КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА С ПОЛУЧЕНИЕМ МОТОРНОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к производству моторных топлив, в частности, авиационного сконденсированного топлива (АСКТ) для газотурбинных двигателей и может быть реализована на головных, линейных, дожимных компрессорных станциях магистральных трубопроводов природного и нефтяного газа, а также в местах добычи углеводородного сырья.
Известна компрессорная станция, используемая для осуществления способа промысловой подготовки нефтяного газа, включающая газовый компрессор, узел охлаждения, содержащий аппарат воздушного охлаждения, охлаждающий теплообменник, рекуперативные теплообменники, газовый сепаратор с выходом нефтяного газа и углеводородной жидкости-конденсата, испаритель-сепаратор, трехпоточную вихревую трубу, коллектор конденсата, дроссели, сепаратор конденсата (Патент РФ на изобретение №2321797, МПК F17D 1/02, F25J 3/06, опубл. 10.04.2008).
Общими признаками предлагаемой установки и известного технического решения являются:
- газовый компрессор;
- узел охлаждения;
- сепаратор с выходом газа и углеводородной жидкости.
Недостатками известной компрессорной станции является отсутствие технологической и технической возможности получения моторного топлива - авиационного сконденсированного топлива, что сужает функциональные возможности известного технического решения.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является компрессорная станция для установки переработки газа (А.М.Чуракаев, Низкотемпературная ректификация нефтяного газа, М., «Недра», 1989, с.5-6), включающая трубопровод подвода углеводородного газа, входной сепаратор, ступень сжатия (компримирования), содержащую узел компримирования, узел охлаждения и узел сепарации, имеющий вход и выход скомпримированного газа и выход углеводородной жидкости-конденсата, при этом выход скомпримированного газа соединен с системой адсорбционной осушки. Компрессорная станция снабжена необходимой запорно-регулирующей арматурой.
Общими признаками предлагаемой установки и известного технического решения являются:
- трубопровод подвода углеводородного газа;
- входной сепаратор;
- ступень компримирования, содержащая узел компримирования, узел охлаждения и узел сепарации;
- узел сепарации имеет вход и выход скомпримированного газа и выход углеводородной жидкости;
- запорно-регулирующая арматура.
Недостатком известного технического решения является отсутствие технической и технологической возможности получения по данной схеме моторного топлива, в частности авиационного сконденсированного топлива (АСКТ), что сужает функциональные возможности известного технического решения и не позволяет с достаточной эффективностью использовать компрессорную станцию для удовлетворения потребности в моторных топливах в непосредственной близости к нефте- и газопромыслам или по трассе продуктопровода на линейных, дожимных компрессорных станциях.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей компрессорной станции углеводородного газа за счет обеспечения получения моторного топлива, в частности АСКТ - высоколиквидной и высокорентабельной продукции в местах, максимально приближенных к потребителю.
Этот результат достигается тем, что в известной компрессорной станции углеводородного газа с получением моторного топлива, включающей трубопровод подвода углеводородного газа, входной сепаратор, ступень компримирования, содержащую узел компримирования, узел охлаждения и узел сепарации, имеющий вход и выход скомпримированного газа, и выход углеводородной жидкости, запорную и регулирующую арматуру, новым является то, что выход углеводородной жидкости узла сепарации, по крайней мере, одной ступени компримирования соединен через регулирующую арматуру с дополнительно установленным блоком получения моторного топлива, состоящим из ректификационной колонны, оснащенной подогревателем низа и узлом орошения ее верха, соединенным с выходом паровой фазы ректификационной колонны и имеющим выход товарной продукции - моторного топлива, соединенный с потребителем и с входом для орошения ректификационной колонны, а также имеющим выход газа стабилизации, который соединен с трубопроводом подвода углеводородного газа или с входом скомпримированного газа в узел сепарации, или с выходом скомпримированного газа с компрессорной станции, кроме того, низ ректификационной колонны и/или подогреватель имеют выход тяжелого остатка.
