УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ГАЗА

Полезная модель относится к устройствам переработки углеводородного газа путем низкотемпературной конденсации и может быть использована в нефте- и газоперерабатывающей промышленности.
Известна установка для разделения газового потока (см. евразийский патент №001330, F25J 3/02, опуб. 26.02.2001 в ОБ №1), содержащая трубопровод подачи газа, первый и второй многопоточные теплообменники, соединенные, соответственно, с первым и вторым пропановыми холодильниками, рекуперативный теплообменник, дроссель, сепаратор с выходами газовой фазы и углеводородного конденсата, турбодетандер, блок фракционирования углеводородов с массообменной колонной, снабженной выходами остаточного газа и жидкого продукта, и узел компримирования остаточного газа, при этом выход остаточного газа из массообменной колонны соединен с рекуперативным теплообменником, первым и вторым многопоточными теплообменниками и далее с узлом компримирования остаточного газа, кроме того первый многопоточный теплообменник соединен с нижней частью массообменной колонны.
Общими признаками известной и предлагаемой установок являются:
- трубопровод подачи углеводородного газа;
- многопоточный теплообменник, снабженный входом и выходом углеводородного газа, входами и выходами потоков газа;
- пропановый холодильник;
- сепаратор;
- турбодетандер;
- дроссель;
- фракционирующая колонна, снабженная в верхней части выходом отбензиненного газа и входом для подачи орошения, а в нижней части - выходом жидкого продукта.
Недостатком известной установки являются высокие капитальные и эксплуатационные затраты вследствие наличия на установке только одной изотермы хладагента.
Наиболее близкой по технической сущности и заявляемому результату является установка низкотемпературной переработки газа, описанная в патенте № US 4854955, F25J 3/02, опуб. 08.08.1989 (см. фиг. 3) и включающая трубопровод подачи углеводородного газа, первый и второй многопоточные теплообменники, снабженные входами и выходами углеводородного газа, потоков газа и конденсата, пропановый холодильник с входом углеводородного газа, соединенным с первым многопоточным теплообменником, и выходом углеводородного газа, соединенным со вторым многопоточным теплообменником, сепаратор, турбодетандеры, дроссель, воздушные холодильники, теплообменник отбензиненного газа, а также первую фракционирующую колонну с выходом отбензиненного газа и входом для подачи орошения в верхней части и выходом жидкого продукта в нижней части, соединенным с входом для подачи орошения второй фракционирующей колонны, снабженной выходами газовой и жидкой фаз. При этом, выход газовой фазы второй фракционирующей колонны соединен с теплообменником отбензиненного газа и далее с входом для подачи орошения первой фракционирующей колонны, выход отбензиненного газа первой фракционирующей колонны последовательно соединен с теплообменником отбензиненного газа, вторым и первым многопоточными теплообменниками, турбодетандером, первым воздушным холодильником, компрессором, вторым воздушным холодильником и далее с потребителем.
Общими признаками известной и предлагаемой установок являются:
- трубопровод подачи углеводородного газа;
- многопоточный теплообменник, снабженный входом и выходом углеводородного газа, входом и выходом потоков газа;
- пропановый холодильник с входом углеводородного газа, соединенным с многопоточным теплообменником, и выходом углеводородного газа;
- сепаратор;
- турбодетандер;
- дроссель;
- первая фракционирующая колонна, снабженная в верхней части выходом отбензиненного газа и входом для подачи орошения, а в нижней части - выходом углеводородного конденсата, соединенным со второй фракционирующей колонной;
- вторая фракционирующая колонна снабжена в верхней части выходом газовой фазы и входом для подачи орошения, а в нижней части - выходом жидкого продукта.
