УСТАНОВКА РЕДУЦИРОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА С ПОЛУЧЕНИЕМ ГАЗОМОТОРНЫХ ТОПЛИВ (ВАРИАНТЫ)
INSTALLATION FOR REDUCING NATURAL GAS TO PRODUCE GAS-ENGINE FUELS (OPTIONS)

Изобретение относится к устройствам для получения газа низкого давления и газомоторных топлив за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами и может быть использовано в газовой промышленности.
Известен способ производства сжиженного природного газа и комплекс для его реализации [RU 2541360, опубл. 10.02.2015 г., МПК F25J 1/00], который включает расположенные на линии газа высокого давления блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, компрессор и холодильник, расположенные на линии продукционного газа блок очистки от углекислоты, предварительный и основной (рекуперационный) теплообменники, дроссель (редуцирующее устройство), сепаратор и хранилище для СПГ с криогенным насосом, а также детандер.
Недостатком известной установки является низкий выход СПГ.
Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка для редуцирования природного газа и получения газомоторных топлив (варианты) [RU 2673970, опубл. 03.12.2018 г., МПК F25J 1/00], которая в одном из вариантов включает блок адсорбционной осушки, компрессор, кинематически или электрически связанный с тремя детандерами (редуцирующими устройствами), холодильник, рекуперационный теплообменник, дефлегматор с тепломассообменной секцией, сепаратор и блок фракционирования.
Недостатком известной установки является низкий выход СПГ из-за термодинамически неэффективного смешения флегмы и остатка сепарации, имеющих разные температуры и составы и не использования энергии редуцирования флегмы.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода газомоторных топлив.
Техническим результатом является увеличение выхода газомоторных топлив за счет установки деметанизатора, соединенного с дефлегматором линией подачи флегмы, на которой установлено редуцирующее устройство, что позволяет дополнительно охладить газ высокого давления, а также осуществить фракционирование конденсатов и повысить степень ожижения.
Предложено два варианта установки.
Технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления, на которой установлен блок осушки, соединенный линией вывода газа регенерации с линией газа низкого давления, после которого линия газа высокого давления разделена на две линии, на одной установлены компрессор, холодильник и детандер, на другой - рекуперационный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлены редуцирующее устройство и дефлегматор с линией вывода флегмы, тепломассообменная секция которого соединена с рекуперационным теплообменником и сепаратором линией газа низкого давления, кроме того, сепаратор соединен линией подачи газа дефлегмации, оснащенной редуцирующим устройством, с дефлегматором, а линиями подачи газа фракционирования и широкой фракции легких углеводородов - с блоком фракционирования, оборудованным линиями вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции, при этом компрессор соединен с детандерами посредством кинематической или электрической связи, особенность заключается в том, что в виде детандера выполнено по меньшей мере одно редуцирующее устройство, а в качестве сепаратора установлен деметанизатор, соединенный с дефлегматором линией подачи флегмы с редуцирующим устройством.
Второй вариант установки отличается размещением, взамен компрессора, холодильника и детандера, компрессионной холодильной машины, компрессор которой соединен с детандерами посредством кинематической или электрической связи.
Установка оборудована адсорбционным блоком осушки. Блок фракционирования может быть выполнен, например, в виде ректификационной колонны. По меньшей мере одно редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, а остальные могут быть выполнены в виде редуцирующего вентиля или газодинамического устройства. Кинематическое соединение между компрессором и детандерами в обоих вариантах осуществляют, например, путем их размещения на одном валу, а электрическое соединение - путем оборудования детандера электрогенераторами, питающими электропривод компрессора. На байпасе установки может быть расположена газораспределительная станция. Установка может быть оборудована приборами коммерческого учета газа и жидких продуктов. При высоком содержании углекислого газа и низком содержании тяжелых углеводородов в газе высокого давления целесообразно оснастить установку блоком очистки газа от углекислоты, например, адсорбционного типа. При высоком содержании метана в природном газе в качестве СПГ может выводиться широкая фракция легких углеводородов. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Размещение в качестве сепаратора деметанизатора, соединенного с дефлегматором линией подачи флегмы с редуцирующим устройством, позволяет использовать холод, выделяющийся при редуцировании флегмы, для понижения температуры газа низкого давления, газа дефлегмации и газа высокого давления, что улучшает фракционирование, повышает степень ожижения и приводит к увеличению выхода газомоторных топлив.
Установка в варианте 1 включает блок осушки 1, компрессор 2, детандер 3, редуцирующие устройства 4-6 (условно показаны детандеры), холодильник 7, рекуперационный теплообменник 8, дефлегматор 9, деметанизатор 10 и блок фракционирования 11. Вариант 2 установки включает холодильную машину 12. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 13, а на байпасе установки может быть установлена газораспределительная станция 14 (показано пунктиром).
При работе первого варианта установки (фиг. 1) газ высокого давления, поступающий по линии 15, осушают в блоке 1 (ввод продувочного газа условно не показан) и разделяют на два потока, первый поток по линии 16 подают на охлаждение в теплообменник 8, второй поток сжимают компрессором 2, охлаждают в теплообменнике 7, редуцируют с помощью детандера 3 и подают в линию 16. Объединенный поток редуцируют с помощью устройства 4 и направляют в нижнюю часть дефлегматора 9, где подвергают дефлегмации за счет противоточного охлаждения подаваемым по линии 17 из деметанизатора 10 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 8, смешивают с газом регенерации адсорбента, подаваемым из блока 1 по линии 18, и выводят с установки. Полученные газ дефлегмации по линии 19 и флегму по линии 20 через редуцирующие устройства 6 и 5, соответственно, подают в деметанизатор 10 совместно с газом фракционирования, подаваемым по линии 21. Из низа деметанизатора 10 по линии 22 широкую фракцию легких углеводородов подают в блок фракционирования 11, из которого по линии 23 выводят сжиженный природный газ, а по линии 24 - пропан-бутановую фракцию. Работа второго варианта (фиг. 2) отличается тем, что часть газа высокого давления охлаждают в компрессионной холодильной машине 12. При необходимости в обоих вариантах установки объединенный газовый поток перед детандером 4 очищают от углекислого газа в блоке 13, а из линии 22 по меньшей мере часть потока выводят по линии 25 в качестве СПГ (показано пунктиром). Штрих-пунктиром показана кинематическая или электрическая связь между компрессором 2 или компрессором холодильной машины 12 и по меньшей мере с одним из детандеров 3-6.
Таким образом, предлагаемый комплекс позволяет увеличить выход газомоторных топлив и может найти применение в газовой промышленности.