Установка переработки природного или попутного нефтяного газов

Полезная модель относится к производству этановой фракции, сжиженных углеводородных газов и к подготовке природного и попутного нефтяного газа для производства сжиженного природного газа; может быть реализована на объектах нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности, преимущественно на заводах и установках по подготовке и переработке нефти, природных и попутных нефтяных газов, широкой фракции легких углеводородов, в том числе для производства сжиженного природного газа, сжиженных углеводородных газов и этановой фракции (в качестве нефтегазохимического сырья) методом ректификации и позволяет снизить энергозатраты, упростить технологическую схему установок и снизить загрязнение окружающей среды за счет уменьшения мощности нагревательного оборудования. Установка содержит ректификационную колонну с ультразвуковым генератором и излучателями волнового ультразвукового поля с магнитострикционными или пьезокерамическими преобразователями и волноводами на контактных устройствах и/или в донной части. Технический результат - расширение арсенала технических средств. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к производству этановой фракции, сжиженных углеводородных газов (далее - СУГ) и к подготовке природного и попутного нефтяного газа для производства сжиженного природного газа (далее - СПГ) и может быть реализована на объектах нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности, преимущественно на заводах и установках по подготовке и переработке нефти, природных и попутных нефтяных газов, широкой фракции легких углеводородов (далее - ШФЛУ), в том числе для производства СПГ, СУГ и этановой фракции (в качестве нефтегазохимического сырья).

Известна установка, обеспечивающая разделение углеводородных фракций и состоящая из ректификационной колонны и подогревателей (печей) (см. Мурин В.И., Кисленко Н.Н., Сурков Ю.В., Афанасьев А.И., Афанасьев Ю.М., Бекиров Т.М., Барсук С.Д., Блинов В.В., Грунвальд В.Р., Исмайлова Х.И., Набоков С.В. Набутовский З.А., Подлегаев Н.И., Стрючков В.М., Фишман Л.Л. Переработка природного газа и конденсата: Справочник: В 2 ч. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. - Ч. 1. - 517 с.: ил.).

Более близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является установка, обеспечивающая разделение природного газа или попутного нефтяного газа методом ректификации на метановую фракцию и ШФЛУ и состоящая из ректификационной колонны и подогревателей (печей) (см. указанный выше источник).

Недостатком приведенных технических решений является использование в ректификационных колоннах подогревателей (печей), что приводит к необходимости использования природного газа в качестве топлива, значительным теплоэнергетическим затратам и загрязнению окружающей среды продуктами горения, к усложнению технологической схемы.

Задача заявленной полезной модели заключается в создании установки переработки природного или попутного нефтяного газов, применение которой позволит снизить энергетические затраты на переработку указанного сырья, повысить скорость массообмена в ректификационной колонне, а также снизить металлоемкость ректификационной колонны при ее изготовлении установки.

Технический результат - расширение арсенала технических средств аналогичного с заявленной полезной моделью назначения.

Поставленная задача и указанный технический результат, соответственно решается и достигается тем, что установка переработки природного или попутного нефтяного газов, включающая ректификационную колонну, имеющую выходы метановой фракции и ШФЛУ, дополнительно снабжена ультразвуковым генератором, соединенным с излучателями волнового ультразвукового поля с магнитострикционными или пьезокерамическими преобразователями и волноводами, расположенными в донной части и/или на контактных устройствах ректификационной колонны.

Заявленная установка характеризуется также тем, что ректификационная колонна выполнена с возможностью переработки ШФЛУ и снабжена выходами этановой фракции, преимущественно содержащей этан, и фракции C₃₊.

Заявленная установка характеризуется также тем, что ректификационная колонна выполнена с возможностью переработки ШФЛУ и снабжена выходами пропан-бутановой фракции (далее - ПБФ), преимущественно содержащей пропан, и фракции C₅₊.

Заявленная установка характеризуется также тем, что ректификационная колонна выполнена с возможностью переработки ШФЛУ и снабжена выходами ПБФ, преимущественно содержащей пропан, и бутан-бутиленовой фракции (далее - ББФ), преимущественно содержащей бутаны.

Заявленная установка характеризуется также тем, что ректификационная колонна выполнена с возможностью переработки ПБФ и снабжена выходами пропана и ББФ.

Заявленная установка характеризуется также тем, что ректификационная колонна выполнена с возможностью переработки ББФ и снабжена выходами н-бутана и изо-бутана.

