УСТАНОВКА АВТОТЕРМИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА (ВАРИАНТЫ)
PLANT FOR AUTOTHERMAL CONVERSION OF ASSOCIATED PETROLEUM GAS (VERSIONS)

Изобретение относится к установкам подготовки тяжелых углеводородных газов паровой конверсией и может быть применено, например, для подготовки попутного нефтяного газа к использованию или трубопроводному транспорту в нефтегазовой промышленности.
Известна установка подготовки природного газа к транспорту методом низкотемпературной конденсации [Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. с. 308], включающая входной и выходной сепараторы, компрессор, воздушный холодильник, рекуперативный теплообменник, редуцирующее устройство и емкости для сбора конденсата.
Недостатками известной установки является наличие дорогостоящего компрессорного оборудования и высокие энергетические затраты.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ работы устройства для переработки попутных нефтяных газов [RU 2442819, МПК C10L 3/10, F17D 1/02, опубл. 20.02.2012], включающее каталитический конвертор, оборудованный системами запуска и подогрева, оснащенный линией вывода конвертированного газа с устройством рекуперационного нагрева попутного нефтяного газа и воды, на линиях ввода которых установлены системы дозирования и электронагрева.
Недостатками данной установка являются:
- сложность из-за наличия большого количества теплообменного и нагревательного оборудования,
- большой расход энергии, воды и низкое качество подготовленного газа (высокая влажность) из-за отсутствия блока подготовки воды, а также из-за отсутствия устройств для выделения воды из конвертированного газа и ее возврата на установку.
Задача изобретения - упрощение установки, снижение энерго- и водопотребления, повышение качества подготовленного газа.
Техническим результатом является упрощение установки за счет уменьшения количества теплообменного и нагревательного оборудования, снижение энерго- и водопотребления и повышение качества подготовленного газа путем оснащения установки дефлегматором, блоком подготовки воды и оборудования конвертора устройством для выделения и окисления водорода.
Предложено два варианта установки, при этом второй вариант предпочтителен при необходимости минимизации содержания водорода в подготовленном газе.
Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке с линиями ввода попутного нефтяного газа и воды, включающей каталитический конвертор, оборудованный системами запуска и подогрева, оснащенный линией конвертированного газа, на которой установлено устройство рекуперационного нагрева, особенностью является то, что конвертор в качестве системы подогрева оборудован по меньшей мере одним устройством для выделения и окисления водорода с линиями ввода кислородсодержащего газа и вывода продуктов окисления, и оснащен линией ввода парогазовой смеси, на которой в качестве устройства рекуперационного нагрева размещен дефлегматор, оснащенный линиями ввода попутного нефтяного газа и вывода подготовленного газа, соединенный линией конвертированного газа с конвертором, а линией подачи водного конденсата - с блоком подготовки воды, соединенным линией подачи подготовленной воды с линией ввода попутного нефтяного газа и оснащенным линиями вывода солевого концентрата и ввода воды.
Второй вариант установки отличается дополнительной установкой реактора каталитического гидрирования на линии конвертированного газа.
При необходимости установка в первом варианте может быть оснащена устройством для осушки подготовленного газа, а во втором варианте, дополнительно, рекуперационным теплообменником "конвертированный газ/часть парогазовой смеси". При необходимости отвода избыточного тепла реактор гидрирования может быть оснащен охлаждающим устройством.
Конвертор, дефлегматор и блок подготовки воды могут быть изготовлены в любом исполнении, известном из уровня техники. Устройства для выделения и окисления водорода размещаются, например, в слое катализатора конверсии (в зоне конверсии) и могут быть выполнены, например, в виде пористых металлических трубчатых элементов, на поверхности которых нанесена водородселективная палладиевая мембрана, а во внутреннем объеме (в зоне окисления) размещен катализатор окисления.
Оборудование конвертора устройствами для выделения и окисления водорода позволяет сначала удалить водород из зоны конверсии, а затем за счет тепла, выделяющегося при окислении водорода кислородсодержащим газом, поддерживать в конверторе требуемую температуру, благодаря чему чего исключить системы электронагрева конвертора и потоков, упростить установку и снизить расход энергии.
Оснащение установки блоком подготовки воды снижает отложение солей на внутренних поверхностях оборудования и позволяет уменьшить энергопотребление.
Размещение дефлегматора в качестве рекуперационного устройства позволяет получить частично осушенный подготовленный газ более высокого качества, а также возвратить в блок подготовки воды водный конденсат, что снижает расход воды и энергопотребление.
Установка по варианту 1 (фиг. 1) включает конвертор 1, оборудованный устройством для выделения и окисления водорода 2 и водородселективной и теплопроводящей мембраной 3 (условно показана одна зона окисления, отделенная мембраной от одной зоны конверсии), дефлегматор 4 и блок подготовки воды 5.
При работе установки попутный нефтяной газ, подаваемый по линии 6, смешивают с подготовленной (деионизированной) водой, подаваемый из блока 5 по линии 7, нагревают конвертированным газом в дефлегматоре 4, полученную парогазовую смесь по линии 8 подают в зону конверсии конвертора 1, где тяжелые углеводороды, содержащиеся в попутном нефтяном газе, селективно конвертируют в метан в той степени, в которой это необходимо для целей подготовки газа. Водород, образующийся при конверсии, диффундирует через мембрану 3 и окисляется в зоне окисления устройства 2 (возможно - в присутствии катализатора) кислородсодержащим газом, подаваемым по линии 9, нагревая зону конверсии за счет выделяющегося при этом тепла, полученные продукты окисления выводят по линии 10. Конвертированный газ по линии 11 подают в дефлегматор 4, где охлаждают в условиях дефлегмации и сепарируют с получением частично осушенного подготовленного газа, выводимого по линии 12, и водного конденсата, по линии 13 подаваемого в блок 5, в который также по линии 14 подают воду, и из которого по линии 15 выводят солевой концентрат.
При необходимости получения глубоко осушенного газа на линии 12 установлено устройство для осушки газа 16, соединенное линией 17 с блоком 5 для вывода выделенной при осушке воды (показано пунктиром).
Установка по варианту 2 (фиг. 2) отличается наличием реактора гидрирования 18, установленного на линии 11. При пропускании через реактор 2 конвертированного газа, содержащегося водород и окислы углерода, по меньшей мере часть окислов углерода гидрируется в присутствии катализатора, снижая концентрацию водорода.
Для снижения потребления энергии на линии 11 может быть установлен рекуперационный теплообменник 19, а для отвода избыточного тепла гидрирования реактор 18 может быть оборудован системой охлаждения 20. Аналогично варианту 1 на линии 12 может быть размещено устройство для осушки газа 16, соединенное линией 17 с блоком 5 (показано пунктиром).
Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить качество подготовленного газа, снизить энергопотребление и металлоемкость оборудования и может быть использована в промышленности.