RU2803501C1

RU2803501C1 - Natural gas adsorption drying and stripping unit

Info

Publication number: RU2803501C1
Application number: RU2022115422A
Authority: RU
Inventors: Денис Александрович Васюков; Сергей Геннадьевич Шабля; Вячеслав Петрович Петрук; Алексей Александрович Торянников; Ольга Ивановна Тищенко; Яков Викторович Вербовой; Владимир Антонович Сыроватка
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар"
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2023-09-14

Abstract

FIELD: gas industry.

SUBSTANCE: unit for adsorption drying and stripping of natural gas is disclosed, which additionally comprises a propane refrigerator, the inlet of which is connected to the outlet line of compressed low-pressure waste gas degassing from the process compressor, and the outlet is connected through the supply line of cooled waste low-pressure degassing gas to a fuel gas separator, the degassing gas outlet line which is connected to the fuel gas line, and the hydrocarbon condensate discharge line is combined with the hydrocarbon condensate discharge line from the medium pressure separator upstream of the intermediate heater.

EFFECT: saving the unit resources by obtaining an additional amount of stable hydrocarbon condensate.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к газовой промышленности, а именно к установкам подготовки природного газа к транспорту адсорбционным способом, и может быть использовано в газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.The invention relates to the gas industry, namely to installations for preparing natural gas for transport using the adsorption method, and can be used in gas, oil and other industries.

При подготовке природного газа к транспорту, где применяются адсорбционные процессы, одной из проблем является применение сбросных низконапорных газов дегазации при стабилизации углеводородного конденсата. Как правило, на адсорбционных установках при осушке и отбензинивании углеводородного газа сбросные низконапорные газы дегазации, полученные при стабилизации углеводородного конденсата, отводят на факел.When preparing natural gas for transport, where adsorption processes are used, one of the problems is the use of waste low-pressure degassing gases when stabilizing hydrocarbon condensate. As a rule, in adsorption plants during drying and stripping of hydrocarbon gas, waste low-pressure degassing gases obtained during stabilization of hydrocarbon condensate are discharged to a flare.

Известна адсорбционная установка подготовки природного газа к транспорту (патент РФ на изобретение №2367505 С1, МПК B01D 53/02, B01D 53/26. Установка подготовки газа. / Аджиев А.Ю., Белошапка А.Н., Килинник А.В., Морева Н.П., Хуснудинова А.А., Мельчин В.В.; №2007146495/15; заявл. 12.12.2007; опубл. 20.09.2009, Бюл. №26. - 9 с.), включающая дроссель, входной сепаратор, адсорберы, верх которых соединен с линией подачи газа, линией подачи газа охлаждения и линией отвода отработанного газа регенерации, а низ соединен с линией отвода подготовленного газа, линией отвода газа охлаждения и линией подачи газа регенерации, фильтрующее устройство, печь, сепаратор высокого давления, при этом линия отвода подготовленного газа соединена с фильтрующим устройством, линия отвода газа охлаждения соединена с печью, линия отвода отработанного газа регенерации соединена с сепаратором высокого давления, а линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа перед дросселем, входной сепаратор установлен после дросселя, выход газа из входного сепаратора соединен с дополнительно установленным первым рекуперативным теплообменником, выход газа из которого соединен с адсорберами, линия отвода газа охлаждения соединена с печью через дополнительно установленный второй рекуперативный теплообменник, линия отвода отработанного газа регенерации последовательно соединена со вторым и первым рекуперативными теплообменниками и сепаратором высокого давления, а линия отвода отработанного газа регенерации из сепаратора высокого давления соединена с линией подачи исходного газа перед входным сепаратором, при этом линия подачи газа охлаждения соединена с фильтром-сепаратором, выход из которого соединен с верхом адсорберов, а сепаратор высокого давления последовательно соединен с сепараторами среднего и низкого давления, при этом линия отвода газа дегазации с сепаратора среднего давления соединена с линией топливного газа, а линия отвода сбросного низконапорного газа дегазации от сепаратора низкого давления соединена с факельной линией, и на линии отвода отработанного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и сепаратором высокого давления установлен пропановый холодильник, а на линии отвода отработанного газа регенерации и на линии отвода газа охлаждения перед вторым рекуперативным теплообменником установлены фильтры.An adsorption installation for the preparation of natural gas for transport is known (RF patent for invention No. 2367505 C1, IPC B01D 53/02, B01D 53/26. Gas preparation installation. / Adzhiev A.Yu., Beloshapka A.N., Kilinnik A.V. , Moreva N.P., Khusnudinova A.A., Melchin V.V.; No. 2007146495/15; application 12.12.2007; publ. 09.20.2009, Bulletin No. 26. - 9 pp.), including a throttle, inlet separator, adsorbers, the top of which is connected to the gas supply line, the cooling gas supply line and the regeneration exhaust gas outlet line, and the bottom is connected to the prepared gas outlet line, the cooling gas outlet line and the regeneration gas supply line, a filter device, a furnace, a high-pressure separator pressure, while the prepared gas outlet line is connected to the filter device, the cooling gas outlet line is connected to the furnace, the regeneration exhaust gas outlet line is connected to the high pressure separator, and the cooling gas supply line is connected to the source gas supply line in front of the throttle, the inlet separator is installed after throttle, the gas outlet from the inlet separator is connected to an additionally installed first recuperative heat exchanger, the gas outlet from which is connected to the adsorbers, the cooling gas outlet line is connected to the furnace through an additionally installed second recuperative heat exchanger, the regeneration exhaust gas outlet line is connected in series to the second and first recuperative heat exchangers and a high pressure separator, and the regeneration exhaust gas discharge line from the high pressure separator is connected to the source gas supply line in front of the inlet separator, while the cooling gas supply line is connected to the filter separator, the outlet of which is connected to the top of the adsorbers, and the high pressure separator is in series connected to medium and low pressure separators, while the degassing gas outlet line from the medium pressure separator is connected to the fuel gas line, and the low-pressure degassing waste gas outlet line from the low pressure separator is connected to the flare line, and on the regeneration exhaust gas outlet line between the first recuperative A propane refrigerator is installed in the heat exchanger and high-pressure separator, and filters are installed on the regeneration exhaust gas outlet line and on the cooling gas outlet line in front of the second recuperative heat exchanger.

