Установка извлечения углеводородных компонент из попутного газа

Полезная модель относится к установкам переработки попутных газов и может быть использована в газоперерабатывающей отрасли. Установка разделения компонентов попутного газа содержит последовательно расположенные по ходу движения газа компрессорную станцию, узел осушки газа, блок низкотемпературной сепарации газа (НТС) и блок низкотемпературной конденсации (НТК). НТС содержит по крайней мере, один аппарат воздушного охлаждения (АВО), по крайней мере один рекуперативный теплообменник газ-газ и один теплообменник газ-жидкость, сепаратор, клапан для дросселирования жидкости из сепаратора, соединенный через нагреваемые каналы теплообменника газ-жидкость с сепаратором низкого давления. НТК содержит рекуперативные теплообменники, турбодетандер, установленный на одном валу с компрессором, сепараторы, ректификационную колонну и дожимную компрессорную станцию. Газовый выход сепаратора низкого давления сообщен трубопроводом с ректификационной колонной блока НТК. Техническим результатом является увеличение производительности установок переработки попутных газов и улучшение экономических показателей работы таких установок.

Настоящая полезная модель относится к установкам переработки попутных газов и может быть использована в газоперерабатывающей отрасли.

В газовой промышленности обычно газ, добытый на месторождениях, проходит две стадии обработки газа. На первой стадии из газа выделяют воду и фракции тяжелее пентана, на второй стадии производят извлечение фракций тяжелее этана. Первую стадию очистки газа осуществляют в установках низкотемпературной сепарации газа, вторую стадию в установках низкотемпературной конденсации.

Известна установка низкотемпературной конденсации газа (см. патент US 5881569, 1999), включающая в себя рекуперативные теплообменники, турбодетандер, сепаратор, ректификационную колонну и дожимную компрессорную станцию. Установка предназначена для получения этановой фракции и фракции, содержащей компоненты тяжелее этана.

Недостатком установки является невозможность получения в качестве товарного продукта газового конденсата (С5+).

Ближайшим аналогом является установка переработки природных газов (см. патент RU 2097648, 1997), в которой блок низкотемпературной сепарации газа включает узел осушки газа, один рекуперативный теплообменник «газ-газ» и один теплообменник «газ-жидкость», сепараторы высокого и низкого давления, клапан для дросселирования жидкости из сепаратора высокого давления, соединенный через нагреваемые каналы теплообменника «газ-жидкость» с сепаратором низкого давления.

Недостатком указанной установки является невозможность обеспечения высокой эффективности разделения компонентов попутного газа, при изменении состава входного попутного газа в широком диапазоне концентраций компонентов тяжелее этана (С2+).

Задачей технического решения по настоящей полезной модели является увеличение производительности установок переработки попутных газов и, соответственно, улучшение экономических показателей работы таких установок.

Поставленная задача достигается тем, что установка извлечения углеводородных компонент из попутного газа, содержащая последовательно расположенные по ходу движения газа узел осушки газа и блок низкотемпературной сепарации газа (НТС), включающий, по крайней мере, один аппарат воздушного охлаждения (АВО), по крайней мере, один рекуперативный теплообменник «газ-газ» и один теплообменник «газ-жидкость», сепараторы высокого и низкого давления, клапан для дросселирования жидкости из сепаратора высокого давления, соединенный через нагреваемые каналы теплообменника «газ-жидкость» с сепаратором низкого давления, согласно полезной модели, снабжена установленным после блока НТС блоком низкотемпературной конденсации (НТК), включающим в себя рекуперативные теплообменники, турбодетандер, установленный на одном валу с компрессором, сепараторы, ректификационную колонну и дожимную компрессорную станцию, причем ректификационная колонна сообщена трубопроводом с газовым выходом сепаратора низкого давления блока НТС.

В блоке НТС установлена дополнительная колонна, газовый выход которой сообщен с ректификационной колонной блока НТК.

Жидкостный выход из сепаратора низкого давления сообщен с ректификационной колонной блока НТК.

После турбодетандера установлен циклонный сепаратор, газовый выход которого соединен с ректификационной колонной блока НТК.

Трубопровод, соединяющий газовый выход сепаратора низкого давления с ректификационной колонной блока НТК, сообщается также с жидкостным или газожидкостным выходом сепаратора блока НТК.

Трубопровод, соединяющий газовый выход сепаратора низкого давления с ректификационной колонной блока НТК, также сообщен с газовым выходом из дополнительной колонны.

