УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ ПРОПАНА
PROPYL HYDRIDE PRODUCTION PLANT

Изобретение относится к получению пропана разделением нестабильного углеводородного конденсата, получаемого при переработке углеводородных газов, с выходом в качестве конечных продуктов газа деэтанизации, широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) и пропановой фракции. Изобретение может быть использовано на предприятиях газовой и нефтяной промышленности.
Известна установка получения пропана высокой чистоты из ШФЛУ (А.М.Чуракаев, «Переработка нефтяных газов», М.: «Недра», 1983 г., с.184-185), которая включает насадочную колонну-деэтанизатор с подогревателем низа и узлом орошения верха, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, при этом нижняя часть колонны-деэтанизатора подключена к ректификационной колонне получения пропана с подогревателем низа, отводом пропана с верха колонны, а конденсата - с низа колонны.
Общими признаками известного и предлагаемого решений являются наличие колонны-деэтанизатора с подогревателем низа и узлом орошения верха, отводами газовой фазы деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, а также колонны получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана.
Недостатком известной установки является узкий диапазон используемого сырья вследствие переработки только ШФЛУ, так как при использовании на такой установке в качестве сырья нестабильного конденсата увеличиваются энергетические затраты, поскольку в колонне-деэтанизаторе придется отпаривать больше легких углеводородов (метана и этана) из большего количества нестабильного конденсата, чем ШФЛУ. Увеличатся в этом случае и габариты колонны-деэтанизатора, узла орошения и подогревателя низа колонны-деэтанизатора, а следовательно, и капитальные затраты.
Наиболее близкой к заявляемому решению является установка получения пропана из углеводородного конденсата (патент РФ №2275223, опубл. 27.04.2006, B01D 3/14, F25J 3/00), которая включает колонну-деэтанизатор с подогревателем низа, отводами газовой фазы деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, снабженную узлом орошения верха, имеющим теплообменник, соединенный с отводом газовой фазы деэтанизации, и емкость с отводом газа деэтанизации и отводом жидкой фазы, соединенным с верхней частью колонны-деэтанизатора, а также колонну получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана, при этом средняя часть укрепляющей секции колонны-деэтанизатора снабжена отводом жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, который соединен с верхней частью колонны получения пропана, представляющей собой стриппинг-колонну с отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, соединенным с верхней частью колонны-деэтанизатора.
Общими признаками данного технического решения и предлагаемой установки являются:
- наличие колонны-деэтанизатора с подогревателем низа, отводами газовой фазы деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, снабженной узлом орошения верха колонны;
- узел орошения имеет теплообменник, соединенный с отводом газовой фазы деэтанизации, и емкость с отводом газа деэтанизации и отводом жидкой фазы, соединенным с верхней частью колонны-деэтанизатора;
- наличие колонны получения пропана с подогревателем низа, отводом паров углеводородов в верхней части и отводом пропана в нижней части.
Недостатком известной установки является невозможность получения пропановой фракции высокой чистоты в тех случаях, когда в сырье (углеводородном конденсате) содержание пропана снижено, а бутанов - повышено. Это может быть обусловлено составом сырья, из которого получается нестабильный углеводородный конденсат, или особенностями технологического процесса получения конденсата. Кроме этого при увеличении выработки пропановой фракции резко возрастает содержание в ней бутанов, что приводит к нарушению качества пропановой фракции. Таким образом, применение вышеописанной установки ограничено в использовании. Кроме того, на данной установке могут возникнуть перебои с подачей сырья в отпарную колонну из-за крайне малого перепада давления между колоннами.
Техническая задача изобретения заключается в повышении качества и количества получаемой пропановой фракции и расширении области применения (по составу нестабильного углеводородного конденсата) предлагаемой установки.
Поставленная задача достигается тем, что в установке получения пропана, включающей колонну-деэтанизатор с подогревателем низа, отводами газовой фазы деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, снабженную узлом орошения верха, имеющим теплообменник, соединенный с отводом газовой фазы деэтанизации, и емкость с отводом газа деэтанизации и отводом жидкой фазы, соединенным с верхней частью колонны-деэтанизатора, колонну получения пропана с подогревателем низа, отводом паров углеводородов в верхней части и отводом пропана в нижней части, отвод жидкой фазы из емкости узла орошения дополнительно соединен с верхней частью колонны получения пропана.
