УСТАНОВКА АДСОРБЦИОННОЙ ОСУШКИ, ОЧИСТКИ И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Полезная модель относится к установкам для очистки и разделения компонентов газовых смесей с целью получения метана, этана, широкой фракции легких углеводородов и гелиевого концентрата, и может быть использована на газоперерабатывающих предприятиях.
Известна установка адсорбционной осушки, очистки и низкотемпературного разделения природного газа, включающая отделение адсорбционной осушки и очистки природного газа с линией подачи сырьевого газа и линией отвода осушенного и очищенного газа, блок низкотемпературной конденсации и ректификации, соединенный с линией отвода осушенного и очищенного газа с отделения, линиями отвода из него широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), гелиевого концентрата, этановой фракции и метановой фракции. [Патент РФ на полезную модель №26965, МПК В01D 53/02, В01D 53/26, опубл. 10.01.2003].
Наиболее близкой к заявляемой по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является установка адсорбционной осушки, очистки и низкотемпературного разделения природного газа с получением этановой фракции, ШФЛУ, гелиевого концентрата и метановой фракции, применяемая в настоящее время на Гелиевом заводе ООО «Оренбурггазпром». Известная установка адсорбционной осушки, очистки и низкотемпературного разделения природного газа включает:
- отделение адсорбционной осушки и очистки природного газа от сернистых соединений (сероводорода, меркаптанов, серооксида углерода и сероуглерода) и углекислого газа с линией подачи сырьевого газа и линией отвода осушенного и очищенного природного газа;
- блок низкотемпературной конденсации и ректификации с линией подачи осушенного и очищенного природного газа с отделения адсорбционной осушки и очистки природного газа и линиями отвода этановой фракции, ШФЛУ, гелиевого концентрата, метановых фракций среднего и низкого давлений, причем линия отвода метановой фракции среднего давления (МФСД) соединена с магистральным газопроводом [Технологический регламент на эксплуатацию установки получения гелия, этана и ШФЛУ I очереди гелиевого завода - ТР-3-31-2003].
Известные установки предусматривают осушку и очистку природного газа на блоке адсорбционной осушки и очистки, где в адсорберах происходит адсорбция цеолитом NaX паров воды, сероводорода, меркаптанов, и углекислого газа последующее выделение из осушенного и очищенного газа на блоке низкотемпературной конденсации и ректификации этановой фракции, ШФЛУ, гелиевого концентрата, метановой фракции среднего давления как товарного газа и метановой фракции низкого давления (МФНД), подлежащей последующей утилизации. Утилизация метановой фракции низкого давления может производиться путем использования ее в качестве топлива для производства электрической и тепловой энергии, либо сжиганием ее на факеле, либо компримированием в метановую фракцию среднего давления для направления в магистральный газопровод.
3
Недостатком известной установки, как и аналога, является то, что существующая конструкция установки не позволяет обеспечить тепловые характеристики метановой фракции низкого давления, достаточные для использования в качестве топливного газа для расположенной рядом с ГЗ Каргалинской ТЭЦ вследствие ее низкой теплоты сгорания (в среднем 26,8 МДж/м). Сжигание же МФНД на факельной установке приводит к неоправданным потерям ценного компонента природного газа и загрязнению окружающей среды, а компримирование МФНД в товарный газ перед подачей в магистральный газопровод требует значительных затрат
электроэнергии для дожатия фракции с 0,27 МПа до давления в магистральном газопроводе - 5,5 МПа.
Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение возможности утилизации метановой фракции низкого давления путем применения ее в качестве топливного газа.
Поставленная задача в предлагаемой установке адсорбционной осушки, очистки и низкотемпературного разделения природного газа, включающей отделение адсорбционной осушки и очистки природного газа с линиями подачи сырьевого газа и отвода осушенного и очищенного природного газа, блок низкотемпературной конденсации и ректификации с линиями отвода этановой фракции, ШФЛУ, гелиевого концентрата и метановых фракций среднего и низкого давления, решается за счет того, что линия отвода осушенного и очищенного природного газа соединена с линией отвода метановой фракции низкого давления, соединенной с линией подачи газа потребителю в качестве топлива.
3
3
Технический результат, получаемый за счет того, что линия отвода осушенного и очищенного природного газа соединена с линией отвода метановой фракции низкого давления, состоит в том, что за счет предварительного смешивания метановой фракции низкого давления, полученной на блоке низкотемпературной конденсации и ректификации, с осушенным и очищенным природным газом после отделения адсорбционной осушки и очистки газа получена смесь, которая обладает более высокой теплотой сгорания (не менее 32,5 МДж/м), по сравнению с метановой фракцией низкого давления (в среднем 26,8 МДж/м). Кроме того, последующее соединение линии отвода метановой фракции низкого давления с линией подачи газа потребителю в качестве топлива позволяет использовать полученную смесь для выработки тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, что способствует более полной утилизации метановой фракции низкого давления, полученной на установке как побочный продукт
при получении гелиевого концентрата, без применения дополнительного специального оборудования.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемой установки адсорбционной осушки, очистки и низкотемпературного разделения природного газа.
Установка включает линию подачи на установку сырьевого газа 1, отделение 2 адсорбционной осушки и очистки природного газа с линией отвода осушенного и очищенного природного газа 3, блок низкотемпературного конденсации и ректификации 4, соединенный с линией отвода осушенного и очищенного природного газа из отделения 2, линии отвода из блока этановой фракции 5, широкой фракции легких углеводородов 6, гелиевого концентрата 7, метановой фракции среднего давления 8 в качестве товарного газа и метановой фракции низкого давления 9, линию 10, соединяющую линию отвода осушенного и очищенного природного газа 3 с линией отвода метановой фракции низкого давления 9, линию подачи смеси метановой фракции с природным газом 11 в линию подачи газа 12 потребителю 13 в качестве топлива.
Установка адсорбционной осушки и очистки этановой фракции работает следующим образом.
Сырьевой газ по линии 1 поступает в отделение 2 адсорбционной осушки и очистки природного газа, где в адсорберах (на чертеже не показаны) происходит адсорбция цеолитом NaX паров воды, сероводорода, меркаптанов и углекислого газа. Основная часть осушенного и очищенного от сернистых соединений природного газа направляется по линии 3 отвода осушенного и очищенного газа на блок 4 низкотемпературной конденсации и ректификации, где за счет понижения давления и, соответственно, снижения температуры природный газ конденсируется и затем из него выделяется этановая фракция, ШФЛУ, гелиевый концентрат и метановые фракции среднего и низкого давлений. Этановая фракция по линии 5, ШФЛУ по линии 6 и гелиевый концентрат по линии 7 направляются на дальнейшую
переработку. Метановая фракция среднего давления направляется по линии 8 в магистраль товарного газа. Метановая фракция низкого давления по линии 9 отводится с блока 4. По линии 10 в метановую фракцию низкого давления подается часть осушенного и очищенного природного газа, отбираемого с линии отвода 3. Происходит их смешивание и полученная смесь по линии 11 подается в линию подачи 12 газа потребителю 13 в качестве топлива.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет более полно утилизировать полученную на установке метановую фракцию низкого давления для выработки тепловой и электрической энергии, исключить сжигание фракции на факеле или затраты электроэнергии на компримирование ее для подачи в магистральный газопровод.