Недостатком известной установки является потеря газообразных С₁…С₄ и жидких углеводородных компонентов С₅₊, вследствие отвода сбросных низконапорных газов дегазации на факел.A disadvantage of the known installation is the loss of gaseous C ₁ ... C ₄ and liquid hydrocarbon components C ₅₊ due to the removal of waste low-pressure degassing gases to a flare.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является адсорбционная установка подготовки и транспорта углеводородного газа (патент РФ на изобретение №2750699 С1, МПК В01D 53/02. Установка подготовки и транспорта углеводородного газа к транспорту. / Васюков Д.А., Шабля С.Г., Щербаков А.В., Царан А.А., Фесенко М.Ю., Сапрыкин В.В., Сыроватка В.А.; №2020121921/04; заявл. 26.06.2020; опубл. 01.07.2021, Бюл. №19. - 14 с.), включающая регулирующий клапан, входной сепаратор, адсорберы, при этом линия подачи исходного газа через регулирующий клапан последовательно соединена с входным сепаратором, первым рекуперативным теплообменником и с верхом адсорберов, линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа перед регулирующим клапаном, а также соединена с верхом адсорбером через фильтр-сепаратор, линия отвода насыщенного газа регенерации с верха адсорберов последовательно соединена с фильтрующим устройством, вторым рекуперативным теплообменником, первым рекуперативным теплообменником, пропановым холодильником и сепаратором высокого давления, линия отвода газа охлаждения с низа адсорберов последовательно соединена с фильтрующим устройством, вторым рекуперативным теплообменником и печью, выход которой через линию подачи газа регенерации соединен с низом адсорберов, линия отвода подготовленного газа с низа адсорберов соединена с фильтрующим устройством, линия отвода отработанного газа регенерации из сепаратора высокого давления соединена с линией подачи исходного газа перед входным сепаратором после регулирующего клапана, сепаратор высокого давления последовательно соединен с сепараторами среднего и низкого давления, при этом линия отвода газа дегазации с сепаратора среднего давления соединена с линией топливного газа, а линия отвода низконапорного газа от сепаратора низкого давления соединена с факельной линией, при этом линия отвода газового конденсата из сепаратора высокого давления через дроссель соединена с сепаратором среднего давления, в котором линия отвода газового конденсата через дроссель соединена с сепаратором низкого давления, выход из которого соединен с линией отвода стабильного конденсата, подпиточную емкость, выход которой соединен через линию подачи метанола с линией насыщенного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и пропановым холодильником, и блок регенерации метанола, вход которого соединен с линией отвода водометанольной смеси из сепаратора высокого давления, а выход соединен через линию подачи регенерированного метанола с линией отвода насыщенного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и пропановым холодильником, технологический компрессор, вход которого соединен через линию отвода сбросного низконапорного газа дегазации с сепаратором низкого давления, а выход совмещен с линией отвода газового конденсата из сепаратора высокого давления в общий поток, который соединен с сепаратором среднего давления, и промежуточный подогреватель, вход которого соединен с линией отвода газового конденсата от сепаратора среднего давления, а выход соединен с линией входа газового конденсата в сепаратор низкого давления.The closest in technical essence and achieved result is an adsorption installation for the preparation and transport of hydrocarbon gas (RF patent for invention No. 2750699 C1, IPC B01D 53/02. Installation for the preparation and transport of hydrocarbon gas for transport. / Vasyukov D.A., Shablya S. G., Shcherbakov A.V., Tsaran A.A., Fesenko M.Yu., Saprykin V.V., Syrovatka V.A.; No. 2020121921/04; application 06/26/2020; publ. 07/01/2021, Bulletin No. 19. - 14 p.), including a control valve, an inlet separator, adsorbers, while the source gas supply line through the control valve is connected in series with the inlet separator, the first recuperative heat exchanger and with the top of the adsorbers, the cooling gas supply line is connected to the line supply of source gas in front of the control valve, and is also connected to the top of the adsorber through a filter-separator, the saturated regeneration gas discharge line from the top of the adsorbers is connected in series with the filter device, the second recuperative heat exchanger, the first recuperative heat exchanger, the propane refrigerator and the high-pressure separator, the gas discharge line cooling from the bottom of the adsorbers is connected in series to a filter device, a second recuperative heat exchanger and a furnace, the outlet of which is connected to the bottom of the adsorbers through the regeneration gas supply line, the prepared gas discharge line from the bottom of the adsorbers is connected to the filter device, the regeneration exhaust gas discharge line from the high pressure separator is connected with the feed gas supply line before the inlet separator after the control valve, the high pressure separator is connected in series with the medium and low pressure separators, while the degassing gas outlet line from the medium pressure separator is connected to the fuel gas line, and the low pressure gas outlet line from the low pressure separator is connected with a flare line, while the gas condensate removal line from the high-pressure separator is connected through a choke to a medium-pressure separator, in which the gas condensate removal line is connected through a choke to a low-pressure separator, the outlet of which is connected to the stable condensate removal line, make-up tank, outlet which is connected through a methanol supply line to the saturated gas regeneration line between the first recuperative heat exchanger and the propane refrigerator, and a methanol regeneration unit, the inlet of which is connected to the water-methanol mixture outlet line from the high-pressure separator, and the outlet is connected through the regenerated methanol supply line to the saturated gas outlet line regeneration between the first recuperative heat exchanger and the propane refrigerator, a process compressor, the inlet of which is connected through the low-pressure degassing waste gas outlet line to the low-pressure separator, and the outlet is combined with the gas condensate outlet line from the high-pressure separator into the common flow, which is connected to the medium-pressure separator, and an intermediate heater, the inlet of which is connected to the gas condensate outlet line from the medium pressure separator, and the outlet is connected to the gas condensate inlet line to the low pressure separator.