Кроме того, выход углеводородной жидкости узла сепарации, по крайней мере, одной ступени компримирования соединен с дополнительно установленным блоком получения моторного топлива через дополнительно установленный теплообменник, соединенный по нагревающей среде с выходом тяжелого остатка.
Заявляемая совокупность признаков позволяет получать на компрессорной станции, как на головной, установленной в местах добычи, подготовки и переработки углеводородного сырья (природного, нефтяного попутного газа), так и линейной и/или дожимной компрессорной станции, установленной на магистральном трубопроводе, т.е. в местах максимально приближенных к потребителю моторного топлива, в частности, авиационного сконденсированного топлива (АСКТ). Соединение выхода газа стабилизации с трубопроводом подвода углеводородного газа или с входом скомпримированного газа в узел сепарации, или с выходом скомпримированного газа с компрессорной станции позволяет эффективно утилизировать газы стабилизации, образующиеся при получении моторного топлива, в зависимости от исходного сырья, поступающего на компрессорную станцию.
Соединение выхода углеводородной жидкости узла сепарации, по крайней мере, одной ступени компримирования с дополнительно установленным блоком получения моторного топлива через дополнительно установленный теплообменник, соединенный по нагревающей среде с выходом тяжелого остатка, позволяет обеспечить получение моторного топлива заданных свойств при различном составе исходного углеводородного газа с эффективным использованием существующих тепловых потоков работы ректификационной колонны, что повышает эффективность утилизации энергии технологических потоков и энергоэффективности компрессорной станции в целом.
На фигуре представлена схема компрессорной станции углеводородного газа с получением моторного топлива.
Компрессорная станция имеет трубопровод 1 подвода углеводородного газа (природного или попутного нефтяного газа), соединенный с входным сепаратором 2 и, по крайней мере, одну ступень компримирования 3. Однако компрессорная станция может включать и вторую последовательно установленную ступень компримирования 4, и третью ступень компримирования (на фигуре не показано) в зависимости от исходных параметров углеводородного газа и функции компрессорной станции. Ступень компримирования 3 содержит узел компримирования 5, соединенный с узлом охлаждения 6 и узлом сепарации 7. В состав второй ступени компримирования 4 входит также узел компримирования 8, соединенный с узлом охлаждения 9 и узлом сепарации 10. Узел сепарации 7 имеет вход 11 скомпримированного газа и выход 12 скомпримированного газа, а также выход 13 углеводородной жидкости (конденсата). Узел сепарации 10 соответственно имеет вход 14 скомпримированного газа и выход 15 скомпримированного газа, а также выход 16 углеводородной жидкости (конденсата).
Выход 12 скомпримированного газа при наличии одной ступени компримирования может быть соединен непосредственно с объектами потребителя (на фигуре не показано), а в случае наличия второй ступени компримирования 4 выход 12 соединен с этой ступенью 4, при этом с потребителем соединен выход 15.
Узлы сепарации 7 и 10 снабжены выходами воды 17 и 18 соответственно, которые соединены непосредственно с объектами утилизации.
Выход 13 углеводородной жидкости (конденсата) соединен с помощью регулирующей арматуры 19 с дополнительно установленным блоком получения моторного топлива, при наличии второй ступени компримирования 4 выход 16 углеводородной жидкости аналогично соединен с этим блоком. Кроме того, выходы 13 и 16 соединены через запорно-регулирующую арматуру с трубопроводом 20 для подачи углеводородной жидкости (конденсата) потребителю. Соединение как выхода 13, так и выхода 16 с блоком получения моторного топлива может быть выполнено также и через дополнительно установленный теплообменник 21 (на фигуре показано пунктиром). Блок получения моторного топлива включает ректификационную колонну 22, которая имеет заданное количество массообменных ступеней, обеспечивающее получение товарной продукции требуемого качества - АСКТ. Ректификационная колонна 22 имеет вход 23 углеводородной жидкости (конденсата) и снабжена узлом подогрева низа 24 и узлом орошения 25. Узел орошения 25 соединен с выходом 26 паровой фазы из ректификационной колонны 22. Узел орошения 25 имеет холодильник 27, рефлюксную емкость 28, насос 29, выход которого соединен с входом 30 для орошения ректификационной колонны, а также выходом 31 товарной продукции - моторного топлива, в частности - авиационного сконденсированного топлива (АСКТ). Узел орошения 25, в частности рефлюксная емкость 28, имеет выход 32 газа стабилизации, который соединен с трубопроводом 1 подвода углеводородного газа или с входом 11 скомпримированного газа в узел сепарации 7, или с выходом 15 скомпримированного газа с компрессорной станции. Низ ректификационной колонны 22 и/или узел подогрева низа 24 имеют выход тяжелого остатка 33, который в зависимости от количества тяжелого остатка может быть соединен или с трубопроводом 34 тяжелого остатка, холодильником 35 и далее - с потребителем, или с рекуперативным теплообменником 21 по нагревающей среде.
