УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КОНДЕНСАЦИИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА
LOW-TEMPERATURE CONDENSATION UNIT FOR PROCESSING ASSOCIATED PETROLEUM GAS

Изобретение относится к оборудованию промысловой подготовки попутного нефтяного газа и может быть использовано в нефтяной промышленности.
Известно устройство для низкотемпературной конденсации газа [RU 2585810, опубл. 0.06.2016 г., МПК B01D 3/14, C10G 5/06, F25J 3/00], которое включает фракционирующий аппарат с расположенной в низу сепарационной зоной и двумя вышерасположенными дефлегматорными секциями с контактно-сепарационными устройствами, оснащенными, верхняя - линиями ввода/вывода подготовленного газа, а нижняя - линиями ввода/вывода хладоагента из холодильной машины, соединенной со стабилизатором конденсата линиями ввода/вывода теплоносителя.
Недостатком известной установки является низкая степень извлечения тяжелых компонентов газа из-за относительно высокой температуры верха фракционирующего аппарата, обусловленной температурой хладоагента.
Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка низкотемпературного разделения углеводородного газа [RU 2382301, опубл. 20.02.2010 г., МПК F25J 3/00], которая (фиг. 3) 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 углеводородного газа (например, попутного нефтяного газа) из-за относительно высокой температуры верха деметанизатора, которая обусловлена, преимущественно, температурой редуцированного газа сепарации, подаваемого в деметанизатор, а также высокие энергозатраты на разделение деметанизированного конденсата в блоке фракционирования из-за высокого содержания метана в нем вследствие низкой температуры низа деметанизатора, нагреваемого этановой фракцией, имеющей малый расход.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения тяжелых компонентов и снижение энергозатрат.
Техническим результатом является повышение степени извлечения тяжелых компонентов попутного нефтяного газа за счет понижения температуры верха деметанизатора путем размещения рекуперативного теплообменника перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации, а также снижение энергозатрат за счет повышения температуры низа деметанизатора путем расположения нагревателя низа деметанизатора на байпасе узла охлаждения попутного нефтяного газа.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей расположенные на линии подачи попутного нефтяного газа узел охлаждения с теплообменником и холодильной машиной, и сепаратор, соединенный с деметанизатором линиями подачи газа и остатка сепарации с редуцирующими устройствами, при этом низ деметанизатора соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций, и оснащен нагревателем, а верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа, соединенной с теплообменником, особенность заключается в том, что на линии подачи попутного нефтяного газа перед узлом охлаждения расположены примыкание линии подачи отходящего газа, компрессорная станция и блок очистки и осушки, в качестве теплообменника установлен многопоточный теплообменник, соединенный с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладоагента, перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации размещен рекуперативный теплообменник, расположенный также на линии вывода отбензиненного газа, а нагреватель низа деметанизатора расположен на байпасе узла охлаждения, при этом блок фракционирования оснащен линией подачи отходящего газа.
Блок фракционирования выполнен в виде ректификационных колонн в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом продуктов. Компрессорная станция включает компрессор(ы) и устройства охлаждения сжатого газа. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. Блок очистки и осушки оборудован известными установками очистки от кислых компонентов, например, аминовой очистки, и осушки, например, адсорбционной. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
При выполнении по меньшей мере одного редуцирующего устройства в виде детандера холодильная машина может быть выполнена компрессионной с компрессором, соединенным с детандером(ами) посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств. На линии вывода отбензиненного газа перед рекуперативным теплообменником может быть расположено редуцирующее устройство, а после узла охлаждения - дожимной компрессор. Блок очистки и осушки может быть оснащен линией подачи углеводородного конденсата.
Размещение рекуперативного теплообменника перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации позволяет снизить температуру редуцированного газа сепарации и, соответственно, температуру верха деметанизатора и повысить за счет этого степень извлечения тяжелых компонентов газа. Расположение на байпасе узла охлаждения нагревателя низа деметанизатора позволяет приблизить его температуру к температуре попутного нефтяного газа (с учетом перепада температуры на стенке теплообменной поверхности), имеющего большой расход, за счет чего повысить температуру деметанизированного конденсата, снизить содержание метана в нем и уменьшить энергозатраты на фракционирование.
Установка показана на чертеже и включает компрессорную станцию 1, блок очистки и осушки 2, многопоточный теплообменник 3 с холодильной машиной 4, сепаратор 5, рекуперативный теплообменник 6, деметанизатор 7, редуцирующие устройства 8 и 9, и блок фракционирования 10. Установка может быть дополнена редуцирующим устройством 11 и компрессором 12 (показано пунктиром).
При работе установки попутный нефтяной газ, поступающий по линии 13, смешивают с отходящим газом, подаваемым по линии 14 из блока 10, сжимают и предварительно охлаждают в компрессорной станции 1, очищают от кислых примесей (при необходимости) и осушают в блоке 2, и разделяют на два потока, первый по линии 15 подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора 7, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 3, и разделяют в сепараторе 5 на газ, выводимый по линии 16 и охлаждаемый в теплообменнике 6, и остаток, которые редуцируют в устройствах 8 и 9, соответственно, и подают в деметанизатор 7, с низа которой по линии 17 деметанизированный конденсат подают в блок 10, из которого по линиям 18 выводят углеводородные фракции в заданном ассортименте. Отбензиненный газ выводят с верха деметанизатора 7 по линии 19, нагревают в теплообменниках 6 и 3 и выводят с установки.
При необходимости (показано пунктиром) отбензиненный газ редуцируют в устройстве 11 или сжимают компрессором 12, при этом в случае выполнения по меньшей мере одного из редуцирующих устройств в виде детандера, последний(ие) могут быть соединен(ы) (показано штрих-пунктиром) с компрессором холодильной машины 4 или компрессором 12. По линии 20 из блока 2 в блок 8 может быть подан углеводородный конденсат, образовавшийся при сепарации охлажденного сжатого попутного нефтяного газа (показано пунктиром). Взамен осушки попутного нефтяного газа в блоке 2 в расчетных точках может быть осуществлена подача ингибитора гидратообразования (не показано).
Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить степень извлечения тяжелых компонентов, снизить энергозатраты и может найти применение в нефтяной промышленности.