Энергия ультразвукового волнового поля, привносимая в разделяемую углеводородную систему, повышает энергетическое состояние и понижает стабильность системы, что, в свою очередь, по сравнению с тепловым нагревом, существенно повышает скорость массообмена, интенсивность образования паровой фазы, четкость разделения и, как следствие, позволяет снизить число ректификационных тарелок в колонне и мощность нагревательного оборудования.

Таким образом, при применении установки, изготовленной с использованием заявленной полезной модели, энергетические затраты снижаются на 40-50%, скорость массообмена в ректификационной колонне повышается в 3-10 раз, а при изготовлении установки с использованием заявленной полезной модели металлоемкость ректификационной колонны снижается на 15-25%, что подтверждено расчетными и экспериментальными данными.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема установки, изготовленной с использованием заявленной полезной модели, на фиг. 2 - разрез -A на фиг. 1.

Установка переработки природного или попутного нефтяного газов включает в себя ректификационную колонну 1, ультразвуковой генератор 2, соединенный с излучателями волнового ультразвукового поля с магнитострикционными или пьезокерамическими преобразователями и волноводами 3, которые расположены в донной части и/или на контактных устройствах (на фиг. не показаны) ректификационной колонны 1.

Для лучшего понимания сущности заявленной полезной модели римскими цифрами на фиг. 1 указаны следующие потоки:

I - сырье;

II - дистиллят;

III - остаток.

Сущность и работа установки переработки природного или попутного нефтяного газов поясняется следующими примерами.

ПРИМЕР 1.

Сырье (природный газ или попутный нефтяной газ) по линии I поступает в ректификационную колонну 1. В зависимости от состава сырья технологический режим работы ректификационной колонны 1 поддерживается при давлениях от 0,5 до 9,0 МПа и температурах от -60 до +20°C. В зависимости от состава сырья разделяемая углеводородная смесь в кубовой части ректификационной колонны 1 подвергается воздействию ультразвукового волнового поля с частотой излучения от 16 до 100 кГц и мощностью от 0,25 до 10 кВт при помощи излучателей 3, соединенных с ультразвуковым генератором 2. С верха ректификационной колонны 1 по линии II отбирают метановую фракцию, преимущественно содержащую метан, с низа ректификационной колонны 2 по линии III отбирают ШФЛУ. В ректификационной колонне 1 применяются способы создания орошения, основанные на использовании дросселирования метановой фракции, выходящей с верха ректификационной колонны, или хладагентов. Установка оснащена необходимой запорной и/или запорно-регулирующей арматурой.

ПРИМЕР 2.

Сырье (ШФЛУ) по линии I поступает в ректификационную колонну 1. В зависимости от состава сырья технологический режим работы ректификационной колонны 1 поддерживается при давлениях от 0,5 до 9,0 МПа и температурах от -60 до +20°C. В зависимости от состава сырья разделяемая углеводородная смесь в кубовой части ректификационной колонны 1 подвергается воздействию ультразвукового волнового поля с частотой излучения от 16 до 100 кГц и мощностью от 0,25 до 10 кВт при помощи излучателей 3, соединенных с ультразвуковым генератором 2. С верха ректификационной колонны 1 по линии II отбирают этановую фракцию, преимущественно содержащую этан, с низа ректификационной колонны 2 по линии III отбирают фракцию C₃₊. В ректификационной колонне 1 применяются способы создания орошения, основанные на использовании дросселирования этановой фракции, выходящей с верха ректификационной колонны, или хладагентов. Установка оснащена необходимой запорной и/или запорно-регулирующей арматурой.

ПРИМЕР 3.

Сырье (ШФЛУ) по линии I поступает в ректификационную колонну 1. В зависимости от состава сырья технологический режим работы ректификационной колонны 1 поддерживается при давлениях от 0,2 до 4,0 МПа и температурах от -10 до +40°C. В зависимости от состава сырья разделяемая углеводородная смесь в кубовой части ректификационной колонны 1 подвергается воздействию ультразвукового волнового поля с частотой излучения от 16 до 100 кГц и мощностью от 0,25 до 10 кВт при помощи излучателей 3, соединенных с ультразвуковым генератором 2. С верха ректификационной колонны 1 по линии II отбирают пропан-бутановую фракцию (далее - ПБФ), преимущественно содержащую пропан и бутаны, с низа ректификационной колонны 2 по линии III отбирают фракцию C₅₊. В ректификационной колонне 1 применяются способы создания орошения, основанные на использовании дросселирования ПБФ, выходящей с верха ректификационной колонны, или хладагентов. Установка оснащена необходимой запорной и/или запорно-регулирующей арматурой.

