RU2703132C1

RU2703132C1 - Plant for low-temperature separation with dephlegmation ltsd to obtain hydrocarbons c2+ from natural gas (versions)

Info

Publication number: RU2703132C1
Application number: RU2018131801A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владиславович Курочкин
Original assignee: Андрей Владиславович Курочкин
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2019-10-15

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: invention relates to low-temperature separation plants and can be used in gas industry for extraction of hydrocarbons Cfrom natural gas. Disclosed is a palnt which includes, in version 1, a drying unit, an external cooling circuit in the evaporator, a compressor, a condenser and a reducing device, two recuperative heat exchangers, reducing devices, a dephlegmator, a weathering unit, a pump, a demethanizer and a low-temperature separator. Alternative 2 of the installation instead of the external cooling circuit equipment includes a compressor, a refrigerator and an additional reducing device. In operation of version 1, high-pressure gas is dried and separated into two streams, first is cooled in first recuperative heat exchanger, and second one – in evaporator and in second recuperative heat exchanger, then flows are combined, reduced and directed to dephlegmator, cooled by low-temperature separation gas, which is then heated in the first recuperative heat exchanger and discharged. During circulation, the coolant of the external circuit after heating in the evaporator is compressed by a compressor driven by at least one of the expanders, cooled in a condenser and reduced. Dephlegmation gas is reduced and mixed with methane-containing gas and weathering gas and separated into a low-temperature separator into gas and condensate. Reflux is removed from the dephlegmator, which is reduced, mixed with condensate, separated in a weathering unit on a weathering gas and a residue, which is fed via a second recuperative heat exchanger into a demethanizer, from which methane-containing gas and hydrocarbons Careremoved. Operation of version 2 is characterized by that the second high-pressure gas stream is compressed by a compressor driven by at least one of the expanders, cooled in a cooler, a second recuperative heat exchanger and reduced.EFFECT: high output of hydrocarbons C.2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к установкам низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности для выделения углеводородов С₂₊ из природного газа.The invention relates to low-temperature separation units and can be used in the gas industry for the separation of C ₂₊ hydrocarbons from natural gas.

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 хладагентами разного состава и блок фракционирования, состоящий из сепаратора, детандер-компрессорного агрегата, насоса, рекуперационного теплообменника, абсорбера и отпарной колонны.A known method of liquefying a hydrocarbon-rich stream with the simultaneous extraction of a C ₃₊ -rich fraction in high yield [RU 2317497, publ. 02/20/2008, MPK F25J 1/02, F25J 3/00], carried out at a plant comprising three refrigerating stages with mixed refrigerants of different compositions and a fractionation unit consisting of a separator, an expander-compressor unit, a pump, a recovery heat exchanger, and an absorber and stripping columns.

Недостатками известной установки являются неполное извлечение углеводородов С₃₊ и невозможность выделения этана.The disadvantages of the known installation are the incomplete recovery of C ₃₊ hydrocarbons and the inability to isolate ethane.

Наиболее близка 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, два рекуперационных теплообменника, дефлегматор, редуцирующие устройства, блок низкотемпературной сепарации и блок стабилизации.Closest to the proposed invention, the installation of integrated gas treatment [RU 2624710, publ. 07/05/2017, IPC F25J 3/00, С07С 7/00, C10G 5/06], including an inlet separator, two recuperation heat exchangers, a reflux condenser, reducing devices, a low-temperature separation unit and a stabilization unit.

Недостатком данной установки является низкий выход углеводородов С₂₊ из-за недостаточного охлаждения газа.The disadvantage of this installation is the low yield of C ₂₊ hydrocarbons due to insufficient gas cooling.

Задача изобретения - повышение выхода углеводородов С₂₊.The objective of the invention is to increase the yield of hydrocarbons With ₂₊ .

Техническим результатом является повышение выхода углеводородов С₂₊ за счет установки в качестве редуцирующих устройств по меньшей мере одного детандера, соединенного кинематически и/или электрически с компрессором для сжатия хладагента внешнего цикла охлаждения или хладагента смешения.The technical result is to increase the yield of C ₂₊ hydrocarbons by installing at least one expander as a reducing device, kinematically and / or electrically connected to a compressor for compressing the refrigerant of an external cooling cycle or mixing refrigerant.

Предложено два варианта установки, в первом из которых установлен компрессор хладагента внешнего контура охлаждения, а во втором - компрессор части газа высокого давления, используемой в качестве хладагента смешения.Two installation options are proposed, in the first of which a refrigerant compressor is installed on the external cooling circuit, and in the second, a compressor of a part of the high-pressure gas used as a mixing refrigerant.

