Установка подготовки попутного нефтяного газа с получением пропан-бутановой фракции (варианты)

Изобретение относится к способам промысловой подготовки углеводородных газов и может быть использовано в нефтяной промышленности для переработки попутного нефтяного газа. Предложено четыре варианта установки, включающей две компрессорные станции, рекуперативный теплообменник, два сепаратора, трехфазный сепаратор, дефлегматор с внешним источником холода, а также редуцирующие устройства. В вариантах 3 и 4 верхняя часть дефлегматора оборудована тепломассообменной секцией. При работе первого варианта установки ПНГ первых ступеней сепарации сжимают с помощью первой ступени первой компрессорной станции, смешивают с газом сепарации и газом стабилизации, сжимают с помощью второй ступени первой компрессорной станции, охлаждают в теплообменнике и разделяют в первом сепараторе на остаток и газ, который совместно с ингибитором гидратообразования подают в низ дефлегматора, верх которого охлаждают хладагентом, подаваемым из источника холода. С верха дефлегматора выводят газ дефлегмации, нагревают его в теплообменнике и выводят в качестве СОГ, а с низа дефлегматора выводят флегму. ПНГ концевой сепарационной установки сжимают во второй компрессорной станции и разделяют во втором сепараторе на газ и остаток, подаваемый с помощью насоса в трехфазный сепаратор после смешения с редуцированным остатком сепарации. Из трехфазного сепаратора выводят отработанный ингибитор гидратообразования и нестабильный углеводородный конденсат, который после смешения с редуцированной флегмой направляют в отпарную колонну, с низа которой выводят ПБФ, а с верха - отходящий газ, который смешивают с газом, выводимым из сепаратора, и получают газ стабилизации. Технический результат - снижение энергозатрат. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способам промысловой подготовки углеводородных газов и может быть использовано в нефтяной промышленности для переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) с получением пропан-бутановой фракции (ПБФ) и сухого отбензиненного газа (СОГ).

Известен способ подготовки углеводородного газа [RU 2524790, опубл. 10.08.2014 г., МПК F25J3/00], осуществляемый на установке, включающей компрессор, отпарную колонну с линией вывода конденсата, нагреваемую сжатым газом, дефлегматор с линией вывода подготовленного газа, охлаждаемый с помощью стороннего источника холода, соединенные линиями подачи нестабильного конденсата и смеси охлажденного сжатого газа с газом стабилизации.

Недостатками известных способа и установки являются низкий выход и низкое качество подготовленного газа из-за высокого содержания в нем тяжелых компонентов газа и низкое качество из-за высокого содержания в нем легких компонентов газа.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению способ подготовки попутного нефтяного газа [RU 2593571, опубл. 10.08.2016 г., МПК F25J3/06], осуществляемый на установке, включающей компрессорную станцию первой ступени, оснащенную оборудованием для охлаждения сжатого газа в условиях дефлегмации (дефлегматор с внешним источником холода) и стабилизации флегмы (устройство для стабилизации) за счет нагрева сжатым газом, соединенную линией подачи стабилизированной флегмы, оснащенной редуцирующим устройством, с сепаратором, соединенным с линией подачи ПНГ линией подачи газа выветривания (газа сепарации) и оборудованным линией вывода ШФЛУ (остатка сепарации). Компрессорная станция первой ступени соединена линией подачи сжатого газа с компрессорной станцией второй ступени, оснащенной оборудованием для охлаждения сжатого газа в условиях дефлегмации (дефлегматор с внешним источником холода), а также линиями вывода ПБФ и подготовленного газа (СОГ). Перед компрессорными станциям могут быть расположены блоки осушки и/или очистки газа от сероводорода и меркаптанов.

Недостатками данных способа и установки являются большие энергозатраты на сжатие ПНГ из-за подачи его на подготовку одним потоком (ПНГ, получаемый на разных ступенях подготовки нефти имеет разный состав, температуру и давление) и на охлаждение сжатого газа из-за отсутствия системы рекуперации холода СОГ.

Задача изобретения - снижение энергозатрат.

Техническим результатом во всех предложенных вариантах установки является снижение энергозатрат на сжатие ПНГ путем раздельной установки компрессорных станций на двух потоках (линиях подачи) ПНГ: линии подачи ПНГ с первых ступеней сепарации установки подготовки нефти и ПНГ из концевой сепарационной установки (КСУ), а также снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа за счет оснащения установки системой рекуперации холода СОГ.

Предложено четыре варианты установки, отличающихся аппаратурным оформлением системы рекуперации холода СОГ, которая во всех вариантах включает рекуперативный теплообменник, а в третьем и четвертом вариантах дополнительно включает тепломассообменную секцию дефлегматора.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известной установке, включающей компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, особенностью является то, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ - на которых расположены первая, двухступенчатая компрессорная станция, и вторая компрессорная станция, соответственно, при этом между первой и второй ступенями первой компрессорной станции расположены примыкания линии подачи газа стабилизации и газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а после второй ступени - рекуперативный теплообменник и первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположен дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией подачи газа дефлегмации, на которой расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с насосом, после которого расположено примыкание линии подачи редуцированного остатка из первого сепаратора, трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода отработанного ингибитора гидратообразования и линией вывода нестабильного углеводородного конденсата, на которой расположены примыкание линии подачи редуцированной флегмы и отпарная колонна с обогреваемой нижней частью, оснащенная линией вывода ПБФ и линией вывода отходящего газа, которая соединена с линией вывода газа из трехфазного сепаратора, образуя линию подачи газа стабилизации.