Недостатком известной установки является потеря жидких углеводородных компонентов (С₅₊), вследствие отвода части утилизированных жидких углеводородов из сепаратора среднего давления в топливную сеть, по причине высокой температуры процесса поглощения жидких компонентов углеводородным конденсатом при разделении компримированных сбросных низконапорных газов дегазации на жидкую и газообразную фазу в сепараторе среднего давления, а также цикличной выработки углеводородного конденсата на адсорбционной установке при отбензинивании газа.The disadvantage of the known installation is the loss of liquid hydrocarbon components (C ₅₊ ), due to the removal of part of the recycled liquid hydrocarbons from the medium pressure separator into the fuel network, due to the high temperature of the process of absorption of liquid components by hydrocarbon condensate during the separation of compressed low-pressure waste gases from degassing into the liquid and gaseous phases in a medium pressure separator, as well as cyclic production of hydrocarbon condensate in an adsorption unit during gas stripping.

Задачей изобретения является усовершенствование установки адсорбционной осушки и отбензинивания природного газа, обеспечивающее повышение эффективности ее работы за счет рациональной утилизации компримированных сбросных низконапорных газов дегазации с применением процесса качественного разделения на жидкую и газообразную фазу, для снижения потерь жидких (С₅₊) углеводородных компонентов в топливную сеть.The objective of the invention is to improve the installation of adsorption drying and topping of natural gas, ensuring an increase in the efficiency of its operation due to the rational utilization of compressed waste low-pressure degassing gases using a process of high-quality separation into liquid and gaseous phases, to reduce losses of liquid (C ₅₊ ) hydrocarbon components into the fuel net.

Техническим результатом является обеспечение возможности ресурсосбережения установки за счет получения дополнительного количества стабильного углеводородного конденсата.The technical result is to enable the installation to save resources by obtaining an additional amount of stable hydrocarbon condensate.

Технический результат достигается тем, что установка адсорбционной осушки и отбензинивания природного газа включает регулирующий клапан, входной сепаратор, адсорберы, при этом линия подачи исходного газа через регулирующий клапан последовательно соединена с входным сепаратором, первым рекуперативным теплообменником и с верхом адсорберов, линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа перед регулирующим клапаном, а также соединена с верхом адсорбером через фильтр-сепаратор, линия отвода насыщенного газа регенерации с верха адсорберов последовательно соединена с фильтрующим устройством, вторым рекуперативным теплообменником, первым рекуперативным теплообменником, пропановым холодильником и сепаратором высокого давления, линия отвода газа охлаждения с низа адсорберов последовательно соединена с фильтрующим устройством, вторым рекуперативным теплообменником и печью, выход которой через линию подачи газа регенерации соединен с низом адсорберов, линия отвода подготовленного газа с низа адсорберов соединена с фильтрующим устройством, линия отвода отработанного газа регенерации из сепаратора высокого давления соединена с линией подачи исходного газа перед входным сепаратором после регулирующего клапана, сепаратор высокого давления последовательно соединен с сепараторами среднего и низкого давления, при этом линия отвода газа дегазации с сепаратора среднего давления соединена с линией топливного газа, а линия отвода низконапорного газа от сепаратора низкого давления соединена с факельной линией, при этом линия отвода газового конденсата из сепаратора высокого давления через дроссель соединена с сепаратором среднего давления, в котором линия отвода газового конденсата через дроссель соединена с сепаратором низкого давления, выход из которого соединен с линией отвода стабильного конденсата, подпиточную емкость, выход которой соединен через линию подачи метанола с линией насыщенного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и пропановым холодильником, и блок регенерации метанола, вход которого соединен с линией отвода водометанольной смеси из сепаратора высокого давления, а выход соединен через линию подачи регенерированного метанола с линией отвода насыщенного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и пропановым холодильником, технологический компрессор, вход которого соединен через линию отвода сбросного низконапорного газа дегазации с сепаратором низкого давления, и промежуточный подогреватель, вход которого соединен с линией отвода газового конденсата от сепаратора среднего давления, а выход соединен с линией входа газового конденсата в сепаратор низкого давления, при этом установка адсорбционной осушки и отбензинивания природного газа содержит пропановый холодильник, вход которого соединен с линией выхода компримированного сбросного низконапорного газа дегазации от технологического компрессора, а выход соединен через линию подачи охлажденного сбросного низконапорного газа дегазации с сепаратором топливного газа, линия отвода газа дегазации которого соединена с линией топливного газа, а линия отвода углеводородного конденсата совмещена с линией отвода углеводородного конденсата от сепаратора среднего давления перед промежуточным подогревателем.The technical result is achieved by the fact that the installation for adsorption drying and topping of natural gas includes a control valve, an inlet separator, adsorbers, while the source gas supply line through the control valve is connected in series with the inlet separator, the first recuperative heat exchanger and with the top of the adsorbers, the cooling gas supply line is connected with the source gas supply line in front of the control valve, and also connected to the top adsorber through a filter separator, the saturated regeneration gas discharge line from the top of the adsorbers is connected in series to the filter device, the second recuperative heat exchanger, the first recuperative heat exchanger, the propane refrigerator and the high pressure separator, line cooling gas outlet from the bottom of the adsorbers is connected in series to a filter device, a second recuperative heat exchanger and a furnace, the outlet of which is connected to the bottom of the adsorbers through the regeneration gas supply line, the prepared gas outlet line from the bottom of the adsorbers is connected to the filter device, the regeneration exhaust gas outlet line from the high-pressure separator pressure is connected to the feed gas supply line before the inlet separator after the control valve, the high pressure separator is connected in series with the medium and low pressure separators, while the degassing gas outlet line from the medium pressure separator is connected to the fuel gas line, and the low pressure gas outlet line from the low pressure separator pressure is connected to the flare line, while the gas condensate removal line from the high-pressure separator is connected through a choke to the medium-pressure separator, in which the gas condensate removal line is connected through the choke to the low-pressure separator, the outlet of which is connected to the stable condensate removal line, make-up tank , the output of which is connected through the methanol supply line to the saturated gas regeneration line between the first recuperative heat exchanger and the propane refrigerator, and the methanol regeneration unit, the inlet of which is connected to the water-methanol mixture outlet line from the high-pressure separator, and the outlet is connected through the regenerated methanol supply line to the outlet line saturated regeneration gas between the first recuperative heat exchanger and the propane refrigerator, a process compressor, the inlet of which is connected through the low-pressure degassing waste gas outlet line to the low-pressure separator, and an intermediate heater, the inlet of which is connected to the gas condensate outlet line from the medium-pressure separator, and the outlet is connected to line of gas condensate inlet into the low-pressure separator, while the installation for adsorption drying and topping of natural gas contains a propane refrigerator, the inlet of which is connected to the output line of the compressed waste low-pressure degassing gas from the process compressor, and the output is connected through the supply line of the cooled waste low-pressure degassing gas to the separator fuel gas, the degassing gas outlet line of which is connected to the fuel gas line, and the hydrocarbon condensate outlet line is combined with the hydrocarbon condensate outlet line from the medium pressure separator in front of the intermediate heater.

