УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА С ВЫРАБОТКОЙ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
LOW-TEMPERATURE FRACTIONATION UNIT FOR COMPLEX GAS TREATMENT WITH PRODUCTION OF LIQUEFIED NATURAL GAS

Изобретение относится к оборудованию для промысловой подготовки природного газа с одновременным получением сжиженного природного газа (СПГ) и может быть использовано в газовой промышленности.
Известна установка комплексной подготовки газа [RU 2624710, опубл. 05.07.2017 г., МПК F25J 3/00, С07С 7/00, C10G 5/06], включающая входной сепаратор, первый и второй рекуперационные теплообменники, дефлегматор, соединенный линией газа подачи дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с низкотемпературным сепаратором, оборудованным линией вывода газа в теплообменную секцию дефлегматора, а также редуцирующие устройства и блок стабилизации конденсата (блок фракционирования).
3+
Недостатками данной установки являются низкий выход углеводородов С из-за потерь с факельными газами и невозможность получения СПГ.
Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка НТДР для комплексной подготовки газа и получения СПГ и способ ее работы [RU 2688533, опубл. 21.05.2019 г., МПК B01D 3/40] оснащенная линиями сырого и подготовленного природного газа и в одном из вариантов включающая входной сепаратор, два рекуперативных теплообменника, редуцирующее устройство и дефлегматор (фракционирующий аппарат), оборудованный теплообменной секцией, расположенной в верхней его части, оснащенный линией подачи газа дефлегмации с редуцирующим устройством и тепломассообменной секцией, в деметанизатор, который соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком стабилизации (фракционирования), оснащенным линиями вывода продуктов, а линией вывода подготовленного газа - с первым рекуперативным теплообменником, а также соединен с дефлегматором и входным сепаратором линиями подачи углеводородных конденсатов с редуцирующими устройствами, а со вторым рекуперативным теплообменником - линиями ввода/вывода циркуляционного орошения, кроме того, деметанизатор оснащен линией вывода СПГ, расположенной выше линий ввода/вывода циркуляционного орошения, с узлом очистки от углекислого газа и компрессионной холодильной машиной. По меньшей мере одно из редуцирующих устройств может быть выполнено в виде детандера, соединенного с компрессором холодильной машины кинематической или электрической связью.
2+
Недостатком известной установки является низкий выход углеводородов С, из-за их уноса с подготовленным газом вследствие относительно высокой температуры верха деметанизатора, малый выход СПГ, который ограничен расходом жидкой фазы, поступающей в деметанизатор в составе редуцированных потоков флегмы и газа дефлегмации, а также низкая энергетическая эффективность из-за необходимости использования сторонних источников низкотемпературного холода для разделения в блоке фракционирования деметанизированного конденсата с высоким содержанием метана.
2+
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода углеводородов С и СПГ, исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода.
2+
Техническим результатом является увеличение выхода углеводородов С за счет установки взамен дефлегматора и деметанизатора полной фракционирующей колонны, охлаждаемой подготовленным газом и обогреваемой газом входной сепарации. Увеличение выхода СПГ достигается путем установки на линии отбензиненного газа теплообменника, редуцирующего устройства и сепаратора. Исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода достигается за счет соединения блока фракционирования с линиями подачи отбензиненного газа или подготовленного газа в качестве хладоагента.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке с линиями сырого и подготовленного природного газа, линией вывода СПГ и редуцирующими устройствами, включающей входной и промежуточный сепараторы, установленные на линии газа входной сепарации рекуперативный теплообменник и фракционирующий аппарат, оснащенный тепломассообменной секцией, расположенной в верхней его части, соединенный со входным сепаратором линией подачи углеводородного конденсата, а также блок фракционирования с линией подачи деметанизированного конденсата, оснащенный линиями вывода продуктов, особенность заключается в том, что в качестве фракционирующего аппарата установлена фракционирующая колонна с верхней и нижней теплообменными секциями, с верхней частью, соединенной линией вывода отбензиненного газа, оборудованной теплообменником и редуцирующим устройством, с сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода подготовленного газа, оборудованной теплообменником, верхней теплообменной секцией и рекуперативным теплообменником, и нижней частью, соединенной со входным сепаратором и промежуточным сепаратором, расположенным на линии газа входной сепарации после рекуперативного теплообменника, линиями подачи углеводородных конденсатов с редуцирующими устройствами, при этом нижняя часть колонны оснащена линией подачи деметанизированного конденсата и оборудована нижней теплообменной секцией, расположенной на байпасе рекуперативного теплообменника, на линии подачи газа промежуточной сепарации установлено редуцирующее устройство, а блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода части отбензиненного газа или части подготовленного газа в качестве хладоагента.
