RU2740201C2

RU2740201C2 - Deethanization unit of natural gas

Info

Publication number: RU2740201C2
Application number: RU2018123451A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владиславович Курочкин; Азамат Венерович Самигуллин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ"
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2021-01-12
Also published as: RU2018123451A3; RU2018123451A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to apparatus for separating natural gas by low-temperature separation and can be used in gas industry. Natural gas deethanization unit, which includes a recovery heat exchanger, a dephlegmator, reducing devices and a separator, differs by the fact that the reducing devices are installed expanders, kinematically or electrically connected to the chiller drive, on the high pressure gas line there is a drying unit with a purge gas inlet line and a regeneration gas discharge line to the low pressure gas discharge line, then the high pressure gas line is divided into two lines, on one there is a refrigerator with a refrigerating machine, on the other—a recuperative heat exchanger with lines of input/output of low pressure gas, then lines are connected in one line, on which the first expander and the dephlegmator, connected to the separator by the low pressure gas supply line and the dephlegmation gas supply line, on which a second expander is installed, and with a recuperative heat exchanger—a low pressure gas feed line, equipped with a reflux feed line into the demethanizer, to which adjoins line of supply of wide fraction of light hydrocarbons from separator, wherein demethanizer is equipped with liquid hydrocarbon discharge line and methane-containing gas supply line to separator.

EFFECT: technical result is higher yield of liquid hydrocarbons.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к установкам разделения природного газа методом низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности.The invention relates to installations for separating natural gas by the method of low-temperature separation and can be used in the gas industry.

Известен способ сжижения богатого углеводородами потока с одновременным извлечением С₃₊ - богатой фракции с высоким выходом [RU 2317497, опубл. 20.02.2008 г., МПК F25J 1/02, F25J 3/00], осуществляемый на установке, включающей три холодильных каскада со смешанными хладоагентами разного состава и блок фракционирования, состоящий из сепаратора, детандер-компрессорного агрегата, насоса, рекуперационного теплообменника, абсорбера и отпарной колонны.A known method of liquefying a stream rich in hydrocarbons with simultaneous extraction of C ₃₊ - a rich fraction with high yield [RU 2317497, publ. 02/20/2008, IPC F25J 1/02, F25J 3/00], carried out on a plant that includes three refrigeration cascades with mixed refrigerants of different compositions and a fractionation unit, consisting of a separator, an expander-compressor unit, a pump, a recuperative heat exchanger, an absorber and a stripping column.

Недостатками известной установки являются неполное извлечение углеводородов С₃₊ и невозможность извлечения этана.The disadvantages of the known installation are incomplete extraction of C ₃₊ hydrocarbons and the impossibility of recovering ethane.

Наиболее близка по технической сущности к предлагаемому изобретению установка комплексной подготовки газа [RU 2624710, опубл. 05.07.2017 г., МПК F25J 3/00, С07С 7/00, C10G 5/06], включающая входной сепаратор, теплообменники "газ/редуцированный конденсат" и "газ/газ низкотемпературной сепарации после дефлегматора" (рекуперационные теплообменники), дефлегматор, редуцирующие устройства, блоки низкотемпературной сепарации (сепаратор) и стабилизации конденсата.The closest in technical essence to the proposed invention is a complex gas treatment unit [RU 2624710, publ. 07/05/2017, IPC F25J 3/00, С07С 7/00, C10G 5/06], including an inlet separator, heat exchangers "gas / reduced condensate" and "gas / gas low-temperature separation after a reflux condenser" (recuperative heat exchangers), reflux condenser , reducing devices, blocks for low-temperature separation (separator) and condensate stabilization.

Недостатками данной установки при деэтанизации природного газа являются низкий выход жидких углеводородов из-за недостаточного охлаждения газа.The disadvantages of this installation in the deethanization of natural gas are the low yield of liquid hydrocarbons due to insufficient gas cooling.

Задача изобретения - повышение выхода жидких углеводородов.The objective of the invention is to increase the yield of liquid hydrocarbons.

Техническим результатом является повышение выхода жидких углеводородов за счет установки в качестве редуцирующих устройств детандеров, соединенных кинематически или электрически с приводом холодильной машины, используемой для дополнительного охлаждения газа.The technical result is to increase the yield of liquid hydrocarbons by installing expanders as reducing devices, connected kinematically or electrically with the drive of the refrigerating machine used for additional cooling of the gas.

Технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей рекуперационный теплообменник, дефлегматор, редуцирующие устройства и сепаратор, оснащенной линиями газа высокого и низкого давления, особенность заключается в том, что в качестве редуцирующих устройств установлены детандеры, кинематически или электрически соединенные с приводом холодильной машины, на линии газа высокого давления установлен блок осушки с линией ввода продувочного газа и линией вывода газа регенерации в линию вывода газа низкого давления, затем линия газа высокого давления разделена на две линии, на одной установлен холодильник с холодильной машиной, на другой - рекуперационный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления, далее линии соединены в одну линию, на которой установлен первый детандер и дефлегматор, соединенный с сепаратором линией подачи газа низкого давления и линией подачи газа дефлегмации, на которой установлен второй детандер, а с рекуперационным теплообменником - линией ввода газа низкого давления, оснащенный линией подачи флегмы в деметанизатор, к которой примыкает линия подачи широкой фракции легких углеводородов из сепаратора, при этом деметанизатор оборудован линией вывода жидких углеводородов и линией подачи метансодержащего газа в сепаратор.The technical result is achieved by the fact that in a known installation, including a recuperative heat exchanger, a reflux condenser, reducing devices and a separator equipped with high and low pressure gas lines, the feature is that expanders are installed as reducing devices, kinematically or electrically connected to the drive of the refrigerating machine , on the high-pressure gas line, a dehydration unit is installed with a purge gas inlet line and a regeneration gas outlet line to the low-pressure gas outlet line, then the high-pressure gas line is divided into two lines, one is equipped with a refrigerator with a refrigerating machine, the other is a recuperative heat exchanger with low pressure gas inlet / outlet lines, then the lines are connected in one line, on which the first expander and the reflux condenser are installed, connected to the separator by the low pressure gas supply line and the reflux gas supply line, on which the second expander is installed, and with the recuperative heat exchanger - a low-pressure gas inlet line, equipped with a reflux feed line to the demethanizer, to which the feed line of a wide fraction of light hydrocarbons from the separator adjoins, and the demethanizer is equipped with a liquid hydrocarbon outlet line and a methane-containing gas supply line to the separator.

Деметанизатор может быть оснащен линиями вывода этановой и пропан-бутановой фракций. При высоком содержании углекислого газа и низком содержании тяжелых углеводородов в газе высокого давления установку целесообразно оснастить блоком очистки газа от углекислоты, например, адсорбционного типа, а при необходимости дальнейшей транспортировки газа на линии газа низкого давления может быть установлена компрессорная станция.The demethanizer can be equipped with lines for the output of ethane and propane-butane fractions. With a high content of carbon dioxide and a low content of heavy hydrocarbons in the high-pressure gas, it is advisable to equip the installation with a gas purification unit from carbon dioxide, for example, of an adsorption type, and if further gas transportation is required, a compressor station can be installed on the low-pressure gas line.

Установка оборудована блоком адсорбционной осушки с регенерируемым адсорбентом и подачей газа регенерации в поток газа низкого давления. Деметанизатор может быть выполнен, например, в виде ректификационной колонны. В качестве остальных элементов установки могут быть расположены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.The plant is equipped with an adsorption drying unit with a regenerated adsorbent and a regeneration gas supply to a low pressure gas stream. The demethanizer can be made, for example, in the form of a rectification column. As the rest of the installation elements, any suitable device known from the prior art can be arranged.

Установка в качестве редуцирующих устройств детандеров, соединенных кинематически или электрически с приводом холодильной машины, позволяет получить дополнительное количество холода, снизить температуру газа, уменьшить содержание углеводородов С₂₊ в газе и увеличить выход жидких углеводородов.Installation of expanders as reducing devices, connected kinematically or electrically with the drive of the refrigerating machine, makes it possible to obtain an additional amount of cold, reduce the gas temperature, reduce the content of C ₂₊ hydrocarbons in the gas and increase the yield of liquid hydrocarbons.

Предлагаемая установка показана на схеме и включает блок осушки 1, холодильник 2, холодильную машину 3, детандеры 4 и 5, рекуперационный теплообменник 6, дефлегматор 7, сепаратор 8 и деметанизатор 9. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 10 и газоперекачивающей компрессорной станцией 11 (показано пунктиром).The proposed installation is shown in the diagram and includes a drying unit 1, a refrigerator 2, a refrigerating machine 3, expanders 4 and 5, a recuperative heat exchanger 6, a reflux condenser 7, a separator 8 and a demethanizer 9. The installation can be equipped with a carbon dioxide purification unit 10 and a gas pumping compressor station 11 (shown in dotted lines).

