить металлоемкость и снизить энергозатраты и может быть использована в промышленности.