Компрессорная станция углеводородного газа с получением моторного топлива работает следующим образом.
Сырье - углеводородный газа (попутный нефтяной газа) через трубопровод 1 поступает во входной сепаратор 2, в котором газ очищается от воды, углеводородной фазы и механических примесей и поступает на ступень компримирования 3, где газ сжимается в узле компримирования 5, охлаждается в узле охлаждения 6 и далее скомпримированный газ через вход 11 поступает в узел сепарации 7. Откуда отсепарированный скопримированный газ через выход 12 и далее через выход 15 подается потребителю (на фигуре не показано) или подается на вторую ступень компримирования 4, где газ, аналогично ступени компримирования 3, проходит узел компримирования 8, узел охлаждения 9 и узел сепарации 10.
Получаемую в узле сепарации 7 углеводородную жидкость выводят через выход 13, через регулирующую арматуру 19 и далее через вход 23 подают в ректификационную колонну 22 блока получения моторного топлива. Из узла сепарации 10 углеводородную жидкость выводят через выход 16 и далее также через регулирующую арматуру 19 и далее через вход 23 подают в ректификационную колонну 22 блока получения моторного топлива. При этом углеводородную жидкость могут подавать дополнительно в блок получения моторного топлива через теплообменник 21, где жидкость нагревается потоком тяжелого остатка, подаваемого непосредственно с низа ректификационной колонны 22 или из узла подогрева низа 24.
Количество подаваемой в ректификационную колонну 22 углеводородной жидкости рассчитывают в зависимости от потребительского спроса на товарную продукцию - моторное топливо, остальную часть углеводородной жидкости, при необходимости, по трубопроводу 20 подают потребителю.
В ректификационной колонне 22 происходит разделение углеводородной жидкости на паровую фазу, которую через выход 26 подают в холодильник 27, где охлаждают воздухом и далее подают в рефлюксную емкость 28, откуда насосом 29 сконденсированную жидкую часть АСКТ подают через вход 30 для орошения верха ректификационной колонны 22, а балансовую часть жидкости через выход 31 выводят как готовый товарный продукт (АСКТ) потребителю. Несконденсированная газовая часть - газ стабилизации из рефлюксной емкости 28 через выход 32 возвращают в трубопровод 1 с потоком попутного нефтяного газа или подают во вход скомпримированного газа в узел сепарации 7, или в выход 15 скомпримированного газа с компрессорной станции. С нижней части ректификационной колонны 22 получают продукт - тяжелый остаток, который выводят из узла подогрева низа 24 и/или непосредственно из ректификационной колонны 22 через выход тяжелого остатка 33. Далее тяжелый остаток в зависимости от его количества частично охлаждают в рекуперативном теплообменнике 21, используя потенциал тепла для нагрева сырьевого потока, затем его подают в трубопровод 34 и далее на доохлаждение в холодильник 35, а затем направляют потребителю или тяжелый остаток выводят через выход 33 непосредственно в трубопровод 34 и далее после охлаждения в холодильнике 35 направляют потребителю. Тяжелый остаток, представляющий собой, в основном, бензиновую фракцию, направляют в нефть, на установку подготовки нефти или используют в качестве топлива или растворителя.