Устройство для низкотемпературной конденсации газа

Авторы патента:

F25J3/00 - Способы и устройства для разделения компонентов газовых смесей, включая использование сжижения или отверждения

C10G5/06 - охлаждением и(или) сжатием

B01D3/14 - фракционная перегонка

Владельцы патента RU 2585810:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к конструкции устройств для подготовки газа путем низкотемпературной конденсации и может быть использовано в нефтегазовой промышленности для подготовки углеводородных газов. Устройство состоит из аппарата с расположенной внизу сепарационной зоной, линиями ввода сырого газа и вывода углеводородного и водного конденсатов и двумя вышерасположенными узлами охлаждения газа с контактно-сепарационными устройствами, оснащенными одно - линиями ввода/вывода подготовленного газа, а другое - линиями ввода/вывода хладоагента. Устройство дополнительно оборудовано холодильной машиной и стабилизатором конденсата. В качестве узлов охлаждения газа установлены дефлегматорные секции. Холодильная машина соединена с верхней дефлегматорной секцией линиями ввода/вывода хладоагента, а со стабилизатором конденсата - линиями ввода/вывода теплоносителя. Стабилизатор конденсата соединен линией подачи газа стабилизации с линией подачи сырого газа, линией подачи конденсата с низом аппарата низкотемпературной конденсации и оснащен линией вывода стабилизированного конденсата. Технический результат: повышение выхода подготовленного газа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известен способ подготовки углеводородного газа [RU 2202079, опубл. 10.04.2003 г., МПК F25J 3/00] с использованием установки, содержащей сепараторы первой, второй и низкотемпературной ступеней, рекуперативный теплообменник "газ первой ступени/газ низкотемпературной ступени", теплообменник "конденсат второй ступени/конденсат низкотемпературной ступени", дроссельное устройство или холодильник, и регулирующее устройство.

Недостатками известной установки являются ее высокая металлоемкость из-за большого количества оборудования и низкое качество получаемого конденсата из-за высокого содержания легких компонентов газа.

Наиболее близка по технической сущности к предлагаемому изобретению установка для реализации способа подготовки углеводородного газа [RU 2460759, опубл. 10.09.2012 г., МПК C10G 5/06, C10G 5/04, С07C 7/00, С07С 7/11, F25J 3/00, F25J 3/08], включающая абсорбер предварительной осушки газа и аппарат для низкотемпературной конденсации газа, в нижней части которого оборудована сепарационная зона с линиями ввода газа и вывода углеводородного и водного конденсатов, а выше расположены контактно-сепарационное устройство с узлом рекуперативного охлаждения, оснащенным линиями ввода/вывода подготовленного газа, и контактно-сепарационное устройство с узлом охлаждения, оснащенным линиями ввода/вывода стороннего теплоносителя, выше которого установлен узел подачи углеводородного конденсата.

Основным недостатком данного аппарата является низкий выход подготовленного газа из-за отсутствия устройств для дефлегмации газа, что не позволяет осуществить эффективное фракционирование потоков газа и флегмы за счет имеющегося в аппарате градиента температур, и отсутствия устройств для стабилизации конденсата, что приводит к потерям легких компонентов газа, растворенных в конденсате.

Задачей изобретения является повышение выхода подготовленного газа.

В качестве технического результата при использовании предложенного устройства достигается повышение выхода подготовленного газа за счет оборудования устройства холодильной машиной и стабилизатором конденсата, оснащения аппарата для низкотемпературной конденсации газа дефлегматорными секциями, которые соединены с холодильной машиной линиями подачи теплоносителя и хладоагента, соответственно, а также за счет соединения стабилизатора линией подачи газа стабилизации с линей подачи сырого газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, включающем аппарат для низкотемпературной конденсации газа с расположенной в низу сепарационной зоной, линиями ввода сырого газа и вывода углеводородного и водного конденсатов, и двумя вышерасположенными узлами охлаждения газа с контактно-сепарационными устройствами, оснащенными одно - линиями ввода/вывода подготовленного газа, а другое - линиями ввода/вывода хладоагента, особенностью является то, что устройство дополнительно оборудовано холодильной машиной и стабилизатором конденсата, а в качестве узлов охлаждения газа установлены дефлегматорные секции, при этом холодильная машина соединена с верхней дефлегматорной секцией линиями ввода/вывода хладоагента, а со стабилизатором конденсата - линиями ввода/вывода теплоносителя, а стабилизатор конденсата соединен линией подачи газа стабилизации с линией подачи сырого газа, линией подачи конденсата с низом аппарата низкотемпературной конденсации и оснащен линией вывода стабилизированного конденсата.

Для предотвращения загрязнения теплообменных поверхностей и обеспечения стабильной работы оборудования при подготовке загрязненного сырого газа и при возможности пробковых режимов подачи сырья линия ввода сырого газа может быть дополнительно оборудована входным сепаратором.

Для предотвращения образования газовых гидратов устройство может быть оборудовано по меньшей мере одной линией ввода ингибитора гидратообразования или абсорбента в аппарат низкотемпературной конденсации. Количество и место примыкания указанных линий определяется расчетом, исходя температурно-барических условий подготовки газа, его состава и требований к качеству подготовки.

Установка дефлегматорных секций в качестве узлов охлаждения газа обеспечивает условия для фракционирования между флегмой, обогащенной легкими компонентами газа, и газом, обогащенным тяжелыми компонентами, движущимся противотоком, что обеспечивает повышение выхода подготовленного газа. Дефлегматорные секции могут представлять собой, например, блоки тепломассообменных элементов с внутренним пространством для прохода хладоагента и наружными массообменными поверхностями с большим вертикальным измерением.

Оборудование устройства холодильной машиной, соединенной с верхней дефлегматорной секцией линиями ввода/вывода хладоагента, а со стабилизатором конденсата - линиями ввода/вывода теплоносителя, обеспечивает осуществление дефлегмации газа и стабилизацию конденсата. А соединение стабилизатора конденсата линией подачи газа стабилизации с линей подачи сырого газа позволяет рециркулировать легкие компоненты газа и увеличить выход подготовленного газа.

Предлагаемое устройство состоит из вертикального аппарата низкотемпературной конденсации 1, в низу которого расположена сепарационная зона 2, оснащенная линией 3 ввода сырого газа с примыкающей к ней линией 4 подачи газа стабилизации и линиями 5 вывода водного конденсата и 6 подачи углеводородного конденсата, выше которой расположены дефлегматорные секции 7 и 8, которые оборудованы контактно-сепарационными устройствами 9 и 10, соответственно. Дефлегматорная секция 7 оснащена линиями 11 ввода/вывода подготовленного газа, а дефлегматорная секция 8 связана линиями 12 ввода/вывода хладоагента, например, кипящего пропана, с холодильной машиной 13, которая также связана линиями 14 ввода/вывода теплоносителя со стабилизатором 15 (показана пленочная отгонная колонна), оснащенным линией 16 вывода стабилизированного конденсата и линией 4 подачи газа стабилизации. Аппарат 1 может быть оборудован по меньшей мере одной линией ввода ингибитора гидратообразования или абсорбента влаги 17 (показано пунктиром). На линии 3 может быть размещен входной сепаратор (на схеме не показано).

При работе устройства сырой газ подают по линии 3, с примыкающей линией 4 подачи газа стабилизации, в сепарационную зону 2 аппарата 1, где выделяют водный и углеводородный конденсаты, выводимые по линиям 5 и 6, соответственно. Газ из сепарационной зоны 2 направляют в дефлегматорные секции 7 и 8 через контактно-сепарационные устройства 9 и 10, соответственно, где он подвергается дефлегмации и контактирует с конденсирующейся флегмой, обогащаясь легкими компонентами. С верха аппарата 1 подготовленный газ по линии 11 подают в дефлегматорную секцию 7 и выводят. С низа аппарата 1 конденсат по линии 6 подают в стабилизатор 15, с верха которого по линии 4 выводят газ стабилизации, рециркулируя легкие компоненты газа, а с низа по линии 16 выводят стабилизированный конденсат. По линии 17 в аппарат 1 может подаваться ингибитор гидратообразования или абсорбент влаги.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет снижения потерь легких компонентов обеспечивает повышение выхода подготовленного газа.

1. Устройство для низкотемпературной конденсации газа, состоящее из аппарата с расположенной в низу сепарационной зоной, линиями ввода сырого газа и вывода углеводородного и водного конденсатов и двумя вышерасположенными узлами охлаждения газа с контактно-сепарационными устройствами, оснащенными одно - линиями ввода/вывода подготовленного газа, а другое - линиями ввода/вывода хладоагента, отличающийся тем, что устройство дополнительно оборудовано холодильной машиной и стабилизатором конденсата, а в качестве узлов охлаждения газа установлены дефлегматорные секции, при этом холодильная машина соединена с верхней дефлегматорной секцией линиями ввода/вывода хладоагента, а со стабилизатором конденсата - линиями ввода/вывода теплоносителя, а стабилизатор конденсата соединен линией подачи газа стабилизации с линией подачи сырого газа, линией подачи конденсата с низом аппарата низкотемпературной конденсации и оснащен линией вывода стабилизированного конденсата.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что линия ввода сырого газа дополнительно оборудована входным сепаратором.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что аппарат дополнительно оснащен по меньшей мере одной линией ввода ингибитора гидратообразования или абсорбента.

Изобретение относится к установкам подготовки природного газа, а именно к конструкции устройств низкотемпературной сепарации и рекуперации холода установок низкотемпературной сепарации газа и может быть использовано в газовой промышленности.

Способ комплексной переработки природного углеводородного газа с повышенным содержанием азота // 2576428

Изобретение относится к технологии дополнительного максимально полного извлечения ценных компонентов из природного углеводородного газа и может быть использовано на предприятиях газоперерабатывающей промышленности.

Способ подготовки топливного газа // 2576313

Изобретение относится к способу подготовки сжатого топливного газа, для газотурбинных энергетических установок и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике.

Устройство для низкотемпературной сепарации газа и способ его работы // 2576300

Группа изобретений относится к устройствам и способам подготовки природного газа к транспортировке путем низкотемпературной сепарации и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.

Способ низкотемпературной сепарации газа // 2576297

Изобретение относится к способам подготовки скважинной продукции газоконденсатных месторождений, а именно к способу низкотемпературной сепарации газа, и может быть использовано в газовой промышленности.

Установка подготовки топливного газа // 2576097

Изобретение относится к установке подготовки сжатого топливного газа, в частности для газотурбинных энергетических установок, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике.

Газоперерабатывающий и газохимический комплекс // 2570795

Изобретение относится к газоперерабатывающему и газохимическому комплексу, включающему газоперерабатывающий сектор, в котором в качестве сырья звена подготовки сырья 1.1 подается природный углеводородный газ с получением очищенного и осушенного газа и кислого газа, направляемых, соответственно, в звено низкотемпературного фракционирования сырья 1.2 и в звено получения элементарной серы при присутствии сероводорода в исходном сырье 1.5, звена получения товарной метановой фракции (товарного газа) 1.3 подается метановая фракция со звена 1.2 с получением азота, гелиевого концентрата, направляемого на звено получения товарного гелия 1.6, и метановой фракции, звена получения суммы сжиженных углеводородных газов (СУГ) и пентан-гексановой фракции 1.4 подается ШФЛУ со звена 1.2 с получением пропановой, бутановой, изобутановой и пентан-гексановой фракции, пропан-бутана технического и автомобильного, сектор по сжижению природных газов, состоящий из звена сжижения товарной метановой фракции (товарного газа) 1.12, соединяющегося потоком метановой фракции из звена 1.3, и звена сжижения этановой фракции 1.13, соединяющегося потоком этановой фракции из звена 1.2 с получением товарного газа, газохимический сектор, в котором в качестве сырья звена получения этилена 1.7 подается со звена 1.2 этановая фракция с получением этилена и водорода, звена получения пропилена 1.8 подается со звена 1.4 пропановая фракция, звена получения синтез-газа, метанола и высших спиртов, аммиака 1.10 подается со звеньев 1.12, 1.1 и 1.7-1.8, соответственно, товарный газ, кислый газ и водород с получением метанола и аммиака, звена получения полимеров, сополимеров 1.9 подается из звеньев 1.8 и 1.7, соответственно, пропилен и частично этилен с получением полиэтилена, сополимера и полипропилена, звена получения этиленгликолей 1.11 подается со звена 1.7 оставшаяся часть этилена с получением моно-, ди- и триэтиленгликолей, сектор подготовки конденсата, в котором в качестве сырья звена стабилизации конденсата 1.14 подается нестабильный газоконденсат, звена получения моторных топлив 1.15 подается стабильный газоконденсат, пентан-гексановая фракция и водород, соответственно, со звеньев 1.14, 1.4 и 1.7-1.8 с получением высокооктанового автобензина, керосиновой и дизельной фракций, при этом отводимые предельные углеводородные газы со звена 1.15 и газ стабилизации со звена 1.14 направляются в звено 1.1, с учетом того, что перемещение технологических потоков между смежными секторами обеспечивается дополнительными перекачивающими станциями.

