УСТАНОВКА ДЛЯ РЕДУЦИРОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА И ВЫРАБОТКИ ГАЗОМОТОРНЫХ ТОПЛИВ
PLANT FOR REDUCTION OF NATURAL GAS AND PRODUCTION OF GAS MOTOR FUEL

Изобретение относится к оборудованию для получения газа низкого давления, а также сжиженного природного газа (СПГ) и сжиженных углеводородных газов (СУГ) в качестве газомоторных топлив за счет использования перепада давления природного газа и может быть использовано в газовой промышленности.
Известна установка для редуцирования природного газа и получения газомоторных топлив (варианты) [RU 2673970, опубл. 03.12.2018 г., МПК F25J 1/00], включающая в первом варианте выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления с блоком осушки, которая разделена на две линии, на одной установлены, компрессор, холодильник и первый детандер, на другой - рекуперативный 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 с третьим детандером, а с рекуперативным теплообменником - линией ввода газа низкого давления, оснащенный также 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.
Недостатком известной установки является низкая энергетическая эффективность из-за необходимости использования сторонних источников низкотемпературного холода для разделения в блоке фракционирования широкой фракции легких углеводородов с большим содержанием метана.
Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка деэтанизации магистрального газа с получением СПГ (варианты) [RU 2699910, опубл. 11.09.2019 г., МПК B01D 3/00], которая включает линии газа высокого и низкого давления, блок осушки, рекуперативный теплообменник, детандеры, соединенные с компрессором посредством кинематической или электрической связи, дефлегматор, соединенный с рекуперативным теплообменником и деметанизатором, оснащенным линией вывода СПГ и линией вывода широкой фракции легких углеводородов, которая соединена с блоком фракционирования, оборудованным линиями вывода СУГ и линией подачи отходящего газа в деметанизатор.
Недостатком известной установки является низкий 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 широкой фракции легких углеводородов с большим содержанием метана.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода СПГ и исключение использования сторонних источников низкотемпературного холода.
Техническим результатом является увеличение выхода СПГ за счет установки взамен дефлегматора и деметанизатора полной фракционирующей колонны, обогреваемой газом высокого давления, и установки на линии продукционного газа рекуперативного теплообменника и компрессора, соединенного с детандером(ами), что позволяет одновременно охладить 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 газа низкого давления.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке с линиями газа высокого и низкого давления, включающей блок осушки, рекуперативный теплообменник, компрессор, соединенный с детандером, блок фракционирования широкой фракции легких углеводородов, оснащенный линиями вывода отходящего газа и СУГ, особенность заключается в том, что на линии газа высокого давления установлена фракционирующая колонна, верхняя часть которой с линией вывода сухого отбензиненного газа оснащена тепломассообменной секцией, соединенной линией газа низкого давления с рекуперативным теплообменником и сепаратором СПГ, нижняя часть которой с линией вывода широкой фракции легких углеводородов оснащена тепломассообменной секцией, расположенной на байпасе рекуперативного теплообменника, блок фракционирования оснащен линиями ввода/вывода части газа низкого давления в качестве хладоагента, при этом линия вывода сухого отбензиненного газа разделена на линию технологического газа с детандером и первым холодильником, соединенную с линией газа сепарации с образованием линии газа низкого давления, 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.
При высоком содержании углекислого газа установку целесообразно оснастить блоком очистки от углекислоты (например, путем адсорбционной очистки) газа высокого давления или продукционного газа. При давлении природного газа выше критического перед фракционирующей колонной установлено редуцирующее устройство. Для увеличения выхода СПГ рекуперативный теплообменник выполнен многопоточным и соединен с холодильной машиной. Второй холодильник продукционного газа может быть выполнен, например, в виде аппарата воздушного охлаждения.
Установка оборудована блоком адсорбционной осушки. Блок фракционирования может быть выполнен, например, в виде ректификационных колонн в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом СУГ. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера, Компрессор соединен с по меньшей мере одним детандером 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.
Установка полной фракционирующей колонны взамен дефлегматора и деметанизатора позволяет за счет обогрева газом высокого давления осуществить в нижней части колонны фракционирование флегмы, образующейся в ее верхней части за счет охлаждения газом низкого давления, и получить широкую фракцию легких углеводородов с низким содержанием метана. За счет этого для разделения последней 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 блок осушки 1, рекуперативный теплообменник 2, фракционирующую колонну 3 с верхней и нижней тепломассообменными секциями, теплообменник 4, компрессор 5, первый и второй холодильники 6 и 7, детандер 8, редуцирующее устройство 9, сепаратор СПГ 10 и блок фракционирования 11. Установка может быть дополнена блоком очистки от углекислого газа 12, редуцирующим устройством 13 и холодильной машиной 14 (показано пунктиром).
При работе установки природный газ высокого давления, поступающий по линии 15, осушают в блоке 1 (линии продувочного газа и газа регенерации условно не показаны) и разделяют на два потока, первый поток по линии 16 подают на охлаждение в нижнюю тепломассообменную секцию колонны 3, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 2, и подают в среднюю часть колонны 3, с низа которой по линии 17 широкую фракцию легких углеводородов подают в блок 11, из которого по линиям 18 выводят СУГ в заданном ассортименте, при этом по линиям 19 в качестве хладоагента подают часть охлажденного газа низкого давления. С верха колонны 3 по линии 20 выводят сухой отбензиненный газ, разделяют его на поток технологического газа (линия 21), который редуцируют в детандере 8 и нагревают в холодильнике 6, и на поток продукционного газа (линия 22), который нагревают в теплообменнике 4, сжимают компрессором 5, охлаждают в холодильнике 7, теплообменнике 4, холодильнике 6, редуцируют с помощью устройства 9 и разделяют в сепараторе 10 на СПГ, выводимый по линии 23, и газ, выводимый по линии 24, который смешивают с технологическим газом с образованием газа низкого давления, который в качестве хладоагента подают по линии 25 сначала в верхнюю теплообменную секцию колонны 3, затем в теплообменник 2 и выводят. Связь компрессора с детандером(ами) показана штрих-пунктиром. При необходимости (показано пунктиром) газ высокого давления или продукционный газ очищают от углекислого газа в блоке 12 (варианты расположения показаны условно), газ высокого давления перед колонной 3 редуцируют с помощью устройства 13, в теплообменник 2 подают дополнительное количество холода с помощью холодильной машины 14, а по линии 26 из блока 11 в линию 5 выводят отходящий газ.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход СПГ, исключить использование сторонних источников низкотемпературного холода и может найти применение в газовой промышленности.