Второй и четвертый варианты отличаются размещением рекуперативного теплообменника после первого сепаратора. Третий и четвертый варианты отличаются оснащением верхней части дефлегматора тепломассообменной секцией, расположенной на линии редуцированного газа дефлегмации.

В качестве пропан-бутановой фракции могут быть получены пропан-бутан автомобильный или пропан-бутан технический по ГОСТ 52087-2018. Оптимальное место подачи ингибитора гидратообразования по высоте дефлегматора зависит от летучести применяемого ингибитора и температуры на верху дефлегматора и определяется в каждом конкретном случае, исходя из минимизации расхода ингибитора. Перед рекуперационным теплообменником при необходимости может быть расположена дополнительная линия подачи ингибитора гидратообразования. При подготовке сернистого газа после сепаратора, в области максимального давления газа, может быть размещен блок очистки газа, например, с оборудованием для абсорбционной очистки от сероводорода селективными абсорбентами, известными из уровня техники. Компрессорная станция включает компрессоры и вспомогательные системы сепарации и охлаждения. В качестве внешнего источника холода установлена, например, холодильная машина. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Снижение энергозатрат на сжатие ПНГ достигается путем установки компрессорных станций на двух потоках (линиях подачи) ПНГ: линии подачи ПНГ с первых ступеней сепарации установки подготовки нефти с давлением 0,45-0,55 МПа и ПНГ из КСУ с давлением 0,0-0,005 МПа, за счет сжатия части газа - ПНГ из КСУ - только до промежуточного давления, а также за счет возможности оптимизации исполнения компрессорного оборудования для сжатия газов с разными начальными давлениями.

Снижение энергозатрат на охлаждение сжатого газа достигается за счет оснащения установки системой рекуперации холода СОГ, что позволяет выводить с установки СОГ с более высокой температурой, возвращая соответствующее количество холода в технологический процесс и за счет этого соответственно уменьшить мощность стороннего источника холода (холодильной машины).

Предлагаемая установка во всех вариантах включает первую компрессорную станцию со ступенями 1 и 2, вторую компрессорную станцию 3, рекуперативный теплообменник 4, сепараторы 5 и 6, трехфазный сепаратор 7, насос 8, дефлегматор 9 с внешним источником холода 10, отпарную колонну 11 и редуцирующие устройства 12 и 13. В вариантах 3 и 4 верхняя часть дефлегматора оборудована тепломассообменной секцией 14, а на линии подачи газа дефлегмации установлено редуцирующее устройство 15. Блок очистки газа 16 (показан пунктиром) может быть установлен при подготовке сернистого ПНГ.

При работе первого варианта установки (фиг 1) ПНГ первых ступеней сепарации, подаваемый по линии 17, сжимают с помощью ступени 1 первой компрессорной, смешивают с газом сепарации, подаваемым по линии 18, и газом стабилизации, подаваемым по линии 19, сжимают с помощью ступени 2 первой компрессорной, охлаждают в теплообменнике 4 и разделяют в сепараторе 5 на остаток, выводимый по линии 20, и газ, который совместно с ингибитором гидратообразования, вводимым по линии 21, по линии 22 подают в низ дефлегматора 9, верх которого охлаждают хладоагентом, подаваемым из источника холода 10. С верха дефлегматора 9 по линии 23 выводят газ дефлегмации, нагревают его в теплообменнике 4 и выводят по линии 24 в качестве СОГ, а с низа дефлегматора 9 по линии 25 выводят флегму. ПНГ КСУ, подаваемый по линии 26, сжимают в компрессорной 3 и разделяют в сепараторе 6 на газ, выводимый по линии 18, и остаток, подаваемый по линии 27 с помощью насоса 8 в сепаратор 7 после смешения с редуцированным в устройстве 12 остатком сепарации, подаваемым по линии 20. Из сепаратора 7 по линии 28 выводят отработанный ингибитор гидратообразования, а по линии 29 - нестабильный углеводородный конденсат, который после смешения с редуцированной в устройстве 13 флегмой, подаваемой по линии 25, направляют в колонну 11, с низа которой по линии 30 выводят ПБФ, а с верха по линии 31 - отходящий газ, который смешивают с газом, выводимым из сепаратора 7 по линии 32, и в качестве газа стабилизации подают по линии 18 в линию 17. При необходимости газ стабилизации может быть подан на смешение с газом ПНГ, подаваемым по линии 17, до сжатия в компрессорной 1 (показано пунктиром).

Работа второго (фиг 2) и четвертого (фиг 4) вариантов установки отличаются охлаждением в теплообменнике 4 газа сепарации после сепаратора 5. Работа третьего (фиг 3) и четвертого вариантов установки отличаются дополнительным охлаждением верхней части дефлегматора 9 с помощью тепломассообменной секции 14, расположенной на линии подачи газа дефлегмации, редуцированного с помощью устройства 15.

Таким образом предлагаемая установка позволяет снизить энергозатраты и может быть использована в промышленности.

1. Установка подготовки попутного нефтяного газа с получением пропан-бутановой фракции, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи попутного нефтяного газа ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ концевой сепарационной установки КСУ, - на которых расположены первая двухступенчатая компрессорная станция и вторая компрессорная станция, соответственно, при этом между первой и второй ступенями первой компрессорной станции расположены примыкания линии подачи газа стабилизации и газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а после второй ступени - рекуперативный теплообменник и первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположен дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией подачи газа дефлегмации, на которой расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода сухого отбензиненного газа СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с насосом, после которого расположено примыкание линии подачи редуцированного остатка из первого сепаратора, трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода отработанного ингибитора гидратообразования и линией вывода нестабильного углеводородного конденсата, на которой расположены примыкание линии подачи редуцированной флегмы и отпарная колонна с обогреваемой нижней частью, оснащенная линией вывода пропан-бутановой фракции ПБФ и линией вывода отходящего газа, которая соединена с линией вывода газа из трехфазного сепаратора, образуя линию подачи газа стабилизации.

2. Установка подготовки попутного нефтяного газа с получением пропан-бутановой фракции, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ, на которых расположены первая и вторая компрессорные станции, соответственно, при этом между первой и второй ступенями первой компрессорной станции расположены примыкания линий подачи газа стабилизации и газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а после второй ступени - первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположены рекуперативный теплообменник и дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией вывода газа дефлегмации, на которой расположен рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с насосом, после которого расположено примыкание линии подачи редуцированного остатка из первого сепаратора, трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода отработанного ингибитора гидратообразования и линией вывода нестабильного углеводородного конденсата, на которой расположены примыкание линии подачи редуцированной флегмы и отпарная колонна с обогреваемой нижней частью, оснащенная линией вывода ПБФ и линией вывода отходящего газа, которая соединена с линией вывода газа из трехфазного сепаратора, образуя линию подачи газа стабилизации.

3. Установка подготовки попутного нефтяного газа с получением пропан-бутановой фракции, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ, на которых расположены первая и вторая компрессорные станции, соответственно, при этом между первой и второй ступенями первой компрессорной станции расположены примыкания линий подачи газа стабилизации и газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а после второй ступени - рекуперативный теплообменник и первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположен дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией вывода газа дефлегмации с редуцирующим устройством, на которой расположены тепломассообменная секция, размещенная в верхней части дефлегматора, и рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с насосом, после которого расположено примыкание линии подачи редуцированного остатка из первого сепаратора, трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода отработанного ингибитора гидратообразования и линией вывода нестабильного углеводородного конденсата, на которой расположены примыкание линии подачи редуцированной флегмы и отпарная колонна с обогреваемой нижней частью, оснащенная линией вывода ПБФ и линией вывода отходящего газа, которая соединена с линией вывода газа из трехфазного сепаратора, образуя линию подачи газа стабилизации.

4. Установка подготовки попутного нефтяного газа с получением пропан-бутановой фракции, включающая компрессорную станцию, дефлегматор с внешним источником холода, устройство для стабилизации, сепаратор с линиями вывода газа и остатка, отличающаяся тем, что установка оснащена двумя линиями подачи ПНГ - ПНГ первых ступеней сепарации и ПНГ КСУ, на которых расположены первая и вторая компрессорные станции, соответственно, при этом между первой и второй ступенями первой компрессорной станции расположены примыкания линий подачи газа стабилизации и газа сепарации из второго сепаратора, расположенного после второй компрессорной станции, а после второй ступени - первый сепаратор, оснащенный линией вывода остатка с редуцирующим устройством и линией подачи газа, на которой расположены рекуперативный теплообменник и дефлегматор с внешним источником холода, оснащенный линией ввода ингибитора гидратообразования, линией вывода флегмы с редуцирующим устройством и линией вывода газа дефлегмации с редуцирующим устройством, на которой расположены тепломассообменная секция, размещенная в верхней части дефлегматора, и рекуперативный теплообменник, оснащенный линией вывода СОГ, кроме того, второй сепаратор оснащен линией вывода остатка с насосом, после которого расположено примыкание линии подачи редуцированного остатка из первого сепаратора, трехфазный сепаратор в качестве устройства для стабилизации, оснащенный линией вывода отработанного ингибитора гидратообразования и линией вывода нестабильного углеводородного конденсата, на которой расположены примыкание линии подачи редуцированной флегмы и отпарная колонна с обогреваемой нижней частью, оснащенная линией вывода ПБФ и линией вывода отходящего газа, которая соединена с линией вывода газа из трехфазного сепаратора, образуя линию подачи газа стабилизации.