Недостатком известной установки являются высокие капитальные и эксплуатационные затраты вследствие наличия на установке только одной изотермы хладагента.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в снижении капитальных и эксплуатационных затрат за счет использования нескольких изотерм кипения хладагента.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке низкотемпературной переработки нефтяного газа, содержащей трубопровод подачи углеводородного газа в многопоточный теплообменник, снабженный входом и выходом углеводородного газа, а также входами и выходами потоков газа, пропановый холодильник с входом углеводородного газа, соединенным с многопоточным теплообменником, и выходом углеводородного газа, сепаратор, турбодетандер, дроссель, первую фракционирующую колонну, снабженную в верхней части выходом отбензиненного газа и входом для подачи орошения, а в нижней части - выходом углеводородного конденсата, соединенным со второй фракционирующей колонной, снабженной в верхней части выходом газовой фазы и входом для подачи орошения, а в нижней части - выходом жидкого продукта, согласно полезной модели установка снабжена дополнительным пропановым холодильником, соединенным с трубопроводом подачи углеводородного газа, при этом выход углеводородного газа из дополнительного пропанового холодильника соединен с пропановым холодильником, выход углеводородного газа из которого соединен с входом потока газа многопоточного теплообменника, кроме того выход газовой фазы второй фракционирующей колонны соединен через многопоточный теплообменник с входом для подачи орошения первой фракционирующей колонны, а выход отбензиненного газа из первой фракционирующей колонны соединен через многопоточный теплообменник с турбодетандером и далее с потребителем.
Кроме того, установка снабжена дополнительным рекуперативным теплообменником, соединенным по первому теплоносителю с трубопроводом подачи углеводородного газа и сепаратором, а по второму теплоносителю - с выходом углеводородного конденсата первой фракционирующей колонны и входом для подачи сырья второй фракционирующей колонны.
Кроме этого, установка может быть снабжена дополнительным воздушным холодильником, соединенным с трубопроводом подачи углеводородного газа и пропановым холодильником.
Заявляемая совокупность признаков установки позволяет снизить эксплуатационные и капитальные затраты на пропановую холодильную установку (ПХУ) за счет использования на предлагаемой установке двух изотерм хладагента - использования хладагента, кипящего при разных температурах и давлениях в пропановых холодильниках. В связи с тем, что при использовании двух изотерм хладагента давление одного из потоков кипящего хладагента выше, чем давление кипящего хладагента при использовании одной изотермы хладагента, часть испаренного хладагента компримируется до более высокого давления, чем при использовании одной изотермы хладагента. Это позволяет снизить энергетические затраты установки, связанные с компримированием хладагента. Кроме того, это позволяет уменьшить объемную производительность пропановых компрессоров и за счет этого снизить капитальные затраты на ПХУ, т.к. при использовании нескольких изотерм кипения хладагента часть хладагента кипит при более высоком давлении и в результате этого плотность паров хладагента на приеме компрессоров ПХУ будет выше, что приводит к уменьшению их объемной производительности. Снижение объемной производительности компрессора и степени сжатия паров хладагента приводят к уменьшению стоимости компрессорного агрегата.
Снабжение установки дополнительным рекуперативным теплообменником позволяет использовать для нагрева нижнего продукта первой фракционирующей колонны (углеводородного конденсата) часть потока осушенного углеводородного газа, тем самым снизив эксплуатационные (энергетические) затраты установки.
Снабжение установки дополнительным воздушным холодильником, установленным перед пропановым холодильником, позволяет в зимнее время при высокой температуре поступающего на установку углеводородного газа использовать холод окружающего воздуха для снижения нагрузки на испарители хладагента и, следовательно, на ПХУ, тем самым снизив эксплуатационные затраты установки.
На фигуре представлена предлагаемая установка низкотемпературной переработки нефтяного газа.
Установка включает трубопровод 1 подачи углеводородного газа, многопоточный теплообменник 2, пропановый холодильник 3, дополнительный пропановый холодильник 4, сепаратор 5, турбодетандер 6 и дроссель 7.
