Способ очистки природного газа от тяжелых углеводородов


 


Владельцы патента RU 2634653:

Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Екатеринбург" (RU)

Изобретение относится к газовой промышленности. Разработан способ очистки природного газа от тяжелых углеводородов, в котором природный газ отбирают из магистрального газопровода, подвергают предварительной осушке, удаляют пары воды и направляют в турбодетандер для последующего охлаждения. Отобранный из сети газ перед сжижением направляют в корпус сетчатого фильтра, резко изменяют направление потока газа на 90°, что приводит к отделению частиц тяжелых углеводородов от основного потока газа, которые накапливают в корпусе фильтра и сливают через специальное отверстие в нем. Затем поток подают в корпус направляющего аппарата турбодетандера и охлаждают поток в процессе омывания внешних поверхностей ламелей направляющего аппарата. Тяжелые углеводороды, не отделившиеся от основного потока в фильтре, конденсируют, накапливают в нижней части корпуса направляющего аппарата и отводят через специальное отверстие в нем. Техническим результатом является повышение эффективности очистки природного газа от тяжелых углеводородов путем использования естественных условий для отделения примесей газа, вводимого в детандер. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологии производства сжиженного природного газа (далее - СПГ), а также к способам разделения газовых смесей с применением охлаждения, в частности природных газов.

В настоящее время при производстве СПГ существует проблема очистки природного газа от высококипящих компонентов (тяжелых углеводородов с содержанием С2 и выше: этан, пропан, бутан и др.). Необходимость такой очистки обусловлена, с одной стороны, требованиями к составу сжиженного газа как товарного продукта, а с другой стороны, возможностью забивки технологического оборудования в процессе сжижения из-за кристаллизации и накапливания в процессе охлаждения в виде неиспаряющегося осадка тяжелых углеводородов, нарушающих его работу.

Известны основные технологические методы извлечения тяжелых углеводородов из газа: низкотемпературная сепарация, низкотемпературная конденсация и масляная абсорбция при высоком давлении и низкой температуре.

Например, способ комплексной осушки и очистки попутного нефтяного газа центробежной сепарацией и мембранной фильтрацией с последующим вихревым сжижением (патент РФ на изобретение №2553922, опубл. 20.06.2015 г.) включает удаление водно-углеводородного конденсата, в том числе фракций С5 и выше, кислых соединений H2S и СО2, включает газодинамическую сепарацию, при закрученной подаче исходного потока газа, мембранную технологию удаления кислых соединений. В указанном способе поступающий попутный нефтяной газ подвергают двухступенчатой осушке и очистке, причем первоначально производят удаление основного количества воды и тяжелых углеводородных фракций С5 и выше в многоступенчатом основном центробежном сепараторе при низком давлении, доочищают в дополнительном центробежном сепараторе, а затем подвергают очистке методом мембранной технологии от кислых соединений H2S и CO2. Очищенную фракцию легких углеводородов подвергают вихревому энергоразделению в трехпоточной вихревой трубе, из которой образующийся холодный поток направляют на рекуперацию холода для охлаждения исходного потока попутного нефтяного газа, а затем выводят в качестве товарной сжиженной фракции. Отсепарированную фракцию горячего потока вихревой трубы направляют на рецикл на компрессию в смеси с предварительно отсепарированной легкой углеводородной фракцией. Горячий поток вихревой трубы выводят в качестве товарного топливного газа.

Указанный способ является капиталоемким, так как требует больших затрат на оборудование и реагенты, а также имеет место недостаточно глубокое извлечение тяжелых углеводородов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ частичного сжижения природного газа (патент РФ на изобретение №2543255, опубл. 20.11.2014 г.), включающий предварительное охлаждение прямого потока газа высокого давления. После охлаждения прямой поток дросселируют и разделяют в ректификационной колонне на жидкую фракцию и паровую. Паровую фракцию направляют на реконденсацию с последующим направлением части реконденсированного продукционного потока в ректификационную колонну в качестве флегмового орошения, а также дросселированием другой части реконденсированного продукционного потока и разделением ее на жидкостную фазу, являющуюся готовым продуктом, и паровую фазу, направляемую далее в качестве обратного потока для охлаждения прямого потока. Жидкую фракцию из ректификационной колонны расширяют и за счет реконденсации паровой фракции из ректификационной колонны испаряют, далее нагревают прямым потоком, а после повторного дросселирования направляют в обратный поток.