Для охлаждения сбросного низконапорного газа дегазации, кроме пропанового холодильника, могут использоваться различные виды холодильного оборудования (например, аммиачное, воздушное и др.), которое подбирают расчетным и опытным путем на каждом производстве газовой и нефтяной промышленности индивидуально в зависимости от состава, расхода и параметров сбросного низконапорного газа дегазации, а также затрат на эксплуатацию.To cool the waste low-pressure degassing gas, in addition to the propane refrigerator, various types of refrigeration equipment (for example, ammonia, air, etc.) can be used, which is selected by calculation and experiment at each production of the gas and oil industry individually depending on the composition, flow rate and parameters waste low-pressure degassing gas, as well as operating costs.

Линия рациональной утилизации сбросного низконапорного газа дегазации оснащена пропановым холодильником и сепаратором топливного газа. Снабжение установки адсорбционной подготовки и транспорта природного газа пропановым холодильником, позволит охладить компримированный сбросной низконапорный газ дегазации до температуры максимальной конденсации жидких углеводородов С₅₊, с целью качественного и избыточного выделения углеводородного конденсата в дополнительно установленном сепараторе топливного газа. Подтверждением достижения технологического результата по качественному разделению сбросного низконапорного газа дегазации на газообразную и жидкую фазу являются теоретические закономерности низкотемпературной сепарации (НТС) углеводородного газа. НТС, как эффективная доступная технология (ЭДТ), позволяет максимально извлекать из углеводородных газов путем однократной конденсации при пониженных температурах компоненты С₅₊ с гидромеханическим разделением равновесных газовой и жидкой фаз. Это позволяет добиться эффективной утилизации низконапорного газа, за счет ЭДТ, которая обеспечивает качественный технологический режим процесса разделения сбросного низконапорного газа дегазации на газообразные и жидкие углеводороды. В дополнительно установленном сепараторе топливного газа обеспечена стабильность процеса разделения сбросного низконапорного газа дегазации на газообразные и жидкие углеводороды при цикличной выработке углеводородного газа, без дополнительной подачи газожидкостной фазы на сепарацию.The line for rational utilization of waste low-pressure degassing gas is equipped with a propane refrigerator and a fuel gas separator. Supplying the adsorption treatment and natural gas transport installation with a propane refrigerator will allow cooling the compressed low-pressure waste degassing gas to the temperature of maximum condensation of liquid hydrocarbons C ₅₊ , in order to ensure high-quality and excessive separation of hydrocarbon condensate in an additionally installed fuel gas separator. The achievement of a technological result in the qualitative separation of low-pressure waste gas from degassing into gaseous and liquid phases is confirmed by the theoretical laws of low-temperature separation (LTS) of hydrocarbon gas. NTS, as an effective available technology (EDT), allows maximum extraction from hydrocarbon gases by single condensation at low temperatures of C ₅₊ components with hydromechanical separation of equilibrium gas and liquid phases. This makes it possible to achieve effective utilization of low-pressure gas, due to EDT, which provides a high-quality technological regime for the process of separating waste low-pressure degassing gas into gaseous and liquid hydrocarbons. An additionally installed fuel gas separator ensures the stability of the process of separating the waste low-pressure degassing gas into gaseous and liquid hydrocarbons during the cyclic production of hydrocarbon gas, without additional supply of the gas-liquid phase for separation.

При этом с дополнительно установленного сепаратора топливного газа отводится газ дегазации для промышленного назначения, который по физико-химическим свойствам соответствует требованиям ГОСТ 5542-2014 и может использоваться в качестве топлива, и газовый конденсат, который смешивается с потоком углеводородного конденсата от сепаратора среднего давления в общий поток, который подается через промежуточный подогреватель на окончательную стабилизацию в сепаратор низкого давления. Промежуточный подогреватель обеспечит получение стабильного конденсата согласно ГОСТ Р 54389-2011.At the same time, from an additionally installed fuel gas separator, degassing gas is removed for industrial purposes, which in terms of physical and chemical properties meets the requirements of GOST 5542-2014 and can be used as fuel, and gas condensate, which is mixed with the hydrocarbon condensate flow from the medium pressure separator into the common a stream that is fed through the reheater for final stabilization into the low pressure separator. The intermediate heater will ensure the production of stable condensate in accordance with GOST R 54389-2011.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков позволит обеспечить ресурсосбережение вследствие дополнительной выработки углеводородного конденсата, при рациональной утилизации сбросного низконапорного газа дегазации методом низкотемпературной сепарации.Thus, the combination of the proposed features will ensure resource conservation due to additional production of hydrocarbon condensate, with the rational utilization of low-pressure waste gas from degassing using the low-temperature separation method.

Оптимальный режим работы адсорбционной установки подготовки природного газа при утилизации низконапорных газов подбирают расчетным и опытным путем на каждом производстве газовой и нефтяной промышленности индивидуально в зависимости от состава, расхода и параметров исходного углеводородного газа, а также затрат на эксплуатацию. Для предотвращения образования гидратов температуру охлажденного низконапорного газа ограничивают, в зависимости от концентрации метанола в исходном углеводородном газе соответственно.The optimal operating mode of an adsorption installation for the preparation of natural gas for the utilization of low-pressure gases is selected by calculation and experiment at each production site in the gas and oil industry individually, depending on the composition, flow rate and parameters of the source hydrocarbon gas, as well as operating costs. To prevent the formation of hydrates, the temperature of the cooled low-pressure gas is limited, depending on the concentration of methanol in the original hydrocarbon gas, respectively.

На фиг. 1 представлена принципиальная технологическая схема установки адсорбционной осушки и отбензинивания природного газа.In fig. Figure 1 shows a basic technological diagram of an installation for adsorption drying and topping of natural gas.

