Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ C ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КОНДЕНСАЦИЕЙ

Изобретение относится к оборудованию для извлечения тяжелых углеводородов из природного газа и может быть использовано в газовой промышленности.

Известна установка низкотемпературного разделения углеводородного газа [RU 2382301, опубл. 20.02.2010 г., МПК F25J 3/00], которая 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 и высокие энергозатраты.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка низкотемпературного разделения углеводородного газа [RU 2724739, опубл. 25.05.2020 г., МПК F25J 3/00], которая включает расположенные на линии подачи углеводородного газа первый рекуперативный теплообменник и сепаратор, соединенный с деметанизатором линией подачи газа сепарации со вторым рекуперативным теплообменником и редуцирующим устройством и линией подачи остатка сепарации с редуцирующим устройством, при этом верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа, на которой расположены первый и второй рекуперативные теплообменники, а низ деметанизатора оснащен нагревателем, расположенным на байпасной линии первого рекуперативного теплообменника, а также соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций и соединенным линией вывода зтановой фракции (метансодержащего газа) с линией вывода отбензиненного газа, кроме того первый рекуперативный теплообменник соединен с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладоагента.

Недостатками данной установки является низкая энергоэффективность из-за затрат сторонней энергии при фракционировании деметанизированного конденсата в блоке фракционирования на охлаждение верха колонн (например, деэтанизатора).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение энергоэффективности.

Техническим результатом является повышение энергоэффективности счет исключения использования энергии со стороны на охлаждение верха колонн блока фракционирования путем установки на линии подачи газа сепарации в деметанизатор дополнительного сепаратора, а на линии подачи газа дополнительной сепарации - детандера, соединенного с приводом(ами) компрессионной холодильной машины и/или иных охлаждающих устройств блока фракционирования.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей расположенные на линии подачи природного газа первый рекуперативный теплообменник и сепаратор, оснащенный линией подачи газа сепарации со вторым рекуперативным теплообменником, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка сепарации с редуцирующим устройством, при этом верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа, на которой расположены второй и первый рекуперативные теплообменники, а низ деметанизатора оснащен на грена гелем, расположенным на байпасной линии первого рекуперативного теплообменника, а также соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций и соединенным линией вывода метансодержащего газа с линией вывода отбензиненного газа, особенностью является то, что на линии подачи газа сепарации в деметанизатор после второго рекуперативного теплообменника установлен дополнительный сепаратор, соединенный с деметанизатором линией подачи остатка сепарации с редуцирующим устройством и линией подачи газа дополнительной сепарации с детандером, соединенным посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств с приводом(ами) компрессионной холодильной и/или иных охлаждающих устройств блока фракционирования.

Блок фракционирования может включать, например, ректификационные колонны в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом жидких продуктов. В качестве охлаждающих устройств блока фракционирования могут быть использованы, например, компрессионные холодильные машины или аппараты воздушного охлаждения с вентиляторами. Редуцирующие устройства выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. В качестве остальных элементов установки могут быт и размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Для увеличения выхода тяжелых компонентов установка может быть дополнена редуцирующим устройством, расположенным на линии вывода отбензиненного газа из деметанизатора. На линии вывода отбензиненного газа после первого рекуперативного теплообменника может быть расположен дожимной компрессор. Приводы охлаждающих устройств и/или дожимной компрессор могут быть соединены с детандером(ами) посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств.

Установка дополнительного сепаратора на линии подачи газа сепарации в деметанизатор, детандера, соединенного с приводом(ами) компрессионной холодильной и/или иных охлаждающих устройств блока фракционирования, на линии подачи газа дополнительной сепарации позволяет осуществить фракционирование в блоке фракционирования за счет собственного энергоресурса - энергии, подаваемой детандером на приводы охлаждающих устройств. Это позволяет исключить использование энергии со стороны для привода охлаждающих устройств и за счет большей удельной холодопроизводительности последних (относительно варианта непосредственного использований холода технологических потоков) повысить энергоэффективность установки, а также несколько увеличить глубину отбора тяжелых углеводородов.