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, оснащенной линиями газа высокого и низкого давления, включающей два рекуперационных теплообменника, дефлегматор, редуцирующие устройства, блоки низкотемпературной сепарации и стабилизации, особенность заключается в том, что в качестве блока стабилизации установлен деметанизатор, соединенный линией подачи метансодержащего газа с линией подачи газа дефлегмации, и оснащенный линией вывода углеводородов С₂₊, в качестве блока низкотемпературной сепарации расположен низкотемпературный сепаратор, оснащенный линией вывода конденсата в линию подачи флегмы и линией подачи газа в устройство охлаждения дефлегматора, по меньшей мере одно из редуцирующих устройств выполнено в виде детандера, кинематически и/или электрически соединенного с компрессором внешнего контура охлаждения, на линии газа высокого давления установлен блок осушки, затем параллельно расположены первый рекуперационный теплообменник и испаритель внешнего контура охлаждения со вторым рекуперационным теплообменником, далее размещены первое редуцирующее устройство и дефлегматор, соединенный линией подачи газа низкотемпературной сепарации с первым рекуперационным теплообменником, оснащенным линией вывода газа низкого давления, с низкотемпературным сепаратором - линией подачи газа дефлегмации с расположенным на ней вторым редуцирующим устройством, а с деметанизатором - линией подачи флегмы с расположенными на ней третьим редуцирующим устройством, выветривателем, оснащенным линией подачи газа выветривания в линию подачи газа дефлегмации, и вторым рекуперационным теплообменником, при этом внешний контур охлаждения включает расположенные на линии циркуляции хладагента испаритель, компрессор, конденсатор и редуцирующее устройство внешнего контура охлаждения.The technical result in the first embodiment is achieved by the fact that in the proposed installation, equipped with high and low pressure gas lines, including two recovery heat exchangers, a reflux condenser, reducing devices, low-temperature separation and stabilization units, the feature is that a demethanizer is installed as a stabilization unit, connected by a methane-containing gas supply line to a reflux gas supply line, and equipped with a C ₂₊ hydrocarbon output line, as a low-temperature separation unit The low-temperature separator is equipped with a condensate discharge line to the reflux supply line and a gas supply line to the reflux condenser cooling device, at least one of the reducing devices is designed as an expander kinematically and / or electrically connected to the compressor by an external cooling circuit, on a high gas line a drying unit is installed, then the first recovery heat exchanger and the evaporator of the external cooling circuit with the second recovery heat exchanger are located in parallel Further, the first reducing device and a reflux condenser are placed, connected by a low-temperature gas separation gas supply line with the first recovery heat exchanger equipped with a low-pressure gas output line, with a low-temperature separator - a reflux gas supply line with a second reducing device located on it, and a demethanizer - a supply line located on it is a third reducing device, a weathering device equipped with a line for supplying weathering gas to the line for refluxing gas, and a second with a heat exchanger, while the external cooling circuit includes an evaporator, compressor, condenser and a reducing device for the external cooling circuit located on the refrigerant circuit.

Второй вариант установки отличается размещением на линии газа высокого давления, параллельно первому рекуперационному теплообменнику, компрессора, холодильника, второго рекуперационного теплообменника и четвертого редуцирующего устройства взамен оборудования внешнего контура охлаждения.The second installation option differs by placing high pressure gas on the line, parallel to the first recovery heat exchanger, compressor, refrigerator, second recovery heat exchanger and fourth reducing device instead of external cooling circuit equipment.

При необходимости установку оснащают блоком очистки газа от углекислоты, например, адсорбционного или абсорбционного типа, размещаемым на линии газа высокого давления, а на линии газа низкого давления может быть установлена компрессорная станция. Для снижения нагрузки дефлегматора по жидкости перед ним может быть установлен сепаратор, оснащенный линией подачи конденсата в линию подачи флегмы. Для снижения нагрузки низкотемпературного сепаратора по газу по меньшей мере часть метансодержащего газа может подаваться минуя его, непосредственно в линию газа низкотемпературной сепарации.If necessary, the installation is equipped with a carbon dioxide gas purification unit, for example, of the adsorption or absorption type, placed on the high pressure gas line, and a compressor station can be installed on the low pressure gas line. To reduce the reflux condenser load by liquid, a separator can be installed in front of it, equipped with a condensate supply line to the reflux supply line. To reduce the load of the low-temperature gas separator, at least a part of the methane-containing gas can be fed bypassing it directly into the low-temperature gas separation line.

Установка оборудована блоком осушки, например, адсорбционного или абсорбционного типа. Деметанизатор может быть выполнен в виде ректификационной колонны. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля или вихревой трубы или детандера. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.The installation is equipped with a drying unit, for example, adsorption or absorption type. The demethanizer can be made in the form of a distillation column. Reducing devices can be made in the form of a throttle valve or vortex tube or expander. As the remaining elements of the installation can be placed any device of the corresponding purpose, known from the prior art.