Установка адсорбционной осушки и отбензинивания природного газа содержит регулирующий клапан 1, входной сепаратор 2, соединенный с адсорберами 3-6 через первый рекуперативный теплообменник 7. Верх адсорберов 3-6 соединен с линией подачи исходного газа I, линией подачи газа охлаждения II и линией отвода насыщенного газа регенерации III, а низ - с линией отвода подготовленного газа IV, линией отвода газа охлаждения V, и линией подачи газа регенерации VI. Адсорберы 3-6 работают периодически: два адсорбера работают параллельно в цикле адсорбции, один находится в цикле регенерации, один - в цикле охлаждения. Линия подачи исходного газа I через регулирующий клапан 1 последовательно соединена с входным сепаратором 2, первым рекуперативным теплообменником 7 и с верхом адсорберов 3-6. Линия подачи газа охлаждения II соединена с верхом адсорберов 3-6 через фильтр-сепаратор 8. Линия отвода подготовленного газа IV из адсорберов 3-6 соединена с фильтрующим устройством 9. Линия отвода газа охлаждения V из адсорберов 3-6 последовательно соединена с фильтрующим устройством 10, вторым рекуперативным теплообменником 11 и печью 12, выход которой через линию подачи газа регенерации VI соединен с низом адсорберов 3-6. Линия отвода насыщенного газа регенерации III из адсорберов 3-6 последовательно соединена с фильтрующим устройством 13, вторым рекуперативным теплообменником 11, первым рекуперативным теплообменником 7, пропановым холодильником 14 и сепаратором высокого давления 15. Линия отвода отработанного газа регенерации VII из сепаратора высокого давления 15 соединена с линией подачи исходного газа I после регулирующего клапана 1 перед входным сепаратором 2. Линия отвода газового конденсата VIII из сепаратора высокого давления 15 после дросселя 16 соединена с сепаратором среднего давления 17, линия дегазации газа которого IX соединена с топливной сетью, а линия отвода газового конденсата X после дросселя 18 совмещена с линией отвода углеводородного конденсата XI от сепаратора топливного газа 19 в общий поток, который соединен последовательно с промежуточным подогревателем 20 и сепаратором низкого давления 21, у которого линия отвода стабильного конденсата XII соединена с резервуарным парком стабильного конденсата, а линии выхода сбросного низконапорного газа дегазации XIII и XIV соответственно соединены с факельной линией и входом в компрессор 22, у которого линия выхода компримированного сбросного низконапорного газа дегазации XV соединена последовательно с пропановым холодильником 23, линией подачи охлажденного сбросного низконапорного газа дегазации XVI и сепаратором топливного газа 19, у которого линия отвода газа дегазации XVII соединена с линией топливного газа.The installation for adsorption drying and stripping of natural gas contains a control valve 1, an inlet separator 2, connected to adsorbers 3-6 through the first recuperative heat exchanger 7. The top of the adsorbers 3-6 is connected to the source gas supply line I, the cooling gas supply line II and the saturated removal line regeneration gas III, and the bottom - with the prepared gas outlet line IV, the cooling gas outlet line V, and the regeneration gas supply line VI. Adsorbers 3-6 operate periodically: two adsorbers operate in parallel in the adsorption cycle, one is in the regeneration cycle, one is in the cooling cycle. The source gas supply line I through the control valve 1 is connected in series to the inlet separator 2, the first recuperative heat exchanger 7 and the top of the adsorbers 3-6. Cooling gas supply line II is connected to the top of adsorbers 3-6 through a filter-separator 8. Prepared gas outlet line IV from adsorbers 3-6 is connected to filter device 9. Cooling gas outlet line V from adsorbers 3-6 is connected in series to filter device 10 , a second recuperative heat exchanger 11 and a furnace 12, the output of which is connected through the regeneration gas supply line VI to the bottom of the adsorbers 3-6. The saturated regeneration gas outlet line III from adsorbers 3-6 is connected in series to the filter device 13, the second recuperative heat exchanger 11, the first recuperative heat exchanger 7, the propane refrigerator 14 and the high-pressure separator 15. The regeneration exhaust gas outlet line VII from the high-pressure separator 15 is connected to the source gas supply line I after the control valve 1 before the inlet separator 2. The gas condensate removal line VIII from the high-pressure separator 15 after the throttle 16 is connected to the medium-pressure separator 17, the gas degassing line of which IX is connected to the fuel network, and the gas condensate removal line X after the throttle 18 is combined with the hydrocarbon condensate drain line XI from the fuel gas separator 19 into the common flow, which is connected in series with the intermediate heater 20 and the low-pressure separator 21, in which the stable condensate drain line XII is connected to the stable condensate tank farm, and the discharge line low-pressure degassing gas XIII and XIV are respectively connected to the flare line and the inlet to the compressor 22, in which the output line of the compressed low-pressure degassing waste gas XV is connected in series with a propane refrigerator 23, the supply line of the cooled low-pressure degassing waste gas XVI and the fuel gas separator 19, in which degassing gas outlet line XVII is connected to the fuel gas line.

Линия подачи метанола XVIII из подпиточной емкости 24 соединена с линией отвода насыщенного газа регенерации III между первым рекуперативным теплообменником 7 и пропановым холодильником 14.The methanol supply line XVIII from the make-up tank 24 is connected to the saturated regeneration gas outlet line III between the first recuperative heat exchanger 7 and the propane refrigerator 14.

Линия отвода технической воды XIX, содержащая метанол, из сепаратора высокого давления 15 соединена с блоком регенерации метанола 25, а линия отвода регенерированного метанола XX из блока регенерации метанола 25 соединена с потоком насыщенного газа регенерации по линии отвода насыщенного газа регенерации III между пропановым холодильником 14 и первым рекуперативным теплообменником 7. Также линия отвода технической воды XXI из блока регенерации метанола 25 и линия отвода технической воды XXII из сепаратора высокого давления 15 соединены с дренажем.Process water outlet line XIX containing methanol from the high pressure separator 15 is connected to the methanol recovery unit 25, and the regenerated methanol outlet line XX from the methanol recovery unit 25 is connected to the saturated regeneration gas flow through the saturated regeneration gas outlet line III between the propane cooler 14 and the first recuperative heat exchanger 7. Also, the service water drain line XXI from the methanol regeneration unit 25 and the process water drain line XXII from the high-pressure separator 15 are connected to the drainage.