Кроме того, отвод паров углеводородов с верха колонны получения пропана соединен с отводом газовой фазы деэтанизации с верха колонны-деэтанизатора.
Кроме того, отвод паров углеводородов с верха колонны получения пропана соединен с емкостью узла орошения.
Соединение отвода жидкой фазы из емкости узла орошения с верхней частью колонны получения пропана позволяет подавать в эту колонну сырье с более низким содержанием бутанов, так как чем выше по колонне-деэтанизатору отбирается сырье (а максимально оно может отбираться из емкости узла орошения), тем чище оно в отношении бутанов, и за счет снижения соотношения бутан/пропан в колонне получения пропана позволяет получать больше пропановой фракции требуемого качества. Кроме того, это позволяет перерабатывать на установке сырье с пониженным содержанием пропана и повышенным - бутанов, т.е. расширить область применения данной установки по составу используемого сырья.
Соединение отвода паров углеводородов с верха колонны получения пропана с отводом газовой фазы деэтанизации с верха колонны-деэтанизатора позволяет снизить давление в колонне получения пропана, так как давление в шлемовой линии (линии отвода газовой фазы деэтанизации) ниже, чем в колонне-деэтанизаторе, что приводит к увеличению перепада давлений между колоннами и облегчению подачи сырья в колонну получения пропана, т.е. к стабильной гарантированной подаче сырья в эту колонну.
Соединение отвода паров углеводородов с верха колонны получения пропана с емкостью узла орошения также позволяет снизить давление в колонне получения пропана и тем самым упростить подачу в нее сырья, связанную с установкой регулирующего клапана на линии подачи сырья в эту колонну.
На чертежах представлена принципиальная технологическая схема установки получения пропана, где на фиг.1 представлена схема по первому пункту формулы изобретения, на фиг.2 - схема по второму пункту, а на фиг.3 - схема по третьему пункту.
Установка включает колонну-деэтанизатор 1 с подогревателем низа - испарителем 2, отводами газовой фазы деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, снабженную узлом орошения верха, имеющим теплообменник 3, соединенный с отводом газовой фазы деэтанизации, емкость 4 с отводом газа деэтанизации и отводом жидкой фазы, соединенным через насос 5 с верхней частью колонны-деэтанизатора 1, а также колонну получения пропана 6 с подогревателем низа - испарителем 7, отводом паров углеводородов в верхней части и отводом пропана в нижней части. Отвод паров углеводородов с верха колонны получения пропана 6 может быть соединен (см. фиг.1) с топливной сетью, факелом или сырьевой компрессорной станцией, а может быть соединен с отводом газовой фазы деэтанизации с верха колонны-деэтанизатора 1 (см. фиг.2) или с емкостью 4 узла орошения (см. фиг.3). На линии отвода стабилизированного конденсата (ШФЛУ) из колонны-деэтанизатора 1 и на линии отвода пропана из колонны получения пропана 6 установлены аппараты воздушного охлаждения 8 и 9 соответственно. Установка снабжена необходимой запорно-регулирующей арматурой (не показано).
Установка работает следующим образом.
Нестабильный углеводородный конденсат - конденсат, поступающий из низкотемпературного сепаратора, или объединенный поток конденсата из колонны-деметанизатора и осушенного компрессата (на схеме не обозначены) или с другой установки - подается после рекуперации холода с температурой 5…35°С в колонну-деэтанизатор 1, работающую под давлением 2,8 МПа (изб.), где происходит отпарка из конденсата легких углеводородов (метана и этана) до требуемого значения (не более 3% мас. для ШФЛУ марки А по ТУ 38.101524-93). Температура верха колонны находится на уровне минус 6…3°С, низа - 108…116°С. Тепло в низ колонны-деэтанизатора 1 подается за счет циркуляции горячего теплоносителя через испаритель 2.
Газовая фаза деэтанизации с верха колонны-деэтанизатора 1 охлаждается в теплообменнике 3 до температуры минус 25… минус 30°С, конденсируется и поступает в емкость 4. Из емкости 4 часть (40…95%) жидкой фазы насосом 5 подается на верхнюю тарелку колонны-деэтанизатора 1 в качестве холодного орошения, а оставшаяся часть - на верхнюю тарелку колонны получения пропана 6, работающую под давлением, близким к давлению в колонне-деэтанизаторе 1, в качестве питания.