ПРИМЕР 4.

Сырье (ШФЛУ) по линии I поступает в ректификационную колонну 1. Давление в ректификационной колонне составляет 0,2-4,0 МПа. В зависимости от состава сырья технологический режим работы ректификационной колонны 1 поддерживается при давлениях от 0,2 до 4,0 МПа и температурах от -10 до +40°C. В зависимости от состава сырья разделяемая углеводородная смесь в кубовой части ректификационной колонны 1 подвергается воздействию ультразвукового волнового поля с частотой излучения от 16 до 100 кГц и мощностью от 0,25 до 10 кВт при помощи излучателей 3, соединенных с ультразвуковым генератором 2. С верха ректификационной колонны 1 по линии II отбирают ПБФ, преимущественно содержащую пропан, с низа ректификационной колонны 2 по линии III отбирают бутан-бутиленовую фракцию (далее - ББФ), преимущественно содержащую бутаны. В ректификационной колонне 1 применяются способы создания орошения, основанные на использовании дросселирования ПБФ, выходящей с верха ректификационной колонны, или хладагентов. Установка оснащена необходимой запорной и/или запорно-регулирующей арматурой.

ПРИМЕР 5.

Сырье (ПБФ) по линии I поступает в ректификационную колонну 1. Давление в ректификационной колонне составляет 0,2-4,0 МПа. В зависимости от состава сырья технологический режим работы ректификационной колонны 1 поддерживается при давлениях от 0,2 до 4,0 МПа и температурах от -10 до +40°C. В зависимости от состава сырья разделяемая углеводородная смесь в кубовой части ректификационной колонны 1 подвергается воздействию ультразвукового волнового поля с частотой излучения от 16 до 100 кГц и мощностью от 0,25 до 10 кВт при помощи излучателей 3, соединенных с ультразвуковым генератором 2. С верха ректификационной колонны 1 по линии II отбирают пропан, с низа ректификационной колонны 2 по линии III отбирают ББФ, преимущественно содержащую бутаны. Установка оснащена необходимой запорной и/или запорно-регулирующей арматурой.

ПРИМЕР 6.

Сырье (ББФ) по линии I поступает в ректификационную колонну 1. Давление в ректификационной колонне составляет 0,2-4,0 МПа. В зависимости от состава сырья технологический режим работы ректификационной колонны 1 поддерживается при давлениях от 0,2 до 4,0 МПа и температурах от -10 до +40°C В зависимости от состава сырья разделяемая углеводородная смесь в кубовой части ректификационной колонны 1 подвергается воздействию ультразвукового волнового поля с частотой излучения от 16 до 100 кГц и мощностью от 0,25 до 10 кВт при помощи излучателей 3, соединенных с ультразвуковым генератором 2. С верха ректификационной колонны 1 по линии II отбирают изо-бутан, с низа ректификационной колонны 2 по линии III отбирают н-бутан. В ректификационной колонне 1 применяются способы создания орошения, основанные на использовании дросселирования изо-бутана, выходящего с верха ректификационной колонны, или хладагентов. Установка оснащена необходимой запорной и/или запорно-регулирующей арматурой.

1. Установка переработки природного или попутного нефтяного газов, включающая ректификационную колонну, имеющую выходы метановой фракции и широкой фракции легких углеводородов (далее - ШФЛУ), отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена ультразвуковым генератором, соединенным с излучателями волнового ультразвукового поля с магнитострикционными или пьезокерамическими преобразователями и волноводами, расположенными в донной части и/или на контактных устройствах ректификационной колонны.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что ректификационная колонна выполнена с возможностью переработки ШФЛУ и снабжена выходами этановой фракции, преимущественно содержащей этан, и фракции С₃₊.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что ректификационная колонна выполнена с возможностью переработки ШФЛУ и снабжена выходами пропан-бутановой фракции (далее - ПБФ), преимущественно содержащей пропан, и фракции С₅₊.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что ректификационная колонна выполнена с возможностью переработки ШФЛУ и снабжена выходами ПБФ, преимущественно содержащей пропан, и бутан-бутиленовой фракции (далее - ББФ), преимущественно содержащей бутаны.

5. Установка по любому из пп. 3 или 4, отличающаяся тем, что ректификационная колонна выполнена с возможностью переработки ПБФ и снабжена выходами пропана и ББФ.

6. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что ректификационная колонна выполнена с возможностью переработки ББФ и снабжена выходами н-бутана и изо-бутана.