Все трубопроводы снабжены запорно-регулирующей арматурой.All pipelines are equipped with shut-off and control valves.

Установка работает следующим образом: исходный газ с давлением 6,3 МПа и температурой 20°С в количестве 1 900 000 нм³/ч и с плотностью 0,699 кг/м³ поступает на установку подготовки газа. Предварительно от общего потока исходного газа по линии подачи исходного газа I перед регулирующим клапаном 1 отбирают часть потока в линию подачи газа охлаждения II в количестве 113400 кг/ч для проведения процессов регенерации и охлаждения. По линии подачи исходного газа I основной поток газа проходит через регулирующий клапан 1, вследствие чего давление исходного потока газа снижается до давления 6,1 МПа, объединяется с отработанным газом регенерации из линии отвода отработанного газа регенерации VII, выходящим из сепаратора высокого давления 15 и поступает во входной сепаратор 2, позволяющий более полно удалить из потока газа капельную жидкость. Далее газ по линии подачи исходного газа I проходит первый рекуперативный теплообменник 7 и поступает на адсорбционную осушку, которая проводится по четырехадсорберной схеме в адсорберах 3-6 (количество адсорберов зависит от номинального расхода исходного газа). При работе установки два адсорбера 3,4 работают параллельно в цикле адсорбции, адсорбер 6 находится в цикле регенерации, а адсорбер 5 - в цикле охлаждения. Исходный газ по линии подачи исходного газа I проходит сверху вниз через адсорберы 3,4, где осушается до температуры точки росы по воде от минус 5°С до минус 60°С и по углеводородам от 0°С до минус 50°С. Подготовленный газ по линии отвода подготовленного газа IV из адсорберов 3,4 поступает в фильтрующее устройство 9, где происходит улавливание унесенной потоком газа пыли адсорбента и затем поступает в магистральный газопровод. После завершения цикла адсорбции адсорберы 3, 4 переводят в цикл регенрации и далее - охлаждения.The installation operates as follows: source gas with a pressure of 6.3 MPa and a temperature of 20°C in an amount of 1,900,000 nm ³ /h and with a density of 0.699 kg/m ³ is supplied to the gas treatment plant. Previously, from the total flow of the source gas through the source gas supply line I in front of the control valve 1, a part of the flow is taken into the cooling gas supply line II in the amount of 113,400 kg/h to carry out the regeneration and cooling processes. Through the feed gas supply line I, the main gas flow passes through the control valve 1, as a result of which the pressure of the feed gas flow is reduced to a pressure of 6.1 MPa, combines with the regeneration exhaust gas from the regeneration exhaust gas outlet line VII, leaving the high pressure separator 15 and enters into the inlet separator 2, which makes it possible to more completely remove droplet liquid from the gas flow. Next, the gas through the supply line of the source gas I passes through the first recuperative heat exchanger 7 and enters adsorption drying, which is carried out according to a four-adsorber scheme in adsorbers 3-6 (the number of adsorbers depends on the nominal flow rate of the source gas). When the installation is operating, two adsorbers 3,4 operate in parallel in the adsorption cycle, adsorber 6 is in the regeneration cycle, and adsorber 5 is in the cooling cycle. The source gas through the supply line of the source gas I passes from top to bottom through adsorbers 3,4, where it is dried to a dew point temperature for water from minus 5°C to minus 60°C and for hydrocarbons from 0°C to minus 50°C. The prepared gas, through the prepared gas outlet line IV from the adsorbers 3,4, enters the filter device 9, where the adsorbent dust carried away by the gas flow is captured and then enters the main gas pipeline. After completion of the adsorption cycle, adsorbers 3, 4 are transferred to the regeneration cycle and then to cooling.

В качестве газа регенерации и охлаждения используется часть потока исходного газа из линии подачи исходного газа I, отбираемого перед регулирующим клапаном 1. Газ охлаждения по линии подачи газа охлаждения II с расходом 113400 кг/ч проходит фильтр-сепаратор 8 и поступает в адсорбер 5 сверху вниз. После адсорбера 5 газовый поток через линию отвода газа охлаждения V проходит через фильтрующее устройство 10, второй рекуперативный теплообменник 11, где происходит нагрев потоком газа проходящим через линию отвода насыщенного газа регенерации III, и направляется в печь 12. Нагретый до температуры 260°С (температурный режим печи зависит от вида адсорбента и избыточного давления режима регенерации) газ по линии подачи газа регенерации VI поступает снизу-вверх в адсорбер 6 на регенерацию адсорбента.Part of the feed gas flow from the feed gas supply line I, taken in front of the control valve 1, is used as regeneration and cooling gas. The cooling gas through the cooling gas supply line II with a flow rate of 113400 kg/h passes through the filter separator 8 and enters the adsorber 5 from top to bottom. . After the adsorber 5, the gas flow through the cooling gas outlet line V passes through the filter device 10, the second recuperative heat exchanger 11, where it is heated by the gas flow passing through the saturated regeneration gas outlet line III, and is sent to the furnace 12. Heated to a temperature of 260 ° C (temperature the furnace mode depends on the type of adsorbent and the excess pressure of the regeneration mode), gas through the regeneration gas supply line VI enters from the bottom up into the adsorber 6 for regeneration of the adsorbent.

Насыщенный газ регенерации по линии отвода насыщенного газа регенерации III после адсорбера 6 последовательно проходит фильтрующее устройство 13, второй и первый рекуперативный теплообменники 11 и 7. Во время работы установки, перед тем как снижать температуру насыщенного газа регенерации в пропановом холодильнике 14, проводят аналитический контроль содержания воды в насыщенном газе регенерации для определения температуры гидратообразования. Например, при содержании в насыщенном газе регенерации 0,87 масс. % воды, что соответствует расходу 990,9 кг/ч воды при расходе газа регенерации 113400 кг/ч, температура гидратообразования насыщенного газа регенерации составляет 11°С. Выработка стабильного конденсата при температуре 11°С насыщенного газа регенерации составляет 8708 кг/ч, а количество топливного газа - 705 кг/ч.The saturated regeneration gas along the saturated regeneration gas outlet line III after the adsorber 6 sequentially passes the filter device 13, the second and first recuperative heat exchangers 11 and 7. During operation of the installation, before reducing the temperature of the saturated regeneration gas in the propane refrigerator 14, an analytical control of the content is carried out water in the saturated regeneration gas to determine the temperature of hydrate formation. For example, when the saturated regeneration gas contains 0.87 wt. % water, which corresponds to a flow rate of 990.9 kg/h of water at a flow rate of regeneration gas of 113400 kg/h, the hydrate formation temperature of the saturated regeneration gas is 11°C. The production of stable condensate at a temperature of 11°C of saturated regeneration gas is 8708 kg/h, and the amount of fuel gas is 705 kg/h.