Установка в качестве по меньшей мере одного из редуцирующих устройств детандера, соединенного кинематически или электрически с компрессором, позволяет использовать механическую энергию редуцирования технологического потока для дополнительного охлаждения газа путем выведения из установки тепла, которое выделяется (первый вариант) при сжатии циркулирующего хладагента, с помощью конденсатора, или (второй вариант), при сжатии части газа высокого давления, с помощью холодильника, что снижает температуру газа, уменьшает содержание углеводородов С₂₊ в газе низкотемпературной сепарации и увеличивает их выход в жидком виде.The installation of at least one of the reducing devices as an expander connected kinematically or electrically to a compressor allows the mechanical energy of the reduction of the process stream to be used to further cool the gas by removing heat from the installation, which is generated (the first option) by compressing the circulating refrigerant, using a condenser , or (the second option), when compressing part of the high-pressure gas, using a refrigerator, which reduces the temperature of the gas, reduces the carbon content Orod C ₂₊ low temperature separation in a gas and increases their yield in liquid form.

Установка в первом варианте включает блок осушки 1, внешний контур охлаждения в составе испарителя 2, компрессора 3, конденсатора 4 и редуцирующего устройства 5, рекуперационные теплообменники 6 и 7, редуцирующие устройства 8, 9 и 10, дефлегматор 11, выветриватель 12, насос 13, деметанизатор 14 и низкотемпературный сепаратор 15. Второй вариант установки взамен оборудования внешнего контура охлаждения включает компрессор 16, холодильник 17 и редуцирующее устройство 18. Установка может быть оборудована блоком очистки от углекислого газа 19, компрессорной станцией 20 и сепаратором 21 (показано пунктиром).The installation in the first embodiment includes a drying unit 1, an external cooling circuit as part of the evaporator 2, compressor 3, condenser 4 and reducing device 5, recovery heat exchangers 6 and 7, reducing devices 8, 9 and 10, reflux condenser 11, weathering device 12, pump 13, a demethanizer 14 and a low temperature separator 15. Instead of installing an external cooling circuit, the second installation option includes a compressor 16, a refrigerator 17 and a reduction device 18. The installation can be equipped with a carbon dioxide purification unit 19, a compressor station 20 and separator 21 (indicated by a dotted line).

При работе первого варианта установки (фиг. 1) газ высокого давления, подаваемый по линии 22, осушают в блоке 1 и разделяют на два потока, первый охлаждают в теплообменнике 6, а второй - в испарителе 2 хладагентом внешнего контура охлаждения, циркулирующим по линии 23, и в теплообменнике 7, затем потоки объединяют, редуцируют в устройстве 8 и подвергают дефлегмации в аппарате 11 за счет охлаждения подаваемым по линии 24 газом низкотемпературной сепарации, который затем нагревают в теплообменнике 6 и выводят по линии 25 в качестве газа низкого давления. При циркуляции хладагент внешнего контура после нагрева в испарителе 2 сжимают компрессором 3, приводимым в движение по меньшей мере одним из детандеров 8, 9, 10 и 5, охлаждают в конденсаторе 4 и редуцируют в устройстве 5. Газ дефлегмации выводят по линии 26, редуцируют в устройстве 9, смешивают с метансодержащим газом, подаваемым по линии 27, с газом выветривания, подаваемым по линии 28, разделяют в низкотемпературном сепараторе 15 на газ, выводимый по линии 24, и конденсат, подаваемый по линии 29 в линию 30, по которой из аппарата 11 выводят флегму. Флегму редуцируют с помощью устройства 10, смешивают с конденсатом низкотемпературной сепарации, разделяют в выветривателе 12 на газ выветривания, выводимый по линии 28, и остаток, который насосом 13 через теплообменник 7, подают в деметанизатор 14, из которого по линии 27 выводят метансодержащий газ, а по линии 31 - углеводороды С₂₊.During the operation of the first installation option (Fig. 1), the high-pressure gas supplied through line 22 is dried in block 1 and divided into two streams, the first is cooled in the heat exchanger 6, and the second in the evaporator 2 with the refrigerant of the external cooling circuit circulating along line 23 and in the heat exchanger 7, then the flows are combined, reduced in the device 8 and refluxed in the apparatus 11 by cooling with a low-temperature separation gas supplied via line 24, which is then heated in the heat exchanger 6 and removed via line 25 as a low-pressure gas . During circulation, the refrigerant of the external circuit after heating in the evaporator 2 is compressed by a compressor 3, driven by at least one of the expanders 8, 9, 10 and 5, cooled in the condenser 4 and reduced in the device 5. The reflux gas is discharged through line 26, reduced to device 9, is mixed with methane-containing gas supplied through line 27, with weathering gas supplied through line 28, separated in the low-temperature separator 15 into gas discharged through line 24, and condensate supplied through line 29 to line 30, from which the apparatus 11 output phlegm. Phlegm is reduced by means of device 10, mixed with condensate of low-temperature separation, separated in a weathering device 12 into a weathering gas discharged through line 28, and the residue, which is pumped through a heat exchanger 7 by pump 13, is fed to a demethanizer 14, from which methane-containing gas is removed via line 27, and line 31 shows C ₂₊ hydrocarbons.

Работа второго варианта установки (фиг. 2) отличается тем, что