Установка показана па прилагаемом чертеже и включает первый и второй сепараторы 1 и 2, первый и второй рекуперативный теплообменники 3 и 4, деметанизатор 5, редуцирующие устройства 6 и 7, детандер 8, блок фракционирования в составе фракционирующего оборудования 9 и охлаждающих устройств 10 (условно показано одна холодильная машина). Установка может быть дополнена редуцирующим устройством 11 и компрессором 12 (показано пунктиром).

При работе установки природный газ, поступающий по линии 13, разделяют на два потока, первый по байпасной (по отношению к теплообменнику 3) линии 14 подают в качестве теплоносителя в нагреватель деметанизатора 5, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 3, и разделяют в сепараторе 1 на остаток, выводимый по линии 15, и газ, охлаждаемый в теплообменнике 4, который разделяют в сепараторе. 2 на остаток, выводимый по лилии 16, и газ. Остатки сепарации и газ к редуцируют устройствах 6, 7 и в детандере 8, соответственно, и подают в деметанизатор 5, с низа которого по линии 17 деметанизированный конденсат подают в блок 9, из которого по линиям 18 выводят углеводородные фракции в заданном ассортименте. При фракционировании в блоке 9 для охлаждения верха колонн используют холод, генерируемый холодильной машиной 10, которая соединена с детандером(ами) (показано штрих-пунктиром), Отбензиненный газ, выводимый с верха деметанизатора 5 по линии 19, нагревают в теплообменнике 4, смешивают с метансодержащим газом, подаваемым из блока 9 по линии 20, нагревают в теплообменнике 3 и выводят по линии 21.

При необходимости (показано пунктиром) отбензиненный газ до рекуперационного холодильника 4 редуцируют с помощью устройства 11 и сжимают компрессором 12, а метансодержащий газ из блока 9 перед подачей в линию 19 нагревают в теплообменнике 3.

Работоспособность установки подтверждается следующим примером: природный газ, содержащий 59,1 г/нм³ углеводородов С_3-, а объеме 119,0 тыс. нм³/ч при 6.25 МПа и 45°С разделяют на дна потока, 14,8 тыс. нм³/ч первого потока подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора, смешивают со вторым потоком, охлажденным в первом рекуперативном теплообменнике, и при минус 28,3°С разделяют в первом сепараторе на 0,4 т/час остатка, и 118,7 тыс. нм³/ч газа, который охлаждают во втором рекуперативном теплообменнике до минус 52,0°С и разделяют то втором сепараторе на 6,6 т/час остатка, и 113,2 тыс. нм³/ч газа сепарации. Остатки сепарации и газ сепарации редуцируют до 3,3 МПа с помощью редуцирующих устройств, выполненного в виде двух редуцирующих вентилей и детандера, соответственно, и подают в деметанизатор. С низа деметанизатора выводят 8,8 т/час деметанизированного конденсата и подают в блок фракционирования, из которого выводят 6,8 т/час пропана-бутана автомобильного. Верх деэтанизатора блока фракционирования охлаждают с помощью холодильной машины с холодопроизводительностьо 230 кВт, запитанной от детандера. 114,3 тыс. нм³/ч отбензиненного газа, выводимого с верха деметанизатора, нагревают во втором рекуперативном теплообменнике, смешивают с 2,0 тыс. нм³/ч метансодержащего газа из блока фракционирования и выводят при 41,3°С.

Степень извлечения углеводородов С₃₊ составила 85,5%, энергия со стороны не использовалась.

При работе установки по прототипу в условиях примера, для привода холодильной машины охлаждения верха деэтанизатора использовано 60 кВт электроэнергии со стороны, а степень извлечения углеводородов С₃₊ составила 85,3%.

Таким: образом, предлагаемая установка позволяет повысить энергоэффективность и может найти применение в газовой промышленности.