При работе установки природный газ высокого давления, поступающий по линии 12, осушают в адсорбционном блоке 1 (ввод продувочного газа не показан) и разделяют на два потока, первый поток по линии 13 подают на охлаждение в теплообменник 6, второй поток охлаждают в холодильнике 2, соединенном с холодильной машиной 3, и подают в линию 13. Объединенный поток редуцируют с помощью детандера 4 и направляют в нижнюю часть дефлегматора 8, где подвергают дефлегмации за счет противоточного охлаждения подаваемым по линии 14 из сепаратора 8 газом низкого давления, который затем нагревают в теплообменнике 6, смешивают с газом регенерации адсорбента, подаваемым из блока 1 по линии 15, и выводят с установки. Полученный газ дефлегмации после редуцирования в детандере 5 по линии 16 подают в сепаратор 8 совместно с газом фракционирования, направляемым по линии 17 из деметанизатора 9. Из низа сепаратора 8 по линии 18 выводят широкую фракцию легких углеводородов, которую смешивают с флегмой, подаваемой из низа дефлегматора 7 по линии 19, и подвергают фракционированию в деметанизаторе 9 с получением жидких углеводородов, выводимых по линии 20, или этановой и пропан-бутановой фракций, выводимых по линиям 21 и 22, соответственно (показано пунктиром). При необходимости объединенный газовый поток перед детандером 4 очищают от углекислого газа в блоке 10, а газ низкого давления дожимают до давления дальнейшей транспортировки на станции 11 (показано пунктиром).During the operation of the installation, high-pressure natural gas supplied through line 12 is dried in the adsorption unit 1 (inlet of the purge gas is not shown) and divided into two streams, the first stream through line 13 is fed for cooling to the heat exchanger 6, the second stream is cooled in the refrigerator 2, connected to the refrigerating machine 3, and fed into line 13. The combined flow is reduced by means of expander 4 and directed to the lower part of the reflux condenser 8, where it is refluxed due to countercurrent cooling by the low pressure gas supplied through line 14 from the separator 8, which is then heated in a heat exchanger 6 is mixed with the adsorbent regeneration gas supplied from unit 1 through line 15 and removed from the plant. The obtained reflux gas after reduction in the expander 5 through line 16 is fed to the separator 8 together with the fractionation gas directed through the line 17 from the demethanizer 9. From the bottom of the separator 8 through the line 18 a wide fraction of light hydrocarbons is withdrawn, which is mixed with the reflux supplied from the bottom of the reflux condenser 7 through line 19, and subjected to fractionation in a demethanizer 9 to obtain liquid hydrocarbons withdrawn through line 20, or ethane and propane-butane fractions withdrawn through lines 21 and 22, respectively (shown in dotted lines). If necessary, the combined gas flow before the expander 4 is cleaned of carbon dioxide in unit 10, and the low pressure gas is compressed to the pressure of further transportation at station 11 (shown by the dotted line).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход жидких углеводородов и может найти применение в газовой промышленности.Thus, the proposed installation allows you to increase the yield of liquid hydrocarbons and can be used in the gas industry.

Claims

Natural gas deethanization unit, including a recuperative heat exchanger, a dephlegmator, reducing devices and a separator, characterized in that expanders are installed as reducing devices, kinematically or electrically connected to the drive of the refrigeration machine, a drying unit with a purge gas input line is installed on the high-pressure gas line and the regeneration gas outlet line to the low pressure gas outlet line, then the high pressure gas line is divided into two lines, one is equipped with a refrigerator with a refrigerating machine, the other is a recuperative heat exchanger with low pressure gas inlet / outlet lines, then the lines are connected into one line, on which the first expander and a reflux condenser are installed, connected to the separator by a low pressure gas supply line and a reflux gas supply line, on which a second expander is installed, and with a recuperation heat exchanger - a low pressure gas inlet line equipped with a reflux line to the demethanizer, to which The second is adjoined by the supply line of a wide fraction of light hydrocarbons from the separator, while the demethanizer is equipped with a line for the output of liquid hydrocarbons and a line for supplying methane-containing gas to the separator.