В трубопроводе, соединяющем газовый выход сепаратора низкого давления с ректификационной колонной блока НТК, установлен, по крайней мере, один дополнительный компрессор.. -,

В трубопроводе, соединяющем газовый выход сепаратора низкого давления с ректификационной колонной блока НТК, установлен, по крайней мере, один дополнительный аппарат воздушного охлаждения и/или дополнительный теплообменник.

На фиг.1-8 представлены варианты заявленной установки.

На фиг.1 представлена принципиальная схема установки для осуществления предлагаемой полезной модели, представленной в независимом пункте формулы.

Установка содержит компрессорную станцию 1, узел осушки газа 2 и блок 3 НТС, включающий аппарат воздушного охлаждения 4, по крайней мере, один рекуперативный теплообменник «газ-газ» 5 и теплообменники «газ-жидкость» 6 и 7, сепараторы высокого и низкого давления 8 и 10, клапан 9 для дросселирования жидкости из сепаратора 8 высокого давления, соединенный через нагреваемые каналы теплообменника «газ-жидкость» с сепаратором 10 низкого давления, установленный после блока 3 НТС блок 11 НТК, включающий рекуперативные теплообменники 12-14, турбодетандер 18, установленный на одном валу с компрессором 19, сепараторы 15, 16, ректификационную колонну 17, дополнительный аппарат воздушного охлаждения 20 и дожимную компрессорную станцию 21. Ректификационная колонна 17 сообщена трубопроводом с газовым выходом сепаратора низкого давления блока 3 НТС.

Установка работает следующим образом.

Сырой попутный газ, поступающий на установку, сжимается в компрессорной станции 1 до давления 35-80 атм. и направляется в блок 2 осушки газа. Блок осушки газа с адсорбентом обеспечивает осушку газа от влаги до уровня не выше -70°С. Осушенный газ направляется в блок 3 низкотемпературной сепарации (НТС), в котором газ охлаждается, пройдя аппарат воздушного охлаждения 4 и ряд рекуперативных теплообменников 5-7 «газ-газ» и «газ-жидкость». В сепараторе 8 происходит отделение от газа сконденсировавшейся углеводородной жидкости. Жидкая фаза из сепаратора 8 дросселируется в клапане 9 и нагревается в теплообменниках 6, 7 «газ-жидкость». Образовавшийся газожидкостный поток направляется в сепаратор 10. Газ из сепаратора 8 нагревается в рекуперативном теплообменнике 5 «газ-газ» и подается на дальнейшее разделение в блок 11 низкотемпературной конденсации (НТК).

В блоке 11 НТК газ охлаждается в рекуперативных теплообменниках 12-14 «газ-газ» и «газ-жидкость». Образовавшийся в ходе охлаждения конденсат, отделяется от потока газа в двухфазных сепараторах 15, 16. Жидкость, выделенная в этих сепараторах, направляется в колонну 17. Часть направляемой жидкости подвергается перед подачей в колонну 17 дросселированию и нагреву в теплообменнике «газ-жидкость» 14. Газ из сепаратора 16 направляется в турбодетандер 18. С выхода турбодетандера 18 охлажденный газ подается на верхние тарелки колонны 17. Из кубовой емкости колонны 17 отбираются жидкие углеводородные компоненты (ШФЛУ). Газ из колонны 17 нагревается в теплообменниках 13 и 12 «газ-газ» и далее последовательно сжимается в компрессоре 19, установленном на одном валу с турбодетандером, охлаждается в АВО 20 и дожимается в дожимной компрессорной станции (ДКС) 21. Сжатый в ДКС газ направляется в магистральный газопровод.

В описанной установке газ низкого давления из сепаратора 10 блока НТС подается в колонну 17 блока низкотемпературной конденсации. Это техническое решение позволяет провести очистку этого газа от фракций тяжелее этана при его прохождении по тарелкам колонны 17, и одновременно сократить расход теплоносителя, используемого для нагрева жидкости в кубовой емкости колонны 17.

В случае необходимости увеличения расхода газа подаваемого на описанную установку, в блоке НТС может быть установлена дополнительная колонна 22, газовый выход которой сообщен с ректификационной колонной 17 блока НТК.

В этом случае газ из дополнительной колонны 22 подается на сжатие во входную компрессорную станцию, и за счет этого может быть увеличен расход сырого газа сжимаемого в этом компрессоре. На Фиг.2 показан пример, когда газовый выход из дополнительной колонны 22 НТС сообщен с ректификационной колонной 17 блока НТК.