Блок фракционирования выполнен, например, в виде ректификационных колонн в количестве и с параметрами, соответствующими ассортименту жидких продуктов. Редуцирующие устройства выполнены в виде дроссельного вентиля или газодинамического устройства или детандера. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Для увеличения выхода СПГ рекуперативный теплообменник может быть выполнен многопоточным и соединенным с холодильной машиной. При выполнении хотя бы одного редуцирующего устройства в виде детандера, холодильная машина может быть выполнена компрессионной с компрессором, соединенным с детандером(ами) посредством магнитных и/или кинематических и/или электрических и/или гидравлических устройств.
2+
2+
Установка фракционирующей колонны взамен дефлегматора и деметанизатора позволяет снизить потери углеводородов С вместе с подготовленным газом за счет более низкой температуры верха фракционирующей колонны, охлаждаемой редуцированным подготовленным газом, имеющим минимальную температуру, и за счет этого повысить выход углеводородов С. Обогрев газом высокого давления нижней части колонны позволяет фракционировать флегму, поступающую из верхней части колонны, с получением деметанизированного конденсата с низким содержанием метана, для разделения которого хватает холода потоков отбензиненного или подготовленного газа, что позволяет исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода. Установка на линии отбензиненного газа теплообменника, редуцирующего устройства и сепаратора позволяет вывести остаток сепарации в качестве СПГ, исключив ограничения прототипа, за счет чего увеличить выход СПГ.
Установка показана на чертеже и включает входной 1 и промежуточный 2 сепараторы, рекуперативный теплообменник 3, фракционирующую колонну 4 с верхней и нижней теплообменными секциями, теплообменник 5, сепаратор 6, редуцирующие устройства 7-10 и блок фракционирования 11. Установка может быть дополнена холодильной машиной 12 (показано пунктиром) и блоком очистки от кислых компонентов (условно не показан).
При работе установки сырой природный газ, поступающий по линии 13, разделяют в сепараторе 1 с получением углеводородного конденсата, выводимого по линии 14, и газа, выводимого по линии 15, который разделяют на два потока. Первый поток по линии 16 подают на охлаждение в нижнюю теплообменную секцию колонны 4, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 3, разделяют в сепараторе 2 с получением углеводородного конденсата, выводимого по линии 17, и газа, который подают в колонну 4 после редуцирования в устройстве 7, совместно с углеводородными конденсатами, подаваемыми в колонну 4 по линиям 14 и 17 после редуцирования в устройствах 8 и 9, соответственно. С низа колонны 4 по линии 18 деметанизированный конденсат подают в блок 11, из которого по линиям 19 выводят продукты в заданном ассортименте, при этом по линиям 20 в качестве хладоагента вводят/выводят часть отбензиненного газа из линии 21 или часть подготовленного газа из линии 22. С верха колонны 4 по линии 21 выводят отбензиненный газ, охлаждают его в теплообменнике 5, редуцируют в устройстве 10 и разделяют в сепараторе 6 на СПГ, выводимый по линии 23, и подготовленный газ, выводимый с установки по линии 22 после нагрева в теплообменнике 5, верхней теплообменной секции колонны 4 и теплообменнике 3. Линии подачи ингибитора гидратообразования и вывода отработанного ингибитора образования условно не показаны.
При необходимости газ входной сепарации очищают от кислых компонентов (условно не показано), в теплообменник 3 подают дополнительное количество холода с помощью холодильной машины 12, а по линии 24 из блока 11 в линию 22 выводят отходящий газ. Возможная связь компрессора холодильной машины с детандером(ами) показана штрих-пунктиром.
2+
Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход углеводородов С и СПГ, исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода и может найти применение в газовой промышленности.