Многопоточный теплообменник 2 имеет:
- вход 8 углеводородного газа;
- вход 9 охлажденного углеводородного газа;
- вход 10 отбензиненного газа;
- вход 11 газовой фазы;
- выход 12 углеводородного газа;
- выход 13 охлажденного углеводородного газа;
- выход 14 отбензиненного газа;
- выход 15 газовой фазы.
Трубопровод 1 подачи углеводородного газа соединен с входом 8 углеводородного газа многопоточного теплообменника 2, а также с входом пропанового холодильника 3 и входом дополнительного пропанового холодильника 4.
Выход 12 углеводородного газа из многопоточного теплообменника 2 и выход углеводородного газа из дополнительного пропанового холодильника 4 соединены с входом пропанового холодильника 3.
Выход пропанового холодильника 3 соединен с входом 9 охлажденного углеводородного газа в многопоточный теплообменник 2.
Выход 13 охлажденного углеводородного газа из многопоточного теплообменника 2 соединен с сепаратором 5, снабженным выходом 16 газа и выходом 17 жидкости.
Выход 16 газа соединен с турбодетандером 6 и далее с входом 18 для подачи сырья в первую фракционирующую колонну 19.
Выход 17 жидкости соединен с дросселем 7 и далее с входом 20 для подачи сырья в первую фракционирующую колонну 19.
Первая фракционирующая колонна 19 снабжена выходом 21 отбензиненного газа и входом 22 для подачи орошения в верхней части и выходом 23 углеводородного конденсата в нижней части.
Выход 21 отбензиненного газа соединен с входом 10 отбензиненного газа в многопоточный теплообменник 2. Выход 14 отбензиненного газа из многопоточного теплообменника 2 соединен с компрессорной частью турбодетандера 6 и далее через воздушный холодильник 24 с потребителем.
Выход 23 углеводородного конденсата соединен со второй фракционирующей колонной 25 через вход 26 для подачи орошения.
2+выше
Вторая фракционирующая колонна 25 снабжена входом 27 для подачи сырья, выходом 28 газовой фазы и выходом 29 жидкого продукта (фракции С).
В нижней части второй фракционирующей колонны 25 установлен рибойлер 30, при этом выход 29 жидкого продукта соединен с рибойлером 30.
Установка снабжена дополнительным рекуперативным теплообменником 31, соединенным по первому теплоносителю с трубопроводом 1 подачи углеводородного газа и сепаратором 5. По второму теплоносителю вход дополнительного рекуперативного теплообменника 31 соединен с выходом 23 углеводородного конденсата первой фракционирующей колонны 19, а выход - с входом 26 для подачи сырья во вторую фракционирующую колонну 25.
Выход 28 газовой фазы второй фракционирующей колонны 25 соединен с входом 11 газовой фазы в многопоточный теплообменник 2 и далее через выход 15 газовой фазы соединен с входом 22 для подачи орошения в первую фракционирующую колонну 19.
Установка может быть снабжена дополнительным воздушным холодильником 33, соединенным с трубопроводом 1 подачи углеводородного газа и установленным перед пропановым холодильником 3.
Для обеспечения безгидратного режима работы оборудования (турбодетандера 6 и многопоточного теплообменника 2) установка снабжена узлом 34 приготовления и подачи испаренного метанола.
Установка также снабжена необходимой запорно-регулирующей арматурой и насосами.
Установка работает следующим образом.
Поток предварительно осушенного углеводородного (нефтяного) газа с температурой 35°C по трубопроводу 1 поступает на установку и разделяется на несколько потоков.
Первый поток (основной) углеводородного газа через вход 8 поступает в многопоточный теплообменник 2, в котором охлаждается до температуры минус 28°C.
Второй поток углеводородного газа поступает на охлаждение в пропановый холодильник 3.
Третий поток углеводородного газа поступает в дополнительный пропановый холодильник 4, в котором охлаждается до температуры минус 18°C.
