Установка для выделения углеводородов из газовой смеси

Авторы патента:

C10G5/00 - Извлечение жидких углеводородных смесей из газов, например из природного газа

C07C7/00 - Очистка; разделение; стабилизация; использование добавок (обработка газообразных смесей неопределенного состава, полученных крекингом углеводородных масел C10G 70/00)

Владельцы патента RU 2733711:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к оборудованию для разделения газообразных смесей. Описана установка для выделения углеводородов из газовой смеси, включающая расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также холодильную машину и редуцирующие устройства, в которой фракционирующая колонна оснащена верхней и нижней тепломассообменными секциями в укрепляющей части и нагревателем в отгонной части, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, низ колонны оснащен линией вывода фракции углеводородов C₁₊, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство и рекуперативный теплообменник, а верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, верхняя тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник, при этом нижняя тепломассообменная секция соединена с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладагента. Технический результат – упрощение установки и повышение выхода товарного газа. 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для разделения газообразных смесей углеводородов с неконденсируемыми газами и может быть использовано в газовой промышленности для подготовки низкокалорийного природного газа, а также для разделения промышленных газовых смесей.

Известна установка низкотемпературного разделения газа [RU 77949, опубл. 05.07.2017 г., МПК F25J 3/00], состоящая из блока предварительного охлаждения газа, включающего последовательно установленные теплообменник, пропановый холодильник и сепаратор первой ступени, блока конденсации и охлаждения газа, включающего теплообменники, сепараторы второй и третьей ступени, отпарные колонны и турбодетандерный агрегат, блока выделения этана и широкой фракции легких углеводородов, включающего деметанизатор, деэтанизатор, теплообменники и блока получения гелиевого концентрата.

Недостатком известной установки является сложность и большие капитальные затраты.

Наиболее близки к предлагаемому изобретению способ переработки природного газа с извлечением С₂₊ и установка для его осуществления [RU 2614947, опубл. 31.03.2017 г., МПК F25J 3/00], которая содержит семь рекуперативных теплообменников, три фракционирующих колонны (деметанизатор, колонну предварительного концентрирования гелия и колонну выделения гелиевого концентрата) со вспомогательным оборудованием, два низкотемпературных сепаратора, турбодетандерный агрегат, насос, шесть дросселей (редуцирующих устройств) и холодильную машину для охлаждения верха колонны выделения гелиевого концентрата, при этом первый рекуперативный теплообменник, первый сепаратор и деметанизатор расположены на трубопроводе (линии) сырьевого газа.

Недостатками данной установки являются сложность (более 20 единиц оборудования), а также низкая степень извлечения углеводородов (на установке получают только 72% товарного газа высокого и низкого давления с содержанием метана 97,9%) из-за низкой температуры отбираемой метановой фракции (минус 111°С при 2,0 МПа в сепараторе), что имеет следствием высокое содержание азота как в самой метановой фракции, так и в газе среднего давления, получаемом при ее испарении, который из-за этого имеет низкую калорийность и не соответствует требованиям норм на топливный газ.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение установки и увеличение выхода фракции углеводородов C₁₊ в виде товарного газа.

Техническим результатом является упрощение установки за счет кратного снижения количества оборудования и повышение выхода товарного газа за счет вывода фракции углеводородов C₁₊с низа фракционирующей колонны при повышенной (и регулируемой) температуре, гарантирующей ее соответствие требованиям норм по калорийности топливного газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также холодильную машину и редуцирующие устройства, особенность заключается в том, что фракционирующая колонна оснащена верхней и нижней тепломассообменными секциями в укрепляющей части и нагревателем в отгонной части, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, низ колонны оснащен линией вывода фракции углеводородов C₁₊, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство и рекуперативный теплообменник, а верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, верхняя тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник, при этом нижняя тепломассообменная секция соединена с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладоагента.