К недостаткам данного способа можно отнести использование дорогостоящего оборудования, недостаточно глубокое извлечение тяжелых углеводородов при их небольшом содержании в природном газе, а также снижение производительности установки по СПГ.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности очистки природного газа от тяжелых углеводородов и снижение энергетических затрат на его производство путем использования естественных условий для отделения примесей газа, вводимого в турбодетандер.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе очистки природного газа от тяжелых углеводородов природный газ отбирают из магистрального газопровода, подвергают предварительной осушке, удаляют пары воды и направляют в турбодетандер для последующего охлаждения. Входящий в турбодетандер холодный поток газа направляют в корпус сетчатого фильтра, резко изменяют направление потока газа на 90°, что приводит к отделению частиц тяжелых углеводородов от основного потока газа, накапливают в корпусе фильтра и сливают через специальное отверстие в нем, затем поток подают в корпус направляющего аппарата турбодетандера, охлаждают поток в процессе омывания внешних поверхностей ламелей направляющего аппарата, тяжелые углеводороды, не отделившиеся от основного потока в фильтре, конденсируют, накапливают в нижней части корпуса направляющего аппарата и отводят через специальное отверстие в нем.

В способе очистки природного газа от тяжелых углеводородов примеси тяжелых углеводородов, отводимые через дренаж в нижней части корпуса фильтра, подают в распределительный газопровод.

Также в способе очистки природного газа от тяжелых углеводородов тепло от потока, циркулирующего в корпусе направляющего аппарата турбодетандера, отводят с помощью хладагента, помещенного в полости ламелей направляющего аппарата.

Кроме того, в способе очистки природного газа от тяжелых углеводородов тепло от потока, циркулирующего в корпусе направляющего аппарата турбодетандера, отводят через материал ламелей с повышенной теплопроводностью.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является то, что при описанном способе очистки природного газа от тяжелых углеводородов не требуется установка дополнительного оборудования очистки газа, а используются физические свойства существующего оборудования, в результате чего снижаются затраты на производство СПГ. В предлагаемом способе тяжелые примеси углеводородов не накапливаются на поверхностях (лопастях) турбодетандера, снижается риск дисбаланса лопастей турбодетандера и выхода из строя его деталей, при этом качество производимого СПГ соответствует предъявляемым потребительским качествам. В предлагаемом способе тяжелые примеси углеводородов, характеризующиеся большой теплотой сгорания, сливаются в газораспределительную сеть потребителю, повышая тем самым калорийность газа.

Схема для реализации способа очистки природного газа от тяжелых углеводородов (см. чертеж) включает в себя:

1 - приемное устройство,

2 - турбодетандер,

3 - сетчатый фильтр,

4 - ламели направляющего аппарата,

5 - конденсат тяжелых углеводородов,

6 - отверстие в нижней части корпуса турбодетандера;

7 - отверстие в нижней части корпуса фильтра.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Отобранный из сети газ высокого давления перед сжижением очищают от пыли в фильтре, пропускают через адсорбер (для удаления влаги), пропускают через фильтр для очистки от частиц адсорбента и направляют через приемное устройство 1, где входящий поток газа проходит через сетчатый фильтр 3, состоящий из металлического корпуса, внутри которого находится фильтрующая вставка, состоящая из слоев сетки. В фильтре частицы тяжелых углеводородов отделяются от основного потока метана (газа-носителя) вследствие резкого изменения направления, отделенная часть тяжелых углеводородов сливается через отверстие в нижней части корпуса фильтра 7 в распределительный газопровод. Далее природный газ подается в кольцевой канал корпуса детандера на входе в направляющий аппарат турбодетандерного агрегата 2, где охлаждается при контакте с внешней стороной ламелей 4 направляющего аппарата до температуры -110°, при этом тяжелые углеводороды концентрируются 5, накапливаются в корпусе турбодетандерного агрегата и затем отводятся через дренаж в нижней части корпуса фильтра 6 и подаются в газовую сеть потребителю для повышения калорийности газа. Затем очищенный таким образом природный газ направляется на лопатки турбины, выполненные из материала с высокой теплопроводностью, турбодетандерного агрегата для выработки холода при адиабатном расширении с отдачей внешней работы, при этом часть холода отводится к входящему потоку природного газа благодаря высокой теплопроводности материала ламелей для охлаждения входящего потока природного газа до температуры конденсации нежелательных примесей тяжелых углеводородов.

1. Способ очистки природного газа от тяжелых углеводородов, в котором природный газ отбирают из магистрального газопровода, подвергают предварительной осушке, удаляют пары воды и направляют в турбодетандер для последующего охлаждения, отличающийся тем, что входящий в турбодетандер холодный поток газа направляют в корпус сетчатого фильтра, резко изменяют направление потока газа на 90°, что приводит к отделению частиц тяжелых углеводородов от основного потока газа, накапливают в корпусе фильтра и сливают через специальное отверстие в нем, затем поток подают в корпус направляющего аппарата турбодетандера, охлаждают поток в процессе омывания внешних поверхностей ламелей направляющего аппарата, тяжелые углеводороды, не отделившиеся от основного потока в фильтре, конденсируют, накапливают в нижней части корпуса направляющего аппарата и отводят через специальное отверстие в нем.

2. Способ очистки природного газа от тяжелых углеводородов по п. 1, отличающийся тем, что примеси тяжелых углеводородов, отводимые через дренаж в нижней части корпуса фильтра, подают в распределительный газопровод.