Газ деэтанизации с температурой минус 2…4°С, выходящий из емкости 4, подается на смешение с отбензиненным газом из низкотемпературного сепаратора или колонны-деметанизатора блока НТК (на схеме не показаны) или в другую часть установки для рекуперации холода.
Кубовый продукт колонны-деэтанизатора 1 - стабилизированный конденсат (ШФЛУ) - из испарителя 2 с температурой 100…130°С направляется в аппарат воздушного охлаждения 8, в котором охлаждается до температуры 40°С и направляется в товарный парк.
Колонна получения пропана 6 работает в режиме отпарной с использованием в качестве орошения холодного сырья. Подвод тепла в низ колонны получения пропана 6 производится за счет циркуляции через испаритель 7 горячего теплоносителя. Пары верха колонны получения пропана 6 могут в некоторых случаях выводиться с установки (см. фиг.1) для подачи в топливную сеть на собственные нужды с целью повышения калорийности топливного газа, на факел (если не имеется другой производственной необходимости) или на прием сырьевой компрессорной станции (если она имеется в наличии), а могут для снижения потерь целевых углеводородов, содержащихся в паровом потоке колонны 6, объединяться с газовой фазой деэтанизации из колонны-деэтанизатора 1 (см. фиг.2) или подаваться непосредственно в емкость 4 узла орошения для снижения тепловой нагрузки на холодильник 3.
3
Нижний продукт колонны получения пропана 6 - фракция пропановая марки А (с содержанием углеводородов С не менее 96,0% мас.) - с температурой 70…75°С охлаждается в аппарате воздушного охлаждения 9 до температуры 40°С и выводится с установки.
Сравнение количества и качества пропановой фракции, получаемой по известной схеме (прототип) и новой, приведено в таблице. Из приведенных данных видно, что по известной схеме для нестабильного конденсата состава 1 (см. таблицу), подаваемого в колонну-деэтанизатор 1, с повышением тарелки отбора при одном и том же качестве пропановой фракции ее количество возрастает в 2,31 раза. Новая схема позволяет при одной и той же выработке пропановой фракции повысить ее качество и снизить в ней содержание бутанов почти в 2 раза, а также дополнительно увеличить выработку пропановой фракции в 3,07 раза.
При переработке нестабильного конденсата состава 2 (см. таблицу) по известной схеме получить пропановую фракцию требуемого качества с содержанием пропана не менее 96% мас. не удается; максимальная концентрация пропана не превышает 94,66%. По новой схеме получаемая пропановая фракция соответствует марке А по ТУ 0272-023-00151638-99, и при этом ее может быть выработано в 1,9 раза больше.
Сравнение количества и качества пропановой фракции, получаемой по схеме прототипа и предлагаемой схеме
Наименование показателя
Прототип
Новая схема
Прототип
Новая схема
Компонентный состав сырья колонны 6, % мас.
Состав 1
Состав 2
Вода
0,00
0,00
Метанол
0,01
0,01
Азот
0,02
0,01
Углекислый газ
1,44
0,84
Метан
4,29
2,49
Этан
7,17
4,17
Пропан
14,86
8,63
Изобутан
13,52
15,70
н-Бутан
29,25
33,97
Изопентан
7,92
9,20
н-Пентан
9,42
10,94
Гексан
7,18
8,34
Гептан
3,62
4,20
Октан
1,14
1,32
Нонан
0,15
0,17
Расход конденсата в колонну 6, кг/ч
80650
80650
Отбор конденсата в колонну 6, кг/ч
1340
4680
9380
12500
87
87
150
290
Тарелка отбора, теоретическая (счет сверху)
2
1
Из емкости орошения
2
1
Из емкости орошения
Состав пропановой фракции, % мас.:
Этан
1,50
1,50
1,50
1,50
1,50
1,50
1,50
1,50
Пропан
96,56
96,56
97,48
96,56
90,75
94,66
96,60
96,01
Бутаны
1,94
1,94
1,02
1,94
7,75
3,84
1,90
2,49
Выход пропановой фракции, кг/ч
360
829
829
1 105
39
32
38
74
% мас. от сырья колонны 6
0,45
1,03
1,03
1,37
0,05
0,04
0,05
0,09
Выработка пропановой фракции, %
100
231
231
307
100
83
99
190