Холодильная машина может быть выполнена компрессионной и, например, с многокомпонентным хладоагентом. Рекуперативный теплообменник выполнен многопоточным и может быть соединен с дополнительной холодильной машиной. Фракционирующая колонна выполнена, например, в виде пленочной колонны. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде редуцирующего вентиля, газодинамического устройства или детандера. При выполнении по меньшей мере одного из редуцирующих устройств в виде детандера, он может быть соединен с посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств с компрессором имеющейся холодильной машины. Также детандер(ы) может(гут) быть соединен(ы) с компрессором дополнительной холодильной машины, соединенной с рекуперативным теплообменником, или оснащенной испарителем, расположенным на линии вывода из колонны фракции углеводородов C₁₊или на линии вывода смеси неконденсируемых газов. В качестве остальных элементов установки могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Сокращение количества оборудования с более, чем 20, до пяти единиц упрощает установку. Оснащение укрепляющей части фракционирующей колонны тепломассообменными секциями, охлаждаемыми технологическим потоком и хладоагентом, поступающим из холодильной машины, позволяет поддерживать температуру верха колонны на уровне, обеспечивающем заданную степень потерь метана со смесью неконденсируемых газов, что позволяет вырабатывать товарный газ с высоким выходом. Оснащение отгонной части фракционирующей колонны нагревателем, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, позволяет нагреть сырьевым газом, без подвода внешнего тепла, выводимую из низа колонны фракцию углеводородов C₁₊до температуры, достаточной для отпарки азота и других более легких газов, и получить товарный газ нормативной (заданной) калорийности.

Установка показана на чертеже и включает рекуперативный теплообменник 1, полную фракционирующую колонну 2 с верхней и нижней тепломассообменными секциями в укрепляющей части и с нагревателем в отгонной части, а также холодильную машину 3 и два редуцирующих устройства 4 и 5.

При работе установки по осушенный и очищенный от кислых компонентов сырьевой газ, содержащий 10% об. углеводородов C₁₊, поступающий по линии 6 с давлением 2-3 МПа, разделяют на два потока, первый поток по байпасной линии 7 направляют в качестве теплоносителя в нагреватель колонны 2, затем смешивают со вторым потоком, предварительно охлажденным в теплообменнике 1 и с температурой минус 145 - минус 150°С (в зависимости от состава сырьевого газа) подают в среднюю часть колонны 2. С низа колонны 2 по линии 8 выводят фракцию углеводородов C₁₊, содержащую не более 5% мол. азота, редуцируют ее с помощью устройства 5, например, редуцирующего вентиля, до давления потребления (например, 0,2-1,2 МПа), нагревают в теплообменнике 1 и выводят в качестве товарного газа с низшей теплотой сгорания не менее 31,8 МДж/м³ или сырья для дальнейшей переработки. С верха колонны 2 по линии 9 выводят смесь неконденсируемых газов (например, азота, водорода и инертных газов), содержащую, преимущественно не более 1% об. метана, редуцируют ее с помощью устройства 4, например, редуцирующего вентиля, до 0,1-2,0 МПа и подают в качестве хладоагента в верхнюю часть верхней тепломассообменной секции, из нижней части которой выводят частично нагретую газовую смесь, нагревают ее в теплообменнике 1 и выводят в качестве отходящего газа или сырья для дальнейшей переработки. Нижнюю тепломассообменную секцию колонны 2 охлаждают с помощью холодильной машины 3, вводя/выводя хладоагент по линиям 10.

Таким образом, предлагаемая установка проще, позволяет увеличить выход фракции углеводородов C₁₊в виде товарного газа и может найти применение в газовой промышленности.

Установка для выделения углеводородов из газовой смеси, включающая расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также холодильную машину и редуцирующие устройства, отличающаяся тем, что фракционирующая колонна оснащена верхней и нижней тепломассообменными секциями в укрепляющей части и нагревателем в отгонной части, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, низ колонны оснащен линией вывода фракции углеводородов C₁₊, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство и рекуперативный теплообменник, а верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, верхняя тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник, при этом нижняя тепломассообменная секция соединена с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладагента.

Изобретение относится к оборудованию для разделения газообразных смесей. Описана установка выделения углеводородов из газовой смеси, включающая расположенные на линии сырьевого газа рекуперативный теплообменник и фракционирующую колонну, а также редуцирующие устройства, в которой фракционирующая колонна оснащена тепломассообменной секцией в укрепляющей части и нагревателем в отгонной части, который расположен на байпасной линии рекуперативного теплообменника, низ колонны оснащен линией вывода фракции углеводородов С1+, на которой расположены редуцирующее устройство и рекуперативный теплообменник, а верх колонны оснащен линией вывода смеси неконденсируемых газов, на которой последовательно расположены редуцирующее устройство, тепломассообменная секция и рекуперативный теплообменник.