При снижении температуры насыщенного газа регенерации до 5°С, в поток насыщенного газа регенерации подают ингибитор гидратообразования - метанол, в количестве 180 кг/ч. Метанол предотвратит образование гидратов при температуре насыщенного газа регенерации 5°С. При этом концентрация метанола в технической воде сепаратора высокого давления 15 составит 14 масс. % При концентрации метанола в технической воде равной 14% температура замерзания составит минус 10°С, что не приведет к замерзанию технической воды в сепараторе высокого давления.When the temperature of the saturated regeneration gas decreases to 5°C, a hydrate formation inhibitor, methanol, is supplied to the flow of the saturated regeneration gas in an amount of 180 kg/h. Methanol will prevent the formation of hydrates at a saturated regeneration gas temperature of 5°C. In this case, the concentration of methanol in the process water of high-pressure separator 15 will be 14 wt. % If the concentration of methanol in process water is equal to 14%, the freezing temperature will be minus 10°C, which will not lead to freezing of process water in the high-pressure separator.

После подачи концентрированного метанола по линии подачи метанола XVIII (первоначально метанол подается из подпиточной емкости 24) в количестве 180 кг/ч в линию отвода насыщенного газа регенерации III между первым рекуперативным теплообменником 7 и пропановым холодильником 14, насыщенный газ регенерации по линии отвода насыщенного газа регенерации III направляют в пропановый холодильник 14 на охлаждение до температуры 5°С, а затем в сепаратор высокого давления 15, где от насыщенного газа регенерации отделяются техническая вода в количестве 1120 кг/ч с содержанием метанола 14% и углеводородный конденсат в количестве 9992 кг/ч.After feeding concentrated methanol through the methanol supply line XVIII (methanol is initially supplied from the make-up tank 24) in an amount of 180 kg/h into the saturated regeneration gas outlet line III between the first recuperative heat exchanger 7 and the propane refrigerator 14, the saturated regeneration gas through the saturated regeneration gas outlet line III is sent to a propane refrigerator 14 for cooling to a temperature of 5°C, and then to a high-pressure separator 15, where process water in the amount of 1120 kg/h with a methanol content of 14% and hydrocarbon condensate in the amount of 9992 kg/h are separated from the saturated regeneration gas .

Отработанный газ регенерации по линии отвода отработанного газа регенерации VII из сепаратора высокого давления 15 с расходом 102288 кг/ч объединяется с основным потоком газа по линии подачи исходного газа I, после регулирующего клапана 1.The regeneration waste gas through the regeneration waste gas outlet line VII from the high pressure separator 15 with a flow rate of 102288 kg/h is combined with the main gas flow through the source gas supply line I, after the control valve 1.

Техническая вода по линии отвода технической воды XIX из сепаратора высокого давления 15 с содержанием метанола 14% в количестве 180 кг/ч и температурой 5°С поступает в блок регенерации метанола 25, с целью восстановления высококонцентрированного метанола (94 масс. %) из технической воды, регенерированный метанол по линии отвода регенерированного метанола XX из блока регенерации метанола 25 поступает в поток насыщенного газа регенерации по линии отвода насыщенного газа регенерации III между пропановым холодильником 14 и первым рекуперативным теплообменником 7. При этом блок регенерации метанола 25 обеспечивает бесперебойную подачу высококонцентрированного метанола (94 масс. %) в поток насыщенного газа регенерации по линии отвода насыщенного газа регенерации III. Вследствие уноса метанола с отработанным газом регенерации и углеводородным конденсатом, предусмотрена подпитка свежего концентрированного метанола в поток насыщенного газа регенерации из подпиточной емкости 24. Жидкостной поток технической воды по линии отвода технической воды XXI (концентрация метанола в технической воде по линии XXI составляет не более 6 масс. %) из блока регенерации метанола 25 отводится в дренаж.Process water through the process water drain line XIX from the high-pressure separator 15 with a methanol content of 14% in an amount of 180 kg/h and a temperature of 5 ° C enters the methanol regeneration unit 25, in order to recover highly concentrated methanol (94 wt. %) from process water , the regenerated methanol through the regenerated methanol outlet line XX from the methanol regeneration unit 25 enters the saturated regeneration gas flow through the saturated regeneration gas outlet line III between the propane refrigerator 14 and the first recuperative heat exchanger 7. In this case, the methanol regeneration unit 25 ensures an uninterrupted supply of highly concentrated methanol (94 wt.%) into the saturated regeneration gas stream along the saturated regeneration gas outlet line III. Due to the entrainment of methanol with the exhaust regeneration gas and hydrocarbon condensate, fresh concentrated methanol is supplied to the flow of saturated regeneration gas from make-up tank 24. The liquid flow of process water along the process water drain line XXI (the concentration of methanol in the process water along line XXI is no more than 6 wt. . %) from the methanol regeneration unit 25 is discharged into drainage.

В случае вывода в резерв, ремонт и т.д. блока регенерации метанола 25 техническая вода из сепаратора высокого давления 15 по линии отвода технической воды XXII отводится в дренаж.In case of withdrawal to reserve, repair, etc. methanol regeneration unit 25, process water from high-pressure separator 15 is discharged to drainage along the process water drainage line XXII.

Нестабильный газовый конденсат по линии отвода газового конденсата VIII из сепаратора высокого давления 15 с расходом 9992 кг/ч проходит через дроссель 16, вследствие чего происходит дросселяция потока газового конденсата по линии отвода газового конденсата VIII со снижением температуры до минус 2°С и поступает в сепаратор среднего давления 17, где поддерживается давление 0,74 МПа.Unstable gas condensate along the gas condensate outlet line VIII from the high-pressure separator 15 with a flow rate of 9992 kg/h passes through the throttle 16, as a result of which the gas condensate flow is throttled along the gas condensate outlet line VIII with a decrease in temperature to minus 2 ° C and enters the separator average pressure 17, where a pressure of 0.74 MPa is maintained.