В некоторых случаях жидкостный выход из сепаратора 10 низкого давления может быть сообщен с ректификационной колонной 17 блока НТК. В этих случаях удается разгрузить ректификационную колонну 22 блока НТС, и сократить расход теплоносителя в ректификационной колонне 22 блока НТС. Реализация этого варианта показана на Фиг.3.

После турбодетандера 18 может быть установлен прямоточный циклонный сепаратор 23, газовый выход которого соединен с ректификационной колонной 17 блока НТК. Это техническое решение позволяет более качественно очистить газовый поток от капельной жидкости, что важно для обеспечения высокой степени извлечения компонентов. На Фиг.4 показан конкретный вариант реализации данного решения.

Для оптимизации потоков жидкости по тарелкам ректификационной колонны 17 блока НТК, трубопровод, соединяющий газовый выход сепаратора 10 низкого давления с дополнительной колонной 22, может также сообщаться с жидкостным выходом одного из сепараторов блока НТК. На Фиг.5 представлен один из возможных вариантов исполнения данной оптимизации.

В случаях, когда давление в ректификационной колонне блока НТС выше, чем давление в ректификационной колонне блока НТК, трубопровод, соединяющий газовый выход сепаратора 10 низкого давления с ректификационной колонной 17 блока НТК может быть также сообщен с газовым выходом из дополнительной колонны 22. На Фиг.6 показана схема реализации данного варианта.

Для поддержания высокого извлечения компонентов С3+ из попутного газа в блоке низкотемпературной сепарации, иногда важно поддерживать низкое давление газа в сепараторе 10 низкого давления. В этих случаях возможна установка, по крайней мере, одного дополнительного компрессора 24 в трубопроводе, соединяющем газовый выход сепаратора 10 низкого давления с ректификационной колонной 17 блока НТК. Схема реализации этого варианта представлена на Фиг.7.

Для дополнительного охлаждения газа, подаваемого из сепаратора 10 низкого давления в ректификационную колонну 17 блока НТК, в трубопроводе, соединяющем сепаратор 10 низкого давления и ректификационную колонну 17 блока НТК, может быть установлен, по крайней мере, один дополнительный аппарат воздушного охлаждения 25 и/или дополнительный теплообменник. Схема реализации этого варианта представлена на Фиг.8.

1. Установка извлечения углеводородных компонент из попутного газа, содержащая последовательно расположенные по ходу движения газа узел осушки газа и блок низкотемпературной сепарации газа (НТС), включающий, по крайней мере, один аппарат воздушного охлаждения (АВО), по крайней мере, один рекуперативный теплообменник «газ-газ» и один теплообменник «газ-жидкость», сепараторы высокого и низкого давления, клапан для дросселирования жидкости из сепаратора высокого давления, соединенный через нагреваемые каналы теплообменника «газ-жидкость» с сепаратором низкого давления, отличающаяся тем, что она снабжена установленным после блока НТС блоком низкотемпературной конденсации (НТК), включающим в себя рекуперативные теплообменники, турбодетандер, установленный на одном валу с компрессором, сепараторы, ректификационную колонну и дожимную компрессорную станцию, причем ректификационная колонна сообщена трубопроводом с газовым выходом сепаратора низкого давления блока НТС.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в блоке НТС установлена дополнительная колонна, газовый выход которой сообщен с ректификационной колонной блока НТК.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что жидкостный выход из сепаратора низкого давления сообщен с ректификационной колонной блока НТК.

4. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что после турбодетандера установлен циклонный сепаратор, газовый выход которого соединен с ректификационной колонной блока НТК.

5. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что трубопровод, соединяющий газовый выход сепаратора низкого давления с ректификационной колонной блока НТК, сообщается также с жидкостным или газожидкостным выходом сепаратора блока НТК.

6. Установка по п.2, отличающаяся тем, что трубопровод, соединяющий газовый выход сепаратора низкого давления с ректификационной колонной блока НТК, также сообщен с газовым выходом из дополнительной колонны.

7. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в трубопроводе, соединяющем газовый выход сепаратора низкого давления с ректификационной колонной блока НТК, установлен, по крайней мере, один дополнительный компрессор.

8. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в трубопроводе, соединяющем газовый выход сепаратора низкого давления с ректификационной колонной блока НТК, установлен, по крайней мере, один дополнительный аппарат воздушного охлаждения и/или дополнительный теплообменник.