Способ переработки нефтяного газа // 2563948

Изобретение относится к технологии переработки нефтяных газов на основе низкотемпературной конденсации. Способ переработки нефтяных газов включает в себя компримирование исходного газа, низкотемпературную сепарацию, деэтанизацию и получение пропановой, бутановой, пентановой фракций.

Блок сепарации газа // 2561962

Изобретение относится к технике тепловой обработки и сепарации газовых и газоконденсатных смесей от влаги и тяжелых углеводородов и может найти применение в установках комплексной подготовки природного газа на газовых промыслах.

Производство кондиционного синтез-газа для синтеза аммиака с криогенной очисткой // 2558579

Изобретение относится к способу и соответствующему оборудованию для получения кондиционного синтез-газа для производства аммиака с криогенной очисткой. Способ включает конверсию углеводородного исходного сырья с последующими стадиями конверсии СО, удаления СО2 и метанирования с получением потока сырого кондиционного синтез-газа, содержащего водород и азот, обработку сырого синтез-газа в секции криогенной очистки с получением потока очищенного синтез-газа, подачу жидкого потока, обогащенного азотом, при криогенной температуре в секцию криогенной очистки, обеспечение косвенного теплообмена между синтез-газом и жидким потоком, обогащенным азотом, в криогенной секции, причем поток, обогащенный азотом, частично испаряют для обеспечения охлаждения криогенной секции, и обработку воздушного потока в устройстве разделения воздуха с получением жидкого потока, обогащенного азотом, и потока, обогащенного кислородом.

Блок низкотемпературной сепарации и рекуперации холода // 2585809

Способ подготовки углеводородного газа // 2582715

Изобретение относится к способам подготовки углеводородного газа к однофазному транспорту путем низкотемпературной конденсации и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.

Способ подготовки топливного газа // 2576723

Изобретение относится к способу подготовки сжатого топливного газа для газотурбинных энергетических установок и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике.

Способ подготовки топливного газа // 2576714

Изобретение относится к способу подготовки топливного газа для газотурбинных энергетических установок и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике.

Способ подготовки топливного газа // 2576313

Способ низкотемпературной сепарации газа // 2576297

Установка подготовки топливного газа // 2576097

Способ низкотемпературной сепарации газа // 2544648

Изобретение относится к способу подготовки природного и попутного нефтяного газа к транспорту или переработке методом низкотемпературной сепарации. Способ включает сепарацию сырого газа на первой ступени с получением водного и углеводородного конденсатов, а также газа первой ступени сепарации, который подвергают дефлегмации за счет противоточного охлаждения газом и конденсатом третьей ступени сепарации с получением газа и конденсата второй ступени сепарации, а также нагретого конденсата третьей ступени сепарации и товарного газа.

Способ низкотемпературной сепарации газа // 2543867

Изобретение относится к способу подготовки природного и попутного нефтяного газа к транспорту или переработке методом низкотемпературной сепарации и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.

Установка подготовки и переработки углеводородного сырья // 2541472

Изобретение относится к установке подготовки и переработки углеводородного сырья, включающей трубопровод подачи углеводородного сырья, соединенный с компрессорной станцией, включающей по крайней мере одну ступень компримирования с холодильником и сепаратором, имеющим отводы газа и углеводородного конденсата, блок осушки углеводородного конденсата, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, связывающие аппараты установки.

Способ подготовки попутного нефтяного газа // 2585333

Изобретение относится к способу подготовки углеводородных газов путем низкотемпературной конденсации и может быть использовано в газовой промышленности. Способ подготовки попутного нефтяного газа включает сепарацию и последовательное охлаждение газа подготовленным газом и сторонним хладагентом с конденсацией флегмы, противоточное контактирование газа и флегмы после каждой стадии охлаждения.