УСТАНОВКА ДЛЯ РЕДУЦИРОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА И ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗОМОТОРНЫХ ТОПЛИВ (ВАРИАНТЫ)
INSTALLATION FOR REDUCING NATURAL GAS AND RECEIVING GAS-MOTOR FUELS (OPTIONS)

Изобретение относится к устройствам для получения газа низкого давления и газомоторных топлив за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами и может быть использовано в газовой промышленности.
Известен способ сжижения природного газа (СПГ) и установка для его реализации (варианты) [RU 2438081, опубл. 27.12.2011 г., МПК F25J 1/00], в одном из вариантов включающая линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа с блоком осушки, предварительным теплообменником и детандером, соединенную с линией обратного газа с образованием линии газа низкого давления с предварительным и основным теплообменниками. Линия продукционного газа оснащена компрессором, кинематически связанным с детандером, блоками осушки и очистки, а также предварительным и основным теплообменниками, дроссельным вентилем и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ.
Недостатком известной установки является низкий выход СПГ.
Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ производства сжиженного природного газа и комплекс для его реализации [RU 2541360, опубл. 10.02.2015 г., МПК F25J 1/00], который включает расположенные на линии газа высокого давления блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, компрессор и холодильник, расположенные на линии продукционного газа блок очистки от углекислоты, предварительный и основной (рекуперационный) теплообменники, дроссель (редуцирующее устройство), сепаратор и хранилище для СПГ с криогенным насосом, а также детандер технологического газа.
Недостатком известного комплекса является низкий выход СПГ из-за термодинамической неэффективности использования энергии редуцирования технологического газа для сжатия всего газа высокого давления, а также из-за установки дросселя в качестве редуцирующего устройства. Кроме того, в качестве газомоторных топлив вырабатывается только СПГ.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода газомоторных топлив и расширение их ассортимента.
Техническим результатом является увеличение выхода газомоторных топлив за счет установки компрессора части газа высокого давления, кинематически или электрически связанного со всеми детандерами, что позволяет дополнительно охладить газ высокого давления, а также за счет установки детандера взамен дросселя. Расширение ассортимента газомоторных топлив достигается за счет оснащения установки блоком фракционирования для получения СПГ и пропан-бутановой фракции.
Предложено два варианта установки.
Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления, на которой установлен блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, последовательно установленные компрессор, холодильник и детандер, а также рекуперационный теплообменник, редуцирующее устройство и сепаратор, особенность заключается в том, что линия газа высокого давления разделена на две линии, на одной установлены компрессор, холодильник и первый детандер, на другой - рекуперационный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлен второй детандер и дефлегматор, соединенный с сепаратором линией подачи газа низкого давления и линией подачи газа дефлегмации, на которой в качестве редуцирующего устройства установлен третий детандер, а с рекуперационным теплообменником - линией ввода газа низкого давления, оснащенный линией подачи флегмы в линию подачи широкой фракции легких углеводородов из сепаратора в блок фракционирования, оборудованный линиями вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции и линией подачи газа фракционирования в сепаратор. Второй вариант установки отличается отсутствием сепаратора и соединением линии подачи газа фракционирования с линией подачи газа низкого давления после третьего детандера.
На байпасе установки может быть расположена газораспределительная станция. Установка может быть оборудована приборами коммерческого учета газа и жидких продуктов. При высоком содержании углекислого газа и низком содержании тяжелых углеводородов в газе высокого давления целесообразно оснастить установку блоком очистки газа от углекислоты, например, адсорбционного типа.
Установка оборудована блоком осушки с регенерируемым адсорбентом и подачей газа регенерации в линию вывода газа низкого давления. Блок фракционирования может быть выполнен, например, в виде ректификационной колонны. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Размещение компрессора части газа высокого давления, кинематически или электрически связанного со всеми детандерами, позволяет использовать энергию редуцирования технологических потоков для дополнительного охлаждения газа за счет выведения из системы тепла, выделяющегося при сжатии, что увеличивает выход газомоторных топлив, так же, как и замена дросселя детандером. Оснащение установки блоком фракционирования позволяет получить сжиженный природный газ и пропан-бутановую фракцию, за счет чего расширить ассортимент газомоторных топлив.
Установка в обоих вариантах включает блок осушки 1, компрессор 2, детандеры 3-5, холодильник 6, рекуперационный теплообменник 7, дефлегматор 8 и блок фракционирования 9. Первый вариант установки включает также сепаратор 10. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 11, а на байпасе установки может быть установлена газораспределительная станция 12 (показано пунктиром).
При работе первого варианта установки (фиг. 1) природный газ, поступающий по линии 13 из трубопровода высокого давления, осушают в блоке 1 (ввод продувочного газа не показан) и разделяют на два потока, первый поток по линии 14 подают на охлаждение в теплообменник 7, второй поток сжимают компрессором 2, охлаждают в теплообменнике 6, редуцируют с помощью детандера 3 и подают в линию 14. Объединенный поток редуцируют с помощью детандера 4 и направляют в нижнюю часть дефлегматора 8, где подвергают дефлегмации за счет противоточного охлаждения подаваемым по линии 15 из сепаратора 10 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 7, смешивают с газом регенерации адсорбента, подаваемым из блока 1 по линии 16, и выводят с установки. Полученный газ дефлегмации по линии 17 подают в детандер 5, где редуцируют и затем совместно с газом фракционирования, направляемым по линии 18 из блока 9, подают в сепаратор 10. Из низа сепаратора 10 по линии 19 выводят широкую фракцию легких углеводородов, которую смешивают с флегмой, подаваемой из низа дефлегматора 8 по линии 20, и подвергают фракционированию в блоке 9 с получением сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции, выводимых по линиям 21 и 22, соответственно. Работа второго варианта (фиг. 2) отличается тем, что из потока газа после детандера 5 широкую фракцию легких углеводородов не выделяют, в блок 9 на фракционирование по линии 20 направляют только флегму, а газ фракционирования по линии 18 подают на смешение с газом низкого давления в линию 15. При необходимости в обоих вариантах установки объединенный газовый поток перед детандером 4 очищают от углекислого газа в блоке 11 (показано пунктиром).
Таким образом, предлагаемый комплекс позволяет увеличить выход газомоторных топлив и расширить их ассортимент и может найти применение в газовой промышленности.