СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PREPARING HYDROCARBON GAS AND APPARATUS FOR REALISING SAID METHOD

Изобретение относится к технике и технологии подготовки углеводородного газа и может быть использовано в газовой, нефтяной и других отраслях промышленности на существующих и вновь проектируемых установках подготовки и переработки углеводородных газов.
Известен способ подготовки углеводородного газа, осуществляемый на установке подготовки газа (см. патент РФ №2381822, B01D 53/04, опубл. 20.02.2010), включающий подачу предварительно скомпримированного сырого газа на сепарацию с отводом отделенного углеводородного конденсата и воды, адсорбционную осушку газа с отводом подготовленного газа, регенерацию адсорбента нагретым газом с получением после проведения регенерации газа, содержащего воду, его охлаждение и сепарацию с отводами отработанного газа регенерации и воды, подачу отработанного газа регенерации на очистку от механических примесей и последующее мембранное разделение отработанного газа регенерации с отводами ретентата и пермеата, при этом полученный пермеат подают в поток сырого газа перед компримированием.
Общими признаками известного и предлагаемого способов являются:
- сепарация газа с отводом углеводородного конденсата и воды;
- адсорбционная осушка газа с отводом подготовленного газа;
- регенерация адсорбента нагретым газом с получением после проведения регенерации газа, содержащего воду;
- охлаждение и сепарация газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации и воды.
Недостатком известного способа является потеря целевых углеводородов, которые могут быть использованы в качестве сырья для выработки стабильного газового бензина или ШФЛУ, вследствие сброса в дренаж полученного при сепарации газа углеводородного конденсата. Кроме того, полученный при мембранном разделении пермеат (часть потока отработанного газа регенерации, содержащая тяжелые углеводороды и влагу) направляется после компримирования и сепарации на адсорбционную осушку газа, что приводит к увеличению содержания тяжелых углеводородов в газе, а следовательно, к повышенной закоксованности сорбента, снижению качества подготовки газа и сокращению срока службы сорбента.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ подготовки газа (см. патент РФ №2367505, B01D 53/02, B01D 53/26, опубл. 20.09.2009), включающий предварительную сепарацию газа с отводом отделенного углеводородного конденсата и воды, адсорбционную осушку и отбензинивание газа, отвод подготовленного газа, регенерацию адсорбента нагретым газом с получением после проведения регенерации газа, содержащего тяжелые углеводороды и воду, его охлаждение и сепарацию с отводами отработанного газа регенерации, углеводородного конденсата и воды, при этом отработанный газ регенерации подается в поток газа, поступающего на предварительную сепарацию.
Общими признаками известного и предлагаемого способов являются:
- сепарация газа с отводом отделенного углеводородного конденсата и воды;
- адсорбционная осушка и отбензинивание газа;
- отвод подготовленного газа;
- регенерация адсорбента нагретым газом с получением после проведения регенерации газа, содержащего тяжелые углеводороды и воду;
- охлаждение и сепарация газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации, углеводородного конденсата и воды.
3+выше
Недостатком известного способа является потеря целевых углеводородов С, которые могут быть использованы в качестве сырья для выработки стабильного газового конденсата, вследствие сброса в дренаж полученного при предварительной сепарации газа углеводородного конденсата, что приводит к снижению выработки продукции. Кроме того, вследствие регенерации адсорбента частью потока сырого газа, поступающего на адсорбционную осушку и отбензинивание, ухудшается степень регенерации адсорбента, а следовательно, и глубина подготовки газа.
Технической задачей изобретения является повышение качества подготовки углеводородного газа, получение дополнительно целевых жидких продуктов - стабильного газового бензина или широкой фракции легких углеводородов, и снижение/исключение потерь целевых фракций углеводородов.