3. Способ очистки природного газа от тяжелых углеводородов по п. 1, отличающийся тем, что тепло от потока, циркулирующего в корпусе направляющего аппарата турбодетандера, отводят с помощью хладагента, помещенного в полости ламелей направляющего аппарата.

4. Способ очистки природного газа от тяжелых углеводородов по п. 1, отличающийся тем, что тепло от потока, циркулирующего в корпусе направляющего аппарата турбодетандера, отводят через материал ламелей с повышенной теплопроводностью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам очистки природного или нефтяного газа. Способ подготовки газа на нефтяных и газовых промыслах включает очистку от сероводорода и двуокиси углерода, сепарацию от капельной жидкости, ввод ингибитора гидратообразования в поток подготавливаемого газа, сепарацию из охлажденного газа конденсированных углеводородов и использованного ингибитора, регенерацию основного компонента ингибитора, подачу подготовленного газа и конденсированных углеводородов после рекуперации их холода потребителю, в качестве ингибитора гидратообразования используют раствор из аммиака и газа, газ охлаждают в испарителе хладагентом - аммиаком, регенерированным десорбцией из смеси использованного ингибитора и раствора, получаемого в процессе абсорбции из десорбционной воды и аммиака после испарителя, причем смесь на десорбцию подают насосом, регенерацию основного компонента ингибитора и хладагента - аммиака выполняют совместно, рекуперацию холода подготовленного газа дополнительно производят при отводе тепловой энергии в процессе абсорбции аммиака водой, излишки воды после десорбции используют для технологических нужд промысла, потери аммиака с подготавливаемым газом восполняют непосредственно его синтезом из азота и водорода на промысле или подводом извне.

Изобретение относится к устройствам для сжатия многокомпонентных газов, в частности попутного нефтяного газа, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к обработке углеводородного газа с использованием низкотемпературного процесса, и может быть использовано в процессах промысловой подготовки к транспорту конденсатсодержащего пластового газа.

Изобретение относится к технике и технологии низкотемпературной переработки газа и может быть использовано на газоперерабатывающих заводах и заводах сжиженного природного газа.

Изобретение относится к способам подготовки газа путем низкотемпературной конденсации и может быть использовано в газовой промышленности для промысловой подготовки скважинной продукции газоконденсатных месторождений.

Изобретение относится к установкам комплексной подготовки природного газа к транспорту методом низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности.

Изобретение относится к устройствам для подготовки природного газа путем низкотемпературной сепарации и может быть использовано в нефтегазовой промышленности. Предложено два варианта устройства.

Изобретение относится к установкам низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности для промысловой подготовки скважинной продукции газоконденсатных месторождений.

Изобретение относится к способам конденсации смеси паров, содержащей пары нефтепродуктов и воды, и может быть использовано в системах очистки парогазовых потоков с выделением из них паров воды и рекуперации легколетучих фракций нефтепродуктов на объектах, связанных с их добычей, переработкой и хранением.

Изобретение относится к промысловой подготовке природного газа и может найти применение в газовой промышленности. Предложено четыре варианта установки, состоящей из блоков входной сепарации, подготовки газа, стабилизации конденсата и каталитической переработки.

Изобретение относится к прямоточному сепаратору для отделения дисперсных частиц от газа, содержащему снабженный фланцами корпус с входными и выходными отверстиями, отверстия для отвода жидкости.

Изобретение относится к способам очистки запыленного воздуха с высоким содержанием взвешенных частиц и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для отделения капельной, аэрозольной и парообразной жидкости из газожидкостного потока, и может быть использовано в системе топливного газа газотурбинных двигателей и газовых магистралях.

Сепаратор // 2392032
Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве сепарационного устройства при достижении необходимого технологического процесса разделения газожидкостного потока на компоненты.

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей, в частности к устройствам, предназначенным для очистки от загрязнений воздуха, используемого для наддува подшипниковых опор газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.

Изобретение относится к устройствам для отделения капельных, аэрозольных и парообразных фаз жидкости из газового потока. .

Изобретение относится к очистке газов от взвешенных твердых мелкодисперсных частиц и может быть использовано в цветной и черной металлургии, химической промышленности, промышленности производства строительных материалов.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного или нефтяного газа, а также в качестве смесителей жидких, газовых или газожидкостных потоков, в качестве сепарационных устройств, контактных элементов, и может найти применение в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности.

Изобретение относится к способам компримирования газа и может быть использовано в различных отраслях промышленности для компримирования многокомпонентных газов, содержащих пары тяжелых компонентов. Предложен способ, который включает сжатие газа в смеси с газом выветривания, охлаждение компрессата за счет нагрева флегмы в условиях ее стабилизации и последующее его охлаждение в условиях дефлегмации с получением сжатого газа и флегмы, которую стабилизируют за счет нагрева компрессатом с получением конденсата, который подвергают выветриванию при пониженном давлении с получением газа выветривания. Техническим результатом является увеличение выхода сжатого газа и снижение давления насыщенных паров конденсата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх