RU2630202C1 - Способ извлечения фракции С2+ из сырого газа и установка для его осуществления - Google Patents

Способ извлечения фракции С2+ из сырого газа и установка для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2630202C1
RU2630202C1 RU2016138730A RU2016138730A RU2630202C1 RU 2630202 C1 RU2630202 C1 RU 2630202C1 RU 2016138730 A RU2016138730 A RU 2016138730A RU 2016138730 A RU2016138730 A RU 2016138730A RU 2630202 C1 RU2630202 C1 RU 2630202C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
column
demethanizer
fraction
stream
Prior art date
Application number
RU2016138730A
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Владимирович Мамаев
Сергей Алексеевич Сиротин
Дмитрий Петрович Копша
Анастасия Вячеславовна Оскирко
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Газпром"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Газпром" filed Critical Публичное акционерное общество "Газпром"
Priority to RU2016138730A priority Critical patent/RU2630202C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2630202C1 publication Critical patent/RU2630202C1/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0238—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/76—Refluxing the column with condensed overhead gas being cycled in a quasi-closed loop refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/32—Compression of the product stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к газохимической промышленности. Техническим результатом является повышение эффективности предлагаемой технологии за счет упрощения схемы переработки газа и снижения капитальных и энергетических затрат без ухудшения качества получаемой продукции. Предлагаемый способ позволяет извлечь из природного газа товарный газ и фракцию С2+ путем низкотемпературной сепарации, ректификации и теплообмена. Установка для извлечения фракции С2+ из сырого газа содержит колонну-деметанизатор, оснащенную кипятильником и тарелками, пять рекуперативных теплообменников, низкотемпературный сепаратор, три турбокомпрессора, два турбодетандерных агрегата, каждый из которых включает турбодетандер и турбокомпрессор, установленный на одном валу с турбодетандером, дроссель, аппарат воздушного охлаждения, секцию пропанового охлаждения и соединительные трубопроводы. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Description

Группа изобретений относится к газохимической промышленности и может использоваться при переработке газа, в частности, для выделения из природного газа метана и жидкой фракции легких углеводородов (С2+).
Известен способ подготовки к транспортированию смеси углеводородов (патент РФ №2297573, F17D 1/02, опубл. 20.04.2007), в котором смесь предварительно разделяют на метановую фракцию C1 с последующей подачей ее в газопровод и фракцию углеводородов С2+, которую перед подачей в трубопровод стабилизируют путем перевода в жидкое состояние посредством предварительного охлаждения до температуры не выше 16°C и подают в продуктопровод, поддерживая давление в начале трубопровода не ниже 3,2 МПа. При этом создают оптимальные условия - максимальную температуру и минимальное начальное давление подготовленной жидкой смеси углеводородов, что исключает образование двухфазной смеси в трубопроводе при ее дальнейшей транспортировке.
Указанный способ обеспечивает возможность транспортирования фракции С2+ с высоким содержанием этана (до 40 мас. %) в однофазном (жидком) состоянии, при этом охлаждение всего потока сырьевого газа с помощью пропанового холодильника усложняет процесс переработки газа и увеличивает энергетические затраты, а необходимость стабилизации фракции С2+ перед подачей в трубопровод требует использования дополнительного оборудования (воздушного холодильника и пропанового испарителя) и приводит к увеличению капитальных и энергетических затрат.
Известен наиболее близкий к предлагаемому способ разделения природного газа (прототип) (патент US 4,487,499, F25J 3/02, опубл. 18.08.1987), включающий: (а) понижение температуры потока сырьевого газа; (b) подачу потока газа в сепаратор высокого давления для разделения потока сырьевого газа на поток преимущественно газа и преимущественно жидкостной поток; (с) понижение давления упомянутого потока газа; (d) подачу газового потока в верхнюю часть колонны-деметанизатора; (е) понижение давления указанного потока жидкости; (f) подачу указанного потока жидкости под давлением в колонну-деметанизатор на уровне ниже указанного газового потока; (g) отведение холодного газового потока с верха колонны-деметанизатора, причем указанный газовый поток содержит в основном метан; (h) пропускание полученного газового потока через, по меньшей мере, один теплообменник для повышения температуры полученного газового потока; (i) сжатие полученного газового потока до более высокого давления; (j) отбор части полученного газового потока высокого давления; (k) понижение температуры полученного газового потока высокого давления; (l) снижение давления полученного газового потока высокого давления для перевода в жидкое состояние; (m) подачу охлажденного потока жидкости в качестве флегмы в верхнюю часть колонны-деметанизатора, при этом добавление указанного потока изменяет существующее в верхней части химическое равновесие колонны-деметанизатора, тем самым повышая разделение входящего потока в колонне-деметанизаторе; (n) отвод жидкого продукта из нижней части колонны-деметанизатора. Известный способ обеспечивает 100%-ное разделение потока природного газа с использованием ректификационной колонны. Однако охлаждение общего потока сырьевого газа перед секцией низкотемпературной сепарации с помощью дополнительного теплообменного оборудования приводит к увеличению энергозатрат, т.е. к снижению энергоэффективности данной технологии. Кроме того, в известном решении поток газа, предназначенный для орошения колонны-деметанизатора, отбирают из всего потока полученного товарного газа, прошедшего все этапы компримирования и охлаждения, что приводит к увеличению энергозатрат, в то время как в предлагаемом способе поток, необходимый для орошения, отбирают на промежуточной стадии компримирования товарного газа, что позволяет снизить энергозатраты на последующее компримирование и охлаждение потока товарного газа, выводимого с установки.
Известна установка низкотемпературного разделения газа (патент РФ №128924, F25J 3/02, опубл. 10.06.2013), включающая трубопровод подачи сырья, узел охлаждения и сепарации газа, соединенный с входами для подачи сырья первой фракционирующей колонны, снабженной выходом отбензиненного газа и входом для подачи орошения в верхней части и выходом жидкой фазы в нижней части, соединенным с входом для подачи орошения второй фракционирующей колонны, снабженной входом для подачи сырья, выходом газовой фазы в верхней части и выходом фракции целевых углеводородов в нижней части. Также установка содержит компрессор, выход которого соединен с узлом охлаждения и сепарации газа и далее с входом для подачи орошения первой фракционирующей колонны. При этом выход газовой фазы второй фракционирующей колонны соединен с входом компрессора. Выход жидкой фазы первой фракционирующей колонны снабжен дополнительным отводом, соединенным через узел охлаждения и сепарации газа с входом для подачи сырья второй фракционирующей колонны. Недостатком данной установки является использование:
- внешнего пропанового цикла в блоке предварительного охлаждения газа и аппарата воздушного охлаждения потока фракции С2+, что приводит к усложнению схемы переработки и требует дополнительных энергетических затрат;
- двух колонн для выделения фракции целевых компонентов, что также требует дополнительного оборудования и увеличения капитальных и энергетических затрат.
Известно устройство для разделения газа, содержащего метан и этан, с использованием двух колонн, работающих под разным давлением (прототип) (патент РФ №2295680, F25J 3/02, опубл. 20.03.2007), содержащее, по меньшей мере, первую и вторую дистилляционные колонны, работающие под разным давлением. Вторая дистилляционная колонна образует поток из головной части и поток из нижней части. По меньшей мере, часть потока из головной части подают после компрессии и, по меньшей мере, частичного сжижения на ступень в головной части первой дистилляционной колонны. Первая дистилляционная колонна образует также из головной части третий поток из нижней части, при этом третий поток из головной части образует второй поток из головной части, полученный с помощью установки для дистилляции, а на нижнюю ступень первой дистилляционной колонны подают часть основного потока после дросселирования, а на промежуточную ступень подают, по меньшей мере, одну часть вторичного потока после дросселирования. Известная установка позволяет оптимизировать выход этана и пропана. Недостатком известной установки является:
- использование двух дистилляционных колонн разного давления для выделения фракции целевых компонентов, что приводит к увеличению капитальных и энергетических затрат;
- наличие криогенного теплообменного оборудования с замкнутым холодильным циклом для охлаждения всего потока сырьевого газа перед секцией низкотемпературной сепарации, что приводит к увеличению металлоемкости установки, а также увеличению капитальных и энергетических затрат;
- невысокая степень извлечения фракции С2+, в частности этана (93%).
Задачей, на решение которой направлена группа изобретений, является разработка энергоэффективного способа и устройства, позволяющих осуществлять низкотемпературное разделение природного газа с глубоким извлечением фракции С2+.
Техническим результатом, на достижение которого направлена группа изобретений, является повышение эффективности предлагаемой технологии за счет упрощения схемы переработки газа и снижения капитальных и энергетических затрат без ухудшения качества получаемой продукции.
Для достижения указанного технического результата в способе извлечения фракции С2+ из сырого газа поток подготовленного сырого газа охлаждают и делят на два подпотока, каждый из которых затем охлаждают, причем для охлаждения большего подпотока используют холод обратного потока товарного газа, а для охлаждения меньшего подпотока - холод отобранной из колонны-деметанизатора промежуточной фракции, которую затем возвращают в колонну-деметанизатор. Охлажденные подпотоки объединяют и последовательно охлаждают, при этом для охлаждения вначале используют холод обратного потока товарного газа, а затем - холод потока другой отобранной из колонны-деметанизатора промежуточной фракции, которую затем возвращают в колонну-деметанизатор. Объединенный поток охлажденного сырого газа направляют на низкотемпературную сепарацию. Отобранный из сепаратора газ расширяют в первом турбодетандерном агрегате и подают в верхнюю часть колонны-деметанизатора в качестве питания, а полученную после сепарации жидкую углеводородную фракцию дросселируют и также подают в среднюю часть колонны-деметанизатора в качестве питания. Полученную в колонне-деметанизаторе жидкую фракцию С2+ отводят с установки, а полученный товарный газ последовательно направляют обратным потоком на охлаждение сырого газа, затем последовательно компримируют и делят на два потока, больший из которых после последовательного компримирования отводят с установки, а меньший компримируют, затем последовательно охлаждают, расширяют во втором турбодетандерном агрегате и подают в колонну-деметанизатор в качестве орошения.
Установка для извлечения фракции С2+ из сырого газа содержит колонну-деметанизатор, оснащенную кипятильником и тарелками, пять рекуперативных теплообменников, низкотемпературный сепаратор, три турбокомпрессора, два турбодетандерных агрегата, каждый из которых включает турбодетандер и турбокомпрессор, установленный на одном валу с турбодетандером, дроссель, аппарат воздушного охлаждения, секцию пропанового охлаждения и соединительные трубопроводы. Трубопровод подачи сырого газа через кипятильник колонны-деметанизатора сообщен по большему подпотоку через первый теплообменник, а по меньшему подпотоку через второй теплообменник объединенным потоком охлажденного сырого газа через последовательно соединенные третий и четвертый теплообменники с сепаратором, который по потоку отсепарированного газа соединен через первый турбодетандерный агрегат с верхней частью колонны-деметанизатора, а по отсепарированной жидкости через дроссель - со средней частью колонны-деметанизатора. Выход для жидкости колонны-деметанизатора предназначен для вывода фракции С2+ с установки, а выход для газа обратным потоком товарного газа через последовательно соединенные пятый, третий и первый теплообменники соединен с первым турбодетандерным агрегатом. Первый турбодетандерный агрегат через первый турбокомпрессор соединен по большему потоку через второй турбодетандерный агрегат со вторым турбокомпрессором, выход которого предназначен для вывода товарного газа с установки, а по меньшему потоку - через последовательно соединенные третий турбокомпрессор, аппарат воздушного охлаждения, секцию пропанового охлаждения, пятый теплообменник и второй турбодетандерный агрегат - с верхней частью колонны-деметанизатора. Колонна-деметанизатор снабжена выходами для отбора холодных промежуточных фракций с двух тарелок и входами для возврата упомянутых фракций на те же тарелки, причем выход одной из тарелок через четвертый теплообменник, а выход другой тарелки через второй теплообменник соединены с входами соответствующих тарелок колонны-деметанизатора.
На чертеже представлена схема установки для осуществления предлагаемого способа извлечения фракции С2+ из сырого газа.
Установка содержит колонну-деметанизатор 1, оснащенную тарелками и кипятильником 2; первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6, пятый 11 рекуперативные теплообменники; низкотемпературный сепаратор 7; первый 12, второй 14, третий 15 турбокомпрессоры; первый турбодетандерный агрегат (ТДА), включающий турбодетандер 8 и турбокомпрессор 9, установленный на одном валу с турбодетандером 8; второй ТДА, включающий турбодетандер 18 и турбокомпрессор 13, установленный на одном валу с турбодетандером 18; дроссель 10; аппарат воздушного охлаждения (АВО) 16; секцию пропанового охлаждения 17, в которой пропан, используемый для охлаждения товарного газа и компенсации потерь холода в установке, циркулирует в замкнутом режиме; соединительные трубопроводы (на чертеже не показаны). Первый вход колонны-деметанизатора 1 предназначен для подачи сырого газа на охлаждение в кипятильнике 2. Первый выход колонны-деметанизатора 1 соединен с первым входом первого теплообменника 3 и параллельно соединен с первым входом второго теплообменника 4, при этом первые выходы каждого из упомянутых теплообменников подключены объединенным потоком охлажденного сырого газа через последовательно соединенные третий 5 и четвертый 6 теплообменники к входу сепаратора 7. Выход по газу сепаратора 7 соединен через турбодетандер 8 первого ТДА со вторым входом колонны-деметанизатора 1, а выход по жидкости соединен через дроссель 10 с третьим входом колонны-деметанизатора 1, выход по жидкости которой предназначен для вывода с установки жидкой фракции легких углеводородов С2+. Выход по газу колонны-деметанизатора 1 соединен последовательно через пятый 11, третий 5, первый 3 теплообменники и турбокомпрессор 9 первого ТДА с входом первого турбокомпрессора 12, выход которого по большему потоку товарного газа соединен через турбокомпрессор 13 второго ТДА с входом второго турбокомпрессора 14, выход которого предназначен для вывода товарного газа с установки. Выход первого турбокомпрессора 12 по меньшему потоку товарного газа соединен последовательно через третий турбокомпрессор 15 и АВО 16 с входом секции пропанового охлаждения 17, выход которой последовательно соединен через пятый теплообменник 11 и турбодетандер 18 второго ТДА с четвертым входом колонны-деметанизатора 1. Четвертый выход колонны-деметанизатора 1, предназначенный для отбора холодной промежуточной фракции с одной из тарелок, последовательно соединен через второй теплообменник 4 с пятым входом колонны-деметанизатора 1, предназначенным для возврата упомянутой фракции на ту же тарелку колонны-деметанизатора 1. Пятый выход колонны-деметанизатора 1, предназначенный для отбора холодной промежуточной фракции с другой тарелки, соединен через четвертый теплообменник 6 с шестым входом колонны-деметанизатора 1, предназначенным для возврата упомянутой фракции на ту же тарелку.
Секция пропанового охлаждения содержит низкотемпературный сепаратор, рекупертивный теплообменник, турбокомпрессор, АВО, дроссель (на чертеже не показаны).
Способ извлечения фракции С2+ из сырого газа осуществляют следующим образом.
Сырой газ, поступающий на переработку после адсорбционной очистки от CO2 и осушки до точки росы минус 70°C, охлаждают в кипятильнике 2 колонны-деметанизатора 1 до температуры 20-30°C, при этом используют полученное тепло для нагрева кубовой жидкости колонны-деметанизатора, и делят его на два подпотока:
- больший подпоток (70%) охлаждают в первом теплообменнике 3 до температуры минус 12°C, при этом для охлаждения используют холод обратного потока товарного газа;
- меньший подпоток (30%) охлаждают во втором теплообменнике 4 до температуры минус 11°C, при этом для охлаждения используют холод потока промежуточной фракции, отобранной с тарелки (с температурой минус 74°C) колонны-деметанизатора 1, который затем возвращают на ту же тарелку колонны-деметанизатора 1.
Охлажденные подпотоки объединяют и направляют в третий теплообменник 5, где объединенный поток сырого газа охлаждают до температуры минус 60°C (глубокое охлаждение), используя при этом холод обратного потока товарного газа, отобранного с верха колонны-деметанизатора 1, и направляют на охлаждение до температуры минус 62°C в четвертый теплообменник 6, в котором для охлаждения используют поток промежуточной фракции, отобранной с другой тарелки (с температурой минус 85°C) колонны-деметанизатора 1, который затем возвращают на ту же тарелку.
Охлажденный поток сырого газа из четвертого теплообменника 6 направляют на разделение в сепаратор 7.
Отсепарированный газ расширяют в турбодетандере 8 первого ТДА до давления ~3 МПа и с температурой минус 88°C и подают в качестве питания в верхнюю часть колонны-деметанизатора 1, при этом получаемую энергию расширения газа используют для работы турбокомпрессора 9, закрепленного на одном валу с турбодетандером 8.
Жидкую углеводородную фракцию, полученную в сепараторе 7, дросселируют (через дроссель 10) до давления ~3 МПа и с температурой минус 83°C подают в среднюю часть колонны-деметанизатора 1 в качестве питания. Уровень жидкости в сепараторе 7 поддерживают отбором жидкости через клапан регулятора уровня (на чертеже не показан).
Полученную в результате низкотемпературной ректификации в колонне-деметанизаторе 1 жидкую фракцию С2+ выводят с установки.
Товарный газ (метановую фракцию) с верха колонны-деметанизатора 1 последовательно направляют обратным потоком в пятый 11, третий 5 и первый 3 теплообменники для рекуперации холода, после чего поток товарного газа с температурой 17°C и давлением ~3 МПа последовательно дожимают в турбокомпрессоре 9 первого ТДА до давления ~3,3 МПа и температуры 28°C и в первом турбокомпрессоре 12 - до давления ~5,5 МПа и температуры 75°C.
Далее поток товарного газа с помощью датчика расхода (на чертеже не показан) делят на два потока:
- больший поток последовательно дожимают в турбокомпрессоре 13 второго ТДА и во втором турбокомпрессоре 14 до давления 6,0 МПа и подают в магистральный газопровод;
- меньший поток в объеме, достаточном для обеспечения необходимого орошения колонны-деметанизатора 1, сжимают в третьем турбокомпрессоре 15 до давления ~8 МПа, охлаждают в АВО 16 до температуры 35°C и направляют в секцию пропанового охлаждения 17, где охлаждают его до температуры минус 27°C. Далее указанный поток охлаждают до температуры минус 90°C в пятом теплообменнике 11 обратным потоком товарного газа с верха колонны-деметанизатора 1, расширяют до давления ~3 МПа и температуры минус 100°C в турбодетандере 18 второго ТДА и подают в качестве орошения в колонну-деметанизатор 1, при этом давление в упомянутой колонне поддерживают посредством регулятора давления (на чертеже не показан) на уровне ~3 МПа.
По предлагаемому способу извлечения фракции С2+ из сырого газа выполнено математическое моделирование процесса и рассчитан материальный баланс на установку с производительностью 5⋅109 м3/год (по сырью) для различных составов газа. Показатели по предлагаемой технологии извлечения фракции С2+ из газа месторождений Тюменской, Иркутской областей и месторождений республики Саха приведены в таблице 1. Степень извлечения пропана для газа указанных месторождений составляет 99,9%.
Figure 00000001
Кроме того, выполнен расчет характеристик для известного способа и способа согласно изобретению для газа месторождений Иркутской области. Расчетный состав газа (% об.): CH4 - 92,40; С2Н6 - 4,11; С3Н8 - 0,87; С4Н10 - 0,33; С5Н12 - 0,09. Сырьевой газ в объеме 5⋅109 м3/год поступает на переработку с давлением 6,0 МПа и температурой 30°C. Сравнительные показатели приведены в таблице 2.
Figure 00000002
Сравнение принципиальных характеристик показывает, что при одинаковых коэффициентах извлечения этана предлагаемый способ обеспечивает значительное снижение энергозатрат.
Реализация группы изобретений позволяет повысить энергоэффективность установки и технологии переработки газа для получения товарного газа, который может быть направлен в магистральный газопровод, и жидкой фракции легких углеводородов С2+ с высоким содержание этана, которую можно транспортировать по газопроводу без дополнительной подготовки.

Claims (2)

1. Способ извлечения фракции С2+ из сырого газа, характеризующийся тем, что поток подготовленного сырого газа охлаждают и делят на два подпотока, каждый из которых затем охлаждают, причем для охлаждения большего подпотока используют холод обратного потока товарного газа, а для охлаждения меньшего подпотока - холод отобранной из колонны-деметанизатора промежуточной фракции, которую затем возвращают в колонну-деметанизатор, после чего охлажденные подпотоки объединяют и последовательно охлаждают, при этом для охлаждения вначале используют холод обратного потока товарного газа, а затем - холод потока другой отобранной из колонны-деметанизатора промежуточной фракции, которую затем возвращают в колонну-деметанизатор, после чего объединенный поток охлажденного сырого газа направляют на низкотемпературную сепарацию, отобранный из сепаратора газ расширяют в первом турбодетандерном агрегате и подают в верхнюю часть колонны-деметанизатора в качестве питания, а полученную после сепарации жидкую углеводородную фракцию дросселируют и также подают в среднюю часть колонны-деметанизатора в качестве питания, после чего полученную в колонне-деметанизаторе жидкую фракцию С2+ отводят с установки, а полученный товарный газ последовательно направляют обратным потоком на охлаждение сырого газа, затем последовательно компримируют и делят на два потока, больший из которых после последовательного компримирования отводят с установки, а меньший компримируют, затем последовательно охлаждают, расширяют во втором турбодетандерном агрегате и подают в колонну-деметанизатор в качестве орошения.
2. Установка для извлечения фракции С2+ из сырого газа по п. 1, содержащая колонну-деметанизатор, оснащенную кипятильником и тарелками, пять рекуперативных теплообменников, низкотемпературный сепаратор, три турбокомпрессора, два турбодетандерных агрегата, каждый из которых включает турбодетандер и турбокомпрессор, установленный на одном валу с турбодетандером, дроссель, аппарат воздушного охлаждения, секцию пропанового охлаждения и соединительные трубопроводы, при этом трубопровод подачи сырого газа через кипятильник колонны-деметанизатора сообщен по большему подпотоку через первый теплообменник, а по меньшему подпотоку через второй теплообменник объединенным потоком охлажденного сырого газа через последовательно соединенные третий и четвертый теплообменники с сепаратором, который по потоку отсепарированного газа соединен через первый турбодетандерный агрегат с верхней частью колонны-деметанизатора, а по отсепарированной жидкости через дроссель - со средней частью колонны-деметанизатора, выход для жидкости которой предназначен для вывода фракции С2+ с установки, а выход для газа обратным потоком товарного газа через последовательно соединенные пятый, третий и первый теплообменники соединен с первым турбодетандерным агрегатом, который через первый турбокомпрессор соединен по большему потоку через второй турбодетандерный агрегат со вторым турбокомпрессором, выход которого предназначен для вывода товарного газа с установки, а по меньшему потоку - через последовательно соединенные третий турбокомпрессор, аппарат воздушного охлаждения, секцию пропанового охлаждения, пятый теплообменник и второй турбодетандерный агрегат - с верхней частью колонны-деметанизатора, при этом колонна-деметанизатор снабжена выходами для отбора холодных промежуточных фракций с двух тарелок и входами для возврата упомянутых фракций на те же тарелки, причем выход одной из тарелок через четвертый теплообменник, а выход другой тарелки через второй теплообменник соединены с входами соответствующих тарелок колонны-деметанизатора.
RU2016138730A 2016-09-30 2016-09-30 Способ извлечения фракции С2+ из сырого газа и установка для его осуществления RU2630202C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138730A RU2630202C1 (ru) 2016-09-30 2016-09-30 Способ извлечения фракции С2+ из сырого газа и установка для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138730A RU2630202C1 (ru) 2016-09-30 2016-09-30 Способ извлечения фракции С2+ из сырого газа и установка для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2630202C1 true RU2630202C1 (ru) 2017-09-05

Family

ID=59797750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016138730A RU2630202C1 (ru) 2016-09-30 2016-09-30 Способ извлечения фракции С2+ из сырого газа и установка для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2630202C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2685101C1 (ru) * 2018-09-03 2019-04-16 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературной сепарации с дефлегмацией нтсд для выделения углеводородов c2+ из природного газа (варианты)
RU2703135C1 (ru) * 2019-03-07 2019-10-15 Игорь Анатольевич Мнушкин Газохимический комплекс
EP3694959A4 (en) * 2017-09-06 2021-09-08 Linde Engineering North America Inc. PROCESS FOR PROVIDING REFRIGERATION IN PLANTS FOR THE RECOVERY OF NATURAL GAS LIQUIDS
RU2801681C1 (ru) * 2023-02-15 2023-08-14 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" Способ выделения из природного газа целевых фракций (варианты)
WO2024172697A1 (ru) * 2023-02-15 2024-08-22 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" Способ выделения из природного газа целевых фракций (варианты)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0930292A1 (en) * 1996-08-16 1999-07-21 Kaneka Corporation PROCESS FOR PREPARING $g(b)-AMINO-$g(a)-HYDROXY ACID DERIVATIVES
RU2297573C1 (ru) * 2005-09-12 2007-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" (ООО "Оренбурггазпром") Способ подготовки к транспортированию смеси углеводородов
EP2319492A2 (en) * 2004-10-21 2011-05-11 Genentech, Inc. Method for treating intraocular neovascular diseases
RU128924U1 (ru) * 2012-12-04 2013-06-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" ОАО "НИПИгазпереработка" Установка низкотемпературного разделения газа

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0930292A1 (en) * 1996-08-16 1999-07-21 Kaneka Corporation PROCESS FOR PREPARING $g(b)-AMINO-$g(a)-HYDROXY ACID DERIVATIVES
EP2319492A2 (en) * 2004-10-21 2011-05-11 Genentech, Inc. Method for treating intraocular neovascular diseases
RU2297573C1 (ru) * 2005-09-12 2007-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" (ООО "Оренбурггазпром") Способ подготовки к транспортированию смеси углеводородов
RU128924U1 (ru) * 2012-12-04 2013-06-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" ОАО "НИПИгазпереработка" Установка низкотемпературного разделения газа

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3694959A4 (en) * 2017-09-06 2021-09-08 Linde Engineering North America Inc. PROCESS FOR PROVIDING REFRIGERATION IN PLANTS FOR THE RECOVERY OF NATURAL GAS LIQUIDS
RU2685101C1 (ru) * 2018-09-03 2019-04-16 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературной сепарации с дефлегмацией нтсд для выделения углеводородов c2+ из природного газа (варианты)
RU2703135C1 (ru) * 2019-03-07 2019-10-15 Игорь Анатольевич Мнушкин Газохимический комплекс
RU2801681C1 (ru) * 2023-02-15 2023-08-14 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" Способ выделения из природного газа целевых фракций (варианты)
WO2024172697A1 (ru) * 2023-02-15 2024-08-22 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" Способ выделения из природного газа целевых фракций (варианты)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2502545C1 (ru) Способ переработки природного газа и устройство для его осуществления
US6578379B2 (en) Process and installation for separation of a gas mixture containing methane by distillation
Mehrpooya et al. Energy and advanced exergy analysis of an existing hydrocarbon recovery process
US6751985B2 (en) Process for producing a pressurized liquefied gas product by cooling and expansion of a gas stream in the supercritical state
CA3029950C (en) System and method for liquefaction of natural gas
US7856848B2 (en) Flexible hydrocarbon gas separation process and apparatus
RU2538192C1 (ru) Способ сжижения природного газа и установка для его осуществления
RU2436024C2 (ru) Способ и устройство для обработки потока углеводородов
US20120036890A1 (en) Nitrogen rejection methods and systems
RU2382301C1 (ru) Установка низкотемпературного разделения углеводородного газа
RU2614947C1 (ru) Способ переработки природного газа с извлечением С2+ и установка для его осуществления
RU2630202C1 (ru) Способ извлечения фракции С2+ из сырого газа и установка для его осуществления
WO2010042266A1 (en) Helium recovery from natural gas integrated with ngl recovery
EA013357B1 (ru) Способ и устройство для извлечения газоконденсатных жидкостей и сжижения природного газа
EA017240B1 (ru) Установка и способ для повышенного извлечения газоконденсатных жидкостей
RU2010145329A (ru) Способ и установка для сжижения потока углеводородов
CN108759305B (zh) 一种多回流的天然气乙烷回收方法
AU2015227466B2 (en) Single-unit gas separation process having expanded, post-separation vent stream
EA012249B1 (ru) Установка и способ отделения газового конденсата из смесей углеводородов высокого давления
AU2014265950B2 (en) Methods for separating hydrocarbon gases
RU2580453C1 (ru) Способ переработки природного углеводородного газа
CN205747680U (zh) 一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统
RU2736682C1 (ru) Установка подготовки природного газа с извлечением гелия
RU2640969C1 (ru) Способ извлечения сжиженных углеводородных газов из природного газа магистральных газопроводов и установка для его осуществления
RU2720732C1 (ru) Способ и система охлаждения и разделения потока углеводородов