Поставленная задача достигается тем, что в способе подготовки углеводородного газа, включающем сепарацию газа с отводами отделенного углеводородного конденсата и воды, адсорбционную осушку и отбензинивание газа, отвод подготовленного газа, регенерацию адсорбента нагретым газом с получением после проведения регенерации газа, содержащего тяжелые углеводороды и воду, его охлаждение и сепарацию с отводами отработанного газа регенерации, углеводородного конденсата и воды, согласно изобретению углеводородный конденсат, отделенный при сепарации газа, и углеводородный конденсат, полученный при охлаждении и сепарации газа после проведения регенерации адсорбента, подвергают стабилизации с получением стабильного конденсата и газов стабилизации, при этом выделившиеся газы стабилизации направляют на собственные нужды или на дополнительное компримирование с последующей подачей или в поток исходного газа, или в поток отработанного газа регенерации, или в поток подготовленного газа.
3+выше
Стабилизация углеводородного конденсата, отделенного при сепарации газа, и углеводородного конденсата, полученного при охлаждении и сепарации газа после проведения регенерации адсорбента, позволяет вовлечь в переработку получаемый углеводородный конденсат с целью выработки дополнительной продукции и тем самым исключить потерю целевых углеводородов С.
Подача выделившихся газов стабилизации на собственные нужды позволяет использовать полученные газы стабилизации при низком давлении.
Подача выделившихся газов стабилизации на дополнительное компримирование и далее в поток исходного газа позволяет извлекать при отбензинивании газа дополнительное количество углеводородов.
Подача выделившихся газов стабилизации на дополнительное компримирование и далее в поток отработанного газа регенерации позволяет использовать эти газы вместе с потоком отработанного газа регенерации для собственных нужд при более высоком давлении (например, в топливной системе).
Подача выделившихся газов стабилизации на дополнительное компримирование и далее в поток подготовленного газа позволяет направлять эти газы вместе с подготовленным газом потребителю.
Известна установка подготовки углеводородного газа (см. патент РФ №2381822, B01D 53/04, опубл. 20.02.2010), включающая сепаратор с отводом углеводородного конденсата и воды, блок адсорбционной осушки газа с отводом подготовленного газа и газа после проведения регенерации адсорбента, холодильник и сепаратор охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации и воды, при этом установка снабжена узлом подготовки отработанного газа регенерации, включающим блок мембранного разделения.
Общими признаками известной и предлагаемой установок являются:
- блок сепарации газа с отводом углеводородного конденсата и воды;
- блок адсорбционной осушки газа с отводами подготовленного газа и газа после проведения регенерации адсорбента;
- холодильник;
- сепаратор охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации и воды.
Недостатком известной установки является потеря целевых фракций углеводородов, которые могут быть использованы как сырье для выработки стабильного газового бензина или ШФЛУ, вследствие сброса в дренаж полученного в блоке сепарации газа углеводородного конденсата, а также повышенные капитальные и эксплуатационные затраты вследствие того, что осушка и отбензинивание газа осуществляются на двух технологических установках (установке адсорбционной осушки газа и установке низкотемпературной переработки). Кроме того, полученный в блоке мембранного разделения пермеат (часть потока отработанного газа регенерации, содержащая тяжелые углеводороды и влагу) направляется после компрессора и сепаратора в блок адсорбционной осушки газа, что приводит к увеличению содержания тяжелых углеводородов в газе, а следовательно, к повышенной закоксованности сорбента, снижению качества подготовки газа и сокращению срока службы сорбента.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой установке является установка подготовки газа (см. патент РФ №2367505, B01D 53/02, B01D 53/26, опубл. 20.09.2009), включающая сепаратор с отводом углеводородного конденсата и воды и блок адсорбционной осушки и отбензинивания газа с отводами подготовленного газа и газа после проведения регенерации адсорбента, холодильниками и сепаратором газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации, углеводородного конденсата и воды, при этом отвод отработанного газа регенерации соединен с линией подачи исходного газа перед входным сепаратором.
Общими признаками известной и предлагаемой установок являются:
- блок сепарации газа с отводом углеводородного конденсата и воды;
- блок адсорбционной осушки и отбензинивания газа с отводами подготовленного газа и газа после проведения регенерации адсорбента;
- холодильник;
- сепаратор охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации, углеводородного конденсата и воды.
