УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗОМОТОРНЫХ ТОПЛИВ ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА (ВАРИАНТЫ)
INSTALLATION FOR PRODUCTION OF GAS MOTOR FUELS FROM NATURAL GAS (OPTIONS)

Изобретение относится к устройствам для получения газомоторных топлив за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами и может быть использовано в газовой промышленности.
Известен способ сжижения природного газа (СПГ) и установка для его реализации (варианты) [RU 2438081, опубл. 27.12.2011 г., МПК F25J 1/00], включающая в одном из вариантов линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа с блоком осушки, предварительным теплообменником и детандером, соединенную с линией обратного газа с образованием линии газа низкого давления с предварительным и основным теплообменниками. Линия продукционного газа оснащена компрессором, кинематически связанным с детандером, блоками осушки и очистки, а также предварительным и основным теплообменниками, дроссельным вентилем и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ.
Недостатком известной установки является низкий выход СПГ.
Наиболее близок к предлагаемому изобретению 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 технологического газа.
Недостатком известного комплекса является низкий выход СПГ из-за термодинамической неэффективности использования энергии редуцирования технологического газа для сжатия всего газа высокого давления, а также из-за установки дросселя в качестве редуцирующего устройства. Кроме того, в качестве газомоторного топлива вырабатывается только СПГ.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение ассортимента и увеличение выхода газомоторных топлив.
Техническим результатом является увеличение выхода газомоторных топлив за счет использования в качестве редуцирующих устройств детандеров, кинематически или электрически связанных с компрессором хладоагента, что позволяет дополнительно охладить газ высокого давления. Расширение ассортимента газомоторных топлив достигается за счет оснащения установки блоком фракционирования для получения СПГ и пропан-бутановой фракции.
Предложено два варианта установки, в первом из которых установлен компрессор хладоагента внешнего цикла охлаждения, а во втором - компрессор хладоагента смешения, в качестве которого используют часть газа высокого давления.
Указанный технический результат достигается тем, что в первом варианте предлагаемой установки, включающей выходную линию газа низкого давления и входную линию газа высокого давления, на которой установлен блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, холодильник, детандер, рекуперационный теплообменник, редуцирующее устройство и сепаратор, особенность заключается в том, что на линии газа высокого давления параллельно установлены испаритель внешнего контура охлаждения в качестве холодильника и рекуперационный теплообменник с выходной линией газа низкого давления, а также детандер и дефлегматор, соединенный с сепаратором и рекуперационным теплообменником линиями подачи газа низкого давления, а с сепаратором дополнительно - линией подачи газа дефлегмации, на которой в качестве редуцирующего устройства установлен второй детандер, кроме того, дефлегматор оснащен линией подачи флегмы в блок фракционирования, оборудованный линиями ввода широкой фракции легких углеводородов из сепаратора, вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции и подачи газа фракционирования в сепаратор, при этом внешний контур охлаждения включает размещенные на линии циркулирующего хладоагента испаритель, конденсатор, редуцирующее устройство и компрессор, кинематически и/или электрически связанный с детандерами.
Второй вариант установки отличается отсутствием внешнего контура охлаждения и расположением на линии газа высокого давления параллельно рекуперационному теплообменнику холодильника, третьего детандера и компрессора. В этом случае часть газа высокого давления является хладоагентом смешения.
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.
Установка оборудована блоком осушки с регенерируемым адсорбентом и подачей газа регенерации в линию вывода газа низкого давления. В качестве продувочного газа может быть использована, например, часть нагретого газа низкого давления. Блок фракционирования может быть выполнен, например, в виде ректификационной колонны. В качестве редуцирующего устройства внешнего контура охлаждения могут быть установлены редуцирующий вентиль или вихревая труба или детандер. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Размещение компрессора внешнего контура охлаждения на линии циркулирующего хладоагента (первый вариант) или компрессора на линии газа высокого давления (второй вариант), кинематически и/или электрически связанного с детандерами, позволяет использовать механическую энергию редуцирования технологических потоков для дополнительного охлаждения газа за счет выведения в окружающую среду с помощью холодильника тепла, выделяющегося при сжатии, что увеличивает выход газомоторных топлив, так же, как и замена дросселя детандером. Оснащение установки блоком фракционирования позволяет получить сжиженный природный газ и пропан-бутановую фракцию и расширить ассортимент газомоторных топлив.
Установка в первом варианте включает блок адсорбционной осушки 1, внешний контур охлаждения в составе испарителя 2, компрессора 3, конденсатора 4 и редуцирующего устройства 5, рекуперационный теплообменник 6, детандеры 7 и 8, дефлегматор 9, блок фракционирования 10 и сепаратор 11. Второй вариант установки взамен оборудования внешнего контура охлаждения включает компрессор 12, холодильник 13 и третий детандер 14. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 15, а на байпасе установки может быть установлена газораспределительная станция 16 (показано пунктиром).
При работе первого варианта установки (фиг. 1) природный газ, поступающий по линии 17 из трубопровода высокого давления, осушают в блоке 1, подавая для регенерации адсорбента продувочный газ по линии 18, и разделяют на два потока, первый поток охлаждают в испарителе 2 хладоагентом внешнего контура охлаждения, циркулирующим по линии 19, а второй поток охлаждают в теплообменнике 6, охлажденные потоки объединяют, редуцируют с помощью детандера 7 и направляют в нижнюю часть дефлегматора 9, где подвергают дефлегмации за счет противоточного охлаждения подаваемым по линии 20 из сепаратора 11 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 6, смешивают с газом регенерации, подаваемым из блока 1 по линии 21, и выводят с установки по линии 22. При циркуляции во внешнем контуре охлаждения хладоагент после нагрева в испарителе 2 сжимают компрессором 3, приводимым в движение детандерами 7, 8 и, возможно, 5 с помощью кинематической и/или электрической связи, охлаждают в конденсаторе 4 и редуцируют в устройстве 5 (условно показан детандер). Полученный в дефлегматоре газ дефлегмации по линии 23 подают в детандер 8, где редуцируют и затем совместно с газом фракционирования, направляемым по линии 24 из блока 10, подают в сепаратор 11. Из низа сепаратора 11 по линии 25 широкую фракцию легких углеводородов направляют совместно с флегмой, подаваемой из низа дефлегматора 9 по линии 26 в блок 10, где подвергают фракционированию с получением сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции, выводимых по линиям 27 и 28, соответственно.
Работа второго варианта (фиг. 2) отличается тем, что газ высокого давления после осушки разделяют на два потока, первый охлаждают в рекуперационном теплообменнике 6, а второй сжимают с помощью компрессора 12, приводимого в движение детандерами 7, 8 и 14 с помощью кинематической и/или электрической связи, охлаждают в холодильнике 13 и редуцируют с помощью детандера 14. При необходимости в обоих вариантах установки объединенный газовый поток очищают от углекислого газа в блоке 15 (условно пунктиром показано расположение перед детандером 7).
Таким образом, предлагаемый комплекс позволяет расширить ассортимент и увеличить выход газомоторных топлив и может найти применение в газовой промышленности.