Процесс гидроочистки или гидроконверсии с использованием отпарной колонны и барабана-сепаратора низкого давления на участке фракционирования // 2726528

Настоящее изобретение относится к процессу и установке для гидроочистки или гидроконверсии газойлей, вакуумных дистиллятов, атмосферных или вакуумных остатков или потока, выходящего из ячейки синтеза Фишера-Тропша.

Установка подготовки тяжелых углеводородных газов селективной паровой конверсией // 2723995

Изобретение относится к установкам подготовки тяжелого углеводородного газа, например попутного нефтяного газа (ПНГ), паровой конверсией к транспорту или использованию и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Способ реконструкции установки нтс с целью исключения образования факельных газов (варианты) // 2714486

Изобретение относится к способам реконструкции действующих установок низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности. Предложено два варианта способа реконструкции: первый вариант относится к способу реконструкции установки НТС с целью исключения образования факельных газов, включающий установку дефлегматора, охлаждаемого противоточно подаваемым в его тепломассообменную секцию газом, отличающийся тем, что дефлегматор устанавливают после узла редуцирования взамен низкотемпературного сепаратора и оснащают редуцирующим устройством, расположенным на линии подачи в его тепломассообменную секцию смеси газа дефлегмации из верха дефлегматора и отходящего газа из верха контактной секции, а перед блоком дегазации конденсата размещают тепломассообменный аппарат с горизонтальной отпарной и вертикальной контактной секциями, в котором отпарная секция имеет поверхность раздела фаз, образующую паровое пространство и пространство для жидкости с горизонтальным трубным пучком, входная и выходная части которого соединены с линией подачи газа входной сепарации до и после узла рекуперации, соответственно, при этом низ пространства для жидкости со стороны входной части трубного пучка соединен с блоком дегазации конденсата линией подачи отпаренного продукта, а верх парового пространства со стороны выходной части трубного пучка соединен с нижней частью контактной секции, которая соединена также с входным сепаратором и дефлегматором линиями подачи углеводородных конденсатов, кроме того, линию вывода газов из блока дегазации конденсата оборудуют компрессором и соединяют с линией вывода подготовленного газа с установки после узла рекуперации; второй способ отличается установкой дефлегматора с редуцирующим устройством, охлаждаемого газом низкотемпературной сепарации, между узлом редуцирования и низкотемпературным сепаратором, а также его соединением с контактной секцией линией подачи конденсата.

Растворитель на основе тяжелых углеводородов // 2714310

Предложен растворитель на основе тяжелых углеводородов, являющихся отходами производства сжиженного природного газа, полученный в процессе переработки природного газа в сжиженный природный газ, состоящий из компонентов исходного природного газа, при этом растворитель имеет следующем состав, мас.

Газоперерабатывающий и газохимический комплекс // 2710228

Газоперерабатывающий и газохимический комплекс относится к области переработки природных углеводородных газов с повышенным содержанием азота и может быть использован в газовой промышленности в условиях ее интенсивного развития.

Установка нтдр для комплексной безотходной промысловой подготовки газа (варианты) // 2699913

Изобретение относится к установкам низкотемпературной дефлегмации с ректификацией НТДР и может быть использовано в газовой промышленности для промысловой подготовки природного газа.

Установка комплексной подготовки углеводородного конденсата // 2696983

Изобретение относится к установке подготовки углеводородного конденсата, может быть использовано в отраслях промышленности на объектах подготовки, транспорта и переработки углеводородного сырья.

Способ удаления азота из обогащенной углеводородом фракции // 2690508

Изобретение относится к способу получения сжиженного углеводородного газа с низким содержанием азота. Способ получения сжиженной обогащенной углеводородом фракции (фракции продукта) с содержанием азота ≤ 1 мол.% осуществляют следующим образом.

Способ модернизации установки низкотемпературной сепарации газа // 2683091

Изобретение относится к способам модернизации установок низкотемпературной сепарации природного газа и может быть использовано в газовой промышленности. Предложен способ модернизации установки низкотемпературной сепарации газа, который заключается в установке на линии подачи газа входной сепарации в узел редуцирования дефлегматора, верхняя и нижняя части которого соединены с линией подачи газа низкотемпературной сепарации, а линия вывода флегмы соединена с линией подачи конденсата входной сепарации.

Установка выделения углеводородов из газовой смеси (варианты) // 2733710