Недостатком известной установки является потеря целевых фракций углеводородов, которые могут быть использованы как сырье для выработки стабильного газового бензина и ШФЛУ, вследствие сброса в дренаж полученного в блоке сепарации газа углеводородного конденсата. Кроме того, вследствие регенерации адсорбента частью потока сырого газа, поступающего на адсорбционную осушку и отбензинивание, ухудшается степень регенерации адсорбента, а следовательно, и глубина подготовки газа.
Технической задачей изобретения является повышение качества подготовки углеводородного газа, получение дополнительно целевых жидких продуктов - стабильного газового бензина или широкой фракции легких углеводородов, и снижение/исключение потерь целевых фракций углеводородов.
Поставленная задача достигается тем, что в установке подготовки углеводородного газа, включающей блок сепарации газа с отводами углеводородного конденсата и воды, блок адсорбционной осушки и отбензинивания газа с отводами подготовленного газа и газа после проведения регенерации адсорбента, холодильник и сепаратор охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации, углеводородного конденсата и воды, согласно изобретению отвод углеводородного конденсата с блока сепарации газа и отвод углеводородного конденсата с сепаратора охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента соединены с дополнительно установленным блоком стабилизации углеводородов, снабженным отводами газов стабилизации и стабильного конденсата.
Кроме того, отвод газов стабилизации соединен с дополнительно установленным блоком компримирования, выход из которого соединен или с потоком исходного газа, или с отводом отработанного газа регенерации, или с отводом подготовленного газа.
Снабжение установки дополнительным блоком стабилизации углеводородов, с которым соединен отвод углеводородного конденсата с блока сепарации газа и отвод углеводородного конденсата с сепаратора охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента, позволяет вовлечь в переработку получаемый углеводородный конденсат с целью выработки дополнительной продукции, тем самым исключив потерю целевых фракций углеводородов.
Соединение отвода газов стабилизации с дополнительно установленным блоком компримирования, выход из которого соединен или с потоком исходного газа, или с отводом отработанного газа регенерации, или с отводом подготовленного газа, позволяет либо извлекать при отбензинивании дополнительное количество углеводородов, либо использовать газы стабилизации вместе с потоком отработанного газа регенерации для собственных нужд при высоком давлении (например, в топливной системе), либо направлять полученные газы стабилизации вместе с подготовленным газом потребителю.
Таким образом, заявляемая совокупность признаков позволяет за счет применения комплексной технологии осуществлять подготовку углеводородного газа до требуемых норм, а также получать стабильный газовый бензин или ШФЛУ как на промыслах, так и на ГПЗ.
3+выше
5+выше
На рис.1 представлена блок-схема установки подготовки углеводородного газа, на которой осуществляется предложенный способ, на рис.2 - блок адсорбционной осушки и отбензинивания газа, на рис.3 - блок стабилизации углеводородов С, на рис.4 - блок стабилизации углеводородов С.
Установка содержит (см. рис.1) блок 1 сепарации газа с отводом I отсепарированного газа, отводом II углеводородного конденсата и отводом III воды. Блок 1 состоит из одного или нескольких сепараторов разных ступеней давления (не показаны).
Отвод I соединен с блоком 2 адсорбционной осушки и отбензинивания газа, снабженным отводом IV подготовленного газа, отводом V отработанного газа регенерации, отводом VI углеводородного конденсата и отводом VII воды.
Установка снабжена дополнительным блоком 3 стабилизации углеводородов с отводом VIII газов стабилизации и отводом IX целевых жидких продуктов и блоком 4 компримирования.
Установка может быть снабжена дожимной компрессорной станцией 5 (ДКС).
