УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА И ПОЛУЧЕНИЯ СПГ
LOW-TEMPERATURE FRACTIONATION UNIT FOR COMPLEX GAS TREATMENT AND PRODUCTION OF LNG

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], при этом установка оснащена линиями сырого и подготовленного природного газа и в одном из вариантов включает входной сепаратор, установленные на линии газа входной сепарации первый и второй рекуперативные теплообменники, редуцирующее устройство и дефлегматор, оборудованный теплообменной (тепломассообменной) секцией, расположенной в верхней его части, оснащенный линией подачи газа дефлегмации, оборудованной 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 малый выход углеводородов С, из-за уноса с подготовленным газом вследствие недостаточно низкой температуры верха деметанизатора, малый выход СПГ, ограниченный расходом жидкой фазы, направляемой 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.
2+
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода углеводородов С, увеличение выхода СПГ и исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода.
2+
Техническим результатом является увеличение выхода углеводородов С за счет установки взамен дефлегматора и деметанизатора полной фракционирующей колонны, обогреваемой газом входной сепарации. Увеличение выхода СПГ достигается путем установки на линии продукционного газа рекуперативного теплообменника и компрессора, соединенного с детандером(ами), что позволяет одновременно снизить температуру и повысить давление продукционного газа, за счет чего снизить температуру в сепараторе СПГ. Исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода достигается за счет использования в качестве хладоагента части редуцированного подготовленного природного газа.
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, при этом по меньшей мере одно из редуцирующих устройств выполнено в виде детандера, соединенного с компрессором, особенность заключается в том, что в качестве фракционирующего аппарата установлена фракционирующая колонна, с верхней частью, оснащенной линией вывода отбензиненного газа, 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, оснащенной линией подачи деметанизированного конденсата и второй тепломассообменной секцией, расположенной на байпасе рекуперативного теплообменника, при этом между промежуточным сепаратором и фракционирующей колонной установлено редуцирующее устройство, а блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода части подготовленного газа в качестве хладоагента, кроме того, линия вывода отбензиненного газа разделена на линию технологического газа с детандером и первым холодильником, соединенную с линией газа сепарации с образованием линии подготовленного газа с верхней тепломассообменной секцией и рекуперативным теплообменником, и линию продукционного газа, на которой последовательно расположены теплообменник, компрессор, второй холодильник, теплообменник, первый холодильник, редуцирующее устройство и сепаратор СПГ, оснащенный линиями вывода СПГ и газа сепарации.
Для увеличения выхода СПГ рекуперативный теплообменник выполнен многопоточным и соединен с компрессионной холодильной машиной.
Блок фракционирования может быть выполнен, например, в виде ректификационных колонн в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом жидких продуктов. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. Детандер(ы), соединены с компрессором посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
2+
2+
Установка полной фракционирующей колонны взамен дефлегматора и деметанизатора позволяет снизить потери углеводородов С с верха деметанизатора вместе с подготовленным газом, непосредственно выводимым с установки, за счет более низкой температуры верха фракционирующей колонны, охлаждаемой редуцированным подготовленным газом, за счет чего повысить выход углеводородов С. Кроме того, обогрев газом высокого давления нижней части колонны позволяет осуществить фракционирование флегмы, образующейся в верхней части колонны за счет охлаждения редуцированным подготовленным газом, и получить деметанизированный конденсат с низким содержанием метана. За счет этого для разделения последнего достаточно технологического тепла потока газа низкого давления, что позволяет исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода. Установка на линии продукционного газа рекуперативного теплообменника и компрессора, соединенного с детандером(ами), позволяет за счет энергии редуцирования технологического газа одновременно охладить и повысить давление продукционного газа, за счет чего снизить температуру в сепараторе СПГ и увеличить выход последнего.
Установка показана на прилагаемом чертеже и включает входной 1 и промежуточный 2 сепараторы, рекуперативный теплообменник 3, фракционирующую колонну 4 с верхней и нижней тепломассообменными секциями, теплообменник 5, компрессор 6, первый и второй холодильники 7 и 8, детандер 9, редуцирующие устройства 10-13, сепаратор СПГ 14 и блок фракционирования 15. Установка может быть дополнена блоком очистки от углекислого газа 16 и холодильной машиной 17 (показано пунктиром).
При работе установки сырой природный газ, поступающий по линии 18, разделяют в сепараторе 1 с получением углеводородного конденсата, выводимого по линии 19, и газа, выводимого по линии 20, который разделяют на два потока. Первый поток по линии 21 подают на охлаждение в нижнюю тепломассообменную секцию колонны 4, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 3, разделяют в сепараторе 2 с получением углеводородного конденсата, выводимого по линии 22, и газа, который подают в среднюю часть колонны 4 после редуцирования в устройстве 11, совместно с углеводородными конденсатами, подаваемыми в ее нижнюю часть по линиям 19 и 22 после редуцирования в устройствах 12 и 13, соответственно. С низа колонны 4 по линии 23 деметанизированный конденсат подают в блок 15, из которого по линиям 24 выводят жидкие продукты в заданном ассортименте, при этом по линиям 25 вводят/выводят часть охлажденного подготовленного газа в качестве хладоагента. С верха колонны 4 по линии 26 выводят сухой отбензиненный газ, разделяют его на поток технологического газа (линия 27), который редуцируют в детандере 9 и нагревают в холодильнике 7, и на поток продукционного газа (линия 28), который нагревают в теплообменнике 5, сжимают компрессором 6, охлаждают в холодильнике 8, теплообменнике 5, холодильнике 7, редуцируют с помощью устройства 10 и разделяют в сепараторе 14 на СПГ, выводимый по линии 29, и газ, выводимый по линии 30, который смешивают с технологическим газом с образованием подготовленного газа, который в качестве хладоагента подают по линии 31 сначала в верхнюю теплообменную секцию колонны 4, затем в теплообменник 3 и выводят. Связь компрессора с детандером(ами) показана штрих-пунктиром.
При необходимости (показано пунктиром) продукционный газ очищают от углекислого газа в блоке 16 (расположение показано условно), в теплообменник 3 подают дополнительное количество холода с помощью холодильной машины 17, а по линии 32 из блока 15 в линию 20 выводят отходящий газ. Линии подачи ингибитора гидратообразования и вывода отработанного ингибитора образования условно не показаны.
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.