Охлажденные в многопоточном теплообменнике 2 и дополнительном пропановом холодильнике 4 потоки углеводородного газа направляются в пропановый холодильник 3, в котором охлаждаются до температуры минус 30°C. После чего поток охлажденного углеводородного газа через вход 9 поступает в многопоточный теплообменник 2, в котором доохлаждается до температуры минус 64°C.
При необходимости (при высокой температуре поступающего на установку потока углеводородного газа по трубопроводу 1) в холодное время года второй поток углеводородного газа предварительно направляется в дополнительно установленный воздушный холодильник 33, в котором за счет холода окружающего воздуха этот поток углеводородного газа охлаждается до температуры около минус 5°C (в зависимости от температуры воздуха) и затем поступает в пропановый холодильник 3 вместе с потоками углеводородного газа из многопоточного теплообменника 2 и дополнительного пропанового холодильника 4.
После доохлаждения в многопоточном теплообменнике 2 объединенный поток охлажденного углеводородного газа через выход 13 охлажденного углеводородного газа с температурой минус 64°C поступает в сепаратор 5, в котором разделяется на газ и жидкость.
Полученный газ из сепаратора 5 через выход 16 направляется в турбодетандер 6 и затем через вход 18 для подачи сырья поступает в первую фракционирующую колонну 19.
Отделенная в сепараторе 5 жидкость через выход 17 поступает в дроссель 7 и затем через вход 20 для подачи сырья поступает в первую фракционирующую колонну 19.
В первой фракционирующей колонне 19 происходит разделение отбензиненного газа и низкотемпературного углеводородного конденсата.
Полученный отбензиненный газ с температурой минус 117°C и давлением 1,32 МПа (изб.) через выход 21 первой фракционирующей колонны 19 поступает в многопоточный теплообменник 2 через вход 10. Из многопоточного теплообменника 2 отбензиненный газ с температурой 22°C через выход 14 отбензиненного газа поступает на всас компрессорной части турбодетандера 6 и далее в воздушный холодильник 24, после чего с температурой 40°C направляется потребителю.
Углеводородный конденсат с температурой минус 105°C и давлением 1,37 МПа (изб.) выходит из первой фракционирующей колонны 19 и направляется во вторую фракционирующую колонну 25 двумя потоками: один поток поступает в колонну 25 через вход 26 для подачи орошения, а другой поток - через вход 27 для подачи сырья. При этом поток углеводородного конденсата, поступающий во вторую фракционирующую колонну 25 в качестве сырья, предварительно подогревается до температуры 5°C в дополнительном рекуперативном теплообменнике 31 частью потока углеводородного газа, поступающего на установку по трубопроводу 1 (четвертый поток углеводородного газа).
2+выше
Во второй фракционирующей колонне 25 углеводородный конденсат разделяется на газовую фазу и жидкий продукт - этанизированную ШФЛУ (фракцию С).
Полученная во второй фракционирующей колонне 25 газовая фаза с температурой минус 88°C и давлением 2,6 МПа (изб.) поступает через вход 11 газовой фазы в многопоточный теплообменник 2, в котором она охлаждается и конденсируется, после чего с температурой минус 115°C и давлением 1,32 МПа (изб.) через выход 15 поступает в первую фракционирующую колонну 19 в качестве орошения.
Жидкий продукт с температурой 12°C и давлением 2,65 МПа (изб.) через выход 29 второй фракционирующей колонны 25 поступает в рибойлер 30, в котором он подогревается. После чего основная часть потока жидкого продукта с температурой 26°C направляется в узел выработки этановой фракции (на фиг. не показан), а оставшаяся часть потока возвращается обратно во вторую фракционирующую колонну 25 для подогрева ее нижней части.
Для обеспечения безгидратного режима работы турбодетандера 6, где температура может снижаться ниже минус 100°C, а также многопоточного теплообменника 2, перед входом в данное оборудование в поступающие газовые потоки подаются пары метанола из узла 34 приготовления и подачи испаренного метанола.