3+выше
Блок 2 (см. рис.2) состоит из адсорберов 6-8, заполненных силикагелем (отечественного или импортного производства), обладающим достаточной емкостью как по воде, так и по углеводородам С. Верх адсорберов соединен с линией I подачи газа с блока 1, линией отвода газа охлаждения и линией отвода газа после проведения регенерации адсорбента, а низ - с линией отвода подготовленного газа IV, линией подачи газа охлаждения X и линией подачи газа регенерации X. Адсорберы 6-8 работают периодически в циклах адсорбция - регенерация - охлаждение. На линии отвода IV подготовленного газа из адсорберов 6-8 установлен фильтр 9. На линии отвода газа после проведения регенерации адсорбента из адсорберов 6-8 последовательно установлены фильтр 10, рекуперативный теплообменник 11, холодильник 12 и сепаратор 13 охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента. Сепаратор 13 снабжен отводом V отработанного газа регенерации, отводом VI углеводородного конденсата и отводом VII воды. Линия отвода газа охлаждения из адсорберов 6-8 последовательно соединена с фильтром 14, рекуперативным теплообменником 11 и печью 15.
Отвод IV подготовленного газа с блока 2 соединен с линией X блока 2 (см. рис.1, 2).
Отвод II углеводородного конденсата с блока 1 и отвод VI углеводородного конденсата с блока 2 соединены с блоком 3 стабилизации углеводородов (см. рис.1).
Блок стабилизации углеводородов 3 (в зависимости от производственной
3+выше
5+выше
3+выше
5+выше
необходимости) может быть выполнен в виде блока стабилизации С (см. рис.3), включающего теплообменник 16, ректификационную колонну 17 с узлом орошения верха колонны, состоящим из воздушного холодильника 18, сепаратора 19 и насоса 20, и подогревом низа колонны ребойлером 21, или блока стабилизации С (см. рис.4), включающего последовательно установленные теплообменник 22, сепараторы 23, 24, насос 25 и теплообменник 26. В качестве блока стабилизации С или блока стабилизации С может быть применена любая другая известная схема установки стабилизации.
Отвод VIII газов стабилизации с блока 3 может быть соединен с дополнительным блоком 4 компримирования (см. рис.1).
Выход из блока 4 компримирования может быть соединен или с потоком исходного газа перед блоком 1, или с отводом V отработанного газа регенерации, или с отводом IV подготовленного газа (см. рис.1).
Предлагаемый способ осуществляется на установке следующим образом.
Углеводородный газ с давлением 0,8 МПа и более и температурой 20…40°С подается в блок 1 сепарации газа, в котором происходит отделение газа I от углеводородного конденсата II и воды III. После сепарации газ I поступает в блок 2 адсорбционной осушки и отбензинивания газа, углеводородный конденсат II направляется в блок 3 стабилизации углеводородов, а выделившаяся вода III выводится с установки и сбрасывается в дренаж.
В блоке 2 происходит осушка и отбензинивание газа на адсорбенте, например силикагеле фирмы BASF. Подготовленный газ IV с давлением не менее 0,4 МПа (изб.) выводится с блока 2 и направляется потребителю или (при необходимости) на ДКС 5. После завершения цикла адсорбции адсорберы 6-8 переводят в цикл регенерации и далее охлаждения.
В качестве газа регенерации и охлаждения используется часть потока подготовленного газа IV (см. рис.1, 2, поток X). Газ нагревается в печи 15 до температуры 160…280°С и направляется в адсорбер 6-8, переключенный в цикл регенерации. При проведении регенерации из адсорбента извлекаются поглощенные тяжелые углеводороды и вода. После проведения регенерации газ, содержащий тяжелые углеводороды и воду, охлаждается в рекуперативном теплообменнике 11 и холодильнике 12 и затем поступает в сепаратор 13 охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента, в котором происходит сепарация тяжелых углеводородов и воды с последующим отводом отработанного газа регенерации V, углеводородного конденсата VI и воды VII, после чего отработанный газ регенерации V направляется на собственные нужды, углеводородный конденсат VI направляется в блок 3 стабилизации углеводородов, а вода VII выводится с установки.
3+выше
5+выше
В блоке 3 стабилизации углеводородов, в который поступает углеводородный конденсат II с блока 1 и углеводородный конденсат VI с блока 2, выделяются газы стабилизации VIII и получаются целевые жидкие продукты IX - фракции С (широкая фракция легких углеводородов) или C (стабильный газовый бензин). Полученные газы стабилизации VIII в зависимости от необходимости могут направляться на собственные нужды или на дополнительное компримирование в блок 4 с последующей подачей или в поток исходного газа перед блоком 1, или в поток V отработанного газа регенерации, или в поток IV подготовленного газа.
Пример 1
3
3
3+выше
Углеводородный газ с давлением 6,4 МПа и температурой 20…40°С в количестве 43000…44000 нм/ч с содержанием С 100 г/м подается в блок 1 сепарации газа на отделение газа I от углеводородного конденсата II в количестве 200…220 кг/ч и воды III. После сепарации отделившийся газ I поступает в блок 2 адсорбционной осушки и отбензинивания газа, а полученный углеводородный конденсат II направляется в блок 3 стабилизации углеводородов. Выделившаяся в блоке 1 вода III выводится с установки и сбрасывается в дренаж.
3
В блоке 2 на силикагеле фирмы BASF происходит адсорбционная осушка и отбензинивание газа. Подготовленный газ IV с температурой точки росы по воде минус 20…40°С и по углеводородам минус 10… минус 30°С в количестве 41000…42000 нм/ч и давлением не менее 6,1…6,3 МПа (изб.) выходит с блока 2 и направляется потребителю.
После завершения цикла адсорбции адсорберы 6-8 переводят в цикл регенерации и далее охлаждения.
3
3
В качестве газа регенерации используется часть потока подготовленного газа IV (поток X) в количестве 3400…4400 нм/ч. Газ нагревается в печи 15 до температуры 160…280°С и направляется в адсорбер, переключенный в цикл регенерации. При проведении регенерации из адсорбента извлекаются поглощенные тяжелые углеводороды и вода. После проведения регенерации газ, содержащий тяжелые углеводороды и воду, охлаждается в рекуперативном теплообменнике 11, холодильнике 12 и сепарируется в сепараторе 13 охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента, при этом из сепаратора 13 отводится отработанный газ регенерации V в количестве 1700…1800 нм/ч, углеводородный конденсат VI в количестве 1300…2200 кг/ч и вода VII в количестве 45…60 кг/ч, после чего отработанный газ регенерации V направляется на собственные нужды, вода VII выводится с установки, а полученный углеводородный конденсат VI объединяется с углеводородным конденсатом II с блока 1 и направляется в блок 3 стабилизации углеводородов.
3
Продукцией блока 3 являются стабильный конденсат IX в количестве 1440...2320 кг/ч и газы стабилизации VIII в количестве 0…100 нм/ч. Полученные газы стабилизации VIII направляются на собственные нужды.
Пример 2
3
3
3+выше
Углеводородный газ с давлением 6,0 МПа и температурой 20…40°С в количестве 5700…57500 нм/ч с содержанием С 100 г/м подается в блок 1 сепарации газа на отделение газа I от углеводородного конденсата II в количестве 60…100 кг/ч и воды III. После сепарации отделившийся газ I поступает в блок 2 адсорбционной осушки и отбензинивания газа, а полученный углеводородный конденсат II в количестве 120…130 кг/ч направляется в блок 3 стабилизации углеводородов. Выделившаяся в блоке 1 вода III выводится с установки и сбрасывается в дренаж.
3
В блоке 2 на силикагеле фирмы BASF происходит адсорбционная осушка и отбензинивание газа. Подготовленный газ IV с температурой точки росы по воде минус 20…40°С и по углеводородам минус 10… минус 30°С в количестве 56900…556950 нм/ч и давлением не менее 5,8…5,9 МПа (изб.) выходит с блока 2 и направляется потребителю.
После завершения цикла адсорбции адсорберы 6-8 переводят в цикл регенерации и далее охлаждения.
3
3
В качестве газа регенерации используется часть потока подготовленного газа IV (поток X) в количестве 3310…3350 нм/ч. Газ нагревается в печи 15 до температуры 160…280°С и направляется в адсорбер, переключенный в цикл регенерации. При проведении регенерации из адсорбента извлекаются поглощенные тяжелые углеводороды и вода. После проведения регенерации газ, содержащий тяжелые углеводороды и воду, охлаждается в рекуперативном теплообменнике 11, холодильнике 12 и сепарируется в сепараторе 13 охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента, при этом из сепаратора 13 отводится отработанный газ регенерации V в количестве 3390…3400 нм/ч, углеводородный конденсат VI в количестве 45…46 кг/ч и вода VII в количестве 45…60 кг/ч, после чего отработанный газ регенерации V направляется на собственные нужды, вода VII выводится с установки, а полученный углеводородный конденсат VI объединяется с углеводородным конденсатом II с блока 1 и направляется в блок 3 стабилизации углеводородов.
3
Продукцией блока 3 являются стабильный конденсат IX в количестве 160…170 кг/ч и газы стабилизации VIII в количестве 0…100 нм/ч.
Полученные газы стабилизации VIII объединяются с отработанным газом регенерации V и направляются на собственные нужды.
Пример 3
3
3
Углеводородный газ с давлением 2,0…6,0 МПа и температурой 20…40°С в количестве 119000…120000 нм/ч с плотностью 0,79 кг/м подается в блок 1 сепарации газа на отделение газа I от углеводородного конденсата II в количестве 350…400 кг/ч и воды III. После сепарации отделившийся газ I поступает в блок 2 адсорбционной осушки и отбензинивания газа, а полученный углеводородный конденсат II направляется в блок 3 стабилизации углеводородов. Выделившаяся в блоке 1 вода III выводится с установки и сбрасывается в дренаж.
3
В блоке 2 на силикагеле фирмы BASF происходит адсорбционная осушка и отбензинивание газа. Подготовленный газ IV с температурой точки росы по воде минус 20… минус 40°С и по углеводородам минус 10… минус 30°С в количестве 118500…119500 нм/ч и давлением не менее 2,0 МПа (изб.) выходит с блока 2 и направляется потребителю.
После завершения цикла адсорбции адсорберы 6-8 переводят в цикл регенерации и далее охлаждения.
3
3
В качестве газа регенерации используется часть потока подготовленного газа IV (поток X) в количестве 12000…14000 нм/ч. Газ нагревается в печи 15 до температуры 160…280°С и направляется в адсорбер, переключенный в цикл регенерации. При проведении регенерации из адсорбента извлекаются поглощенные тяжелые углеводороды и вода. После проведения регенерации газ, содержащий тяжелые углеводороды и воду, охлаждается в рекуперативном теплообменнике 11, холодильнике 12 и сепарируется в сепараторе 13 охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента, при этом из сепаратора 13 отводится отработанный газ регенерации V в количестве 12000…14000 нм/ч, углеводородный конденсат VI в количестве 700…900 кг/ч и вода VII в количестве 45…60 кг/ч, после чего отработанный газ регенерации V направляется на собственные нужды, вода VII выводится с установки, а полученный углеводородный конденсат VI объединяется с углеводородным конденсатом II с блока 1 и направляется в блок 3 стабилизации углеводородов.
3
Продукцией блока 3 являются стабильный конденсат IX в количестве 900…1300 кг/ч и газы стабилизации VIII в количестве 10…200 нм/ч. Полученные газы стабилизации VIII направляются на прием КС в блок компримирования 4.
Далее, в зависимости от технологической необходимости, скомпримированные газы стабилизации с давлением не ниже давления исходного газа (0,8 МПа) могут быть соединены с потоком исходного газа перед блоком 1, что позволит извлечь при отбензинивании дополнительное количество углеводородов (140-200 кг/ч).
Скомпримированные газы стабилизации с давлением 1,6-4,0 МПа могут быть соединены с потоком отработанного газа регенерации V и направлены на собственные нужды в топливную систему.
Кроме того, скомпримированные газы стабилизации с давлением 1,6-4,0 МПа могут быть соединены с потоком подготовленного газа IV и затем направлены потребителю или на ДКС 5.