В сепараторе среднего давления 17 происходит за счет снижения давления частичная дегазация газового конденсата. Выделившийся при этом газ дегазации с расходом 684 кг/ч направляется в топливную сеть установки, а нестабильный углеводородный конденсат который по линии отвода газового конденсата X из сепаратора среднего давления 17 в количестве 9308 кг/ч проходит через дроссель 18, вследствие чего происходит дросселяция потока газового конденсата со снижением температуры до минус 4°С, затем смешивается с линией отвода углеводородного конденсата XI от сепаратора топливного газа 19 в количестве 164 кг/ч в общий поток, который через промежуточный подогреватель 20, где нагревается до температуры 45°С, поступает в сепаратор низкого давления 21, в котором поддерживается давление 0,13 МПа для окончательной дегазации (стабилизации).In the medium pressure separator 17, partial degassing of the gas condensate occurs due to a decrease in pressure. The degassing gas released in this case with a flow rate of 684 kg/h is sent to the fuel network of the installation, and the unstable hydrocarbon condensate which, along the gas condensate outlet line X from the medium pressure separator 17 in the amount of 9308 kg/h, passes through the throttle 18, as a result of which the gas flow is throttled of condensate with a decrease in temperature to minus 4°C, then mixed with the withdrawal line of hydrocarbon condensate XI from the fuel gas separator 19 in the amount of 164 kg/h into the total flow, which through the intermediate heater 20, where it is heated to a temperature of 45°C, enters the separator low pressure 21, in which a pressure of 0.13 MPa is maintained for final degassing (stabilization).

Выделившийся при этом поток стабильного конденсата по линии отвода стабильного конденсата XII из сепаратора низкого давления 21 с расходом 9219 кг/ч подается в резервуарный парк стабильного конденсата на хранение, а сбросной низконапорный газ дегазации с расходом 253 кг/ч по линии низконапорного газа дегазации XIV поступает в компрессор 22 и далее по линии выхода компримированного сбросного низконапорного газа дегазации XV с давлением 0,8 МПа и температурой 132°С подается в пропановый холодильник 23, где охлаждается до температуры минус 12°С и затем по линии подачи охлажденного сбросного низконапорного газа дегазации XVI подается в сепаратор топливного газа 19, где выделяется углеводородный конденсат в количестве 164 кг/ч и газ дегазации, который отводиться по линии отвода газа дегазации XVII в топливную сеть в количестве 89 кг/ч. В случае не работы компрессора 22 сбросной низконапорный газ дегазации по линии низконапорного газа дегазации XIII сбрасывается на факел.The stream of stable condensate released in this case along the stable condensate drain line XII from the low-pressure separator 21 with a flow rate of 9219 kg/h is supplied to the stable condensate tank farm for storage, and the waste low-pressure degassing gas with a flow rate of 253 kg/h is supplied through the low-pressure degassing gas line XIV into the compressor 22 and then along the output line of the compressed low-pressure waste degassing gas XV with a pressure of 0.8 MPa and a temperature of 132°C is supplied to the propane refrigerator 23, where it is cooled to a temperature of minus 12°C and then along the supply line of the cooled low-pressure waste degassing gas XVI is supplied to the fuel gas separator 19, where hydrocarbon condensate is released in the amount of 164 kg/h and degassing gas, which is discharged through the degassing gas outlet line XVII into the fuel network in the amount of 89 kg/h. If compressor 22 is not operating, the low-pressure degassing gas is discharged to the flare through the low-pressure degassing gas line XIII.

Claims

An installation for adsorption drying and topping of natural gas, including a control valve, an inlet separator, adsorbers, wherein the source gas supply line through the control valve is connected in series to the inlet separator, the first recuperative heat exchanger and the top of the adsorbers, the cooling gas supply line is connected to the source gas supply line in front of the control valve, and is also connected to the top of the adsorbers through a filter-separator, the saturated regeneration gas outlet line from the top of the adsorbers is connected in series with the filter device, the second recuperative heat exchanger, the first recuperative heat exchanger, propane refrigerator and high-pressure separator, the cooling gas outlet line from the bottom adsorbers is connected in series to a filter device, a second recuperative heat exchanger and a furnace, the outlet of which is connected to the bottom of the adsorbers through the regeneration gas supply line, the prepared gas discharge line from the bottom of the adsorbers is connected to the filter device, the regeneration exhaust gas discharge line from the high pressure separator is connected to the supply line source gas in front of the inlet separator after the control valve, the high pressure separator is connected in series with the medium and low pressure separators, while the degassing gas outlet line from the medium pressure separator is connected to the fuel gas line, and the low pressure gas outlet line from the low pressure separator is connected to the flare line , while the gas condensate drain line from the high-pressure separator is connected through a choke to a medium-pressure separator, in which the gas condensate drain line is connected through a choke to a low-pressure separator, the outlet of which is connected to the stable condensate drain line, a make-up tank, the outlet of which is connected through a methanol supply line with a saturated regeneration gas line between the first recuperative heat exchanger and the propane refrigerator, and a methanol regeneration unit, the inlet of which is connected to the water-methanol mixture outlet line from the high-pressure separator, and the outlet is connected through the regenerated methanol supply line to the saturated regeneration gas outlet line between the first a recuperative heat exchanger and a propane refrigerator, a process compressor, the inlet of which is connected through the low-pressure degassing waste gas outlet line to the low-pressure separator, and an intermediate heater, the inlet of which is connected to the gas condensate outlet line from the medium-pressure separator, and the outlet is connected to the gas condensate inlet line into low-pressure separator, characterized in that it additionally contains a propane refrigerator, the inlet of which is connected to the output line of the compressed waste low-pressure degassing gas from the process compressor, and the output is connected through the supply line of the cooled waste low-pressure degassing gas to the fuel gas separator, the degassing gas outlet line of which is connected with the fuel gas line, and the hydrocarbon condensate discharge line is combined with the hydrocarbon condensate discharge line from the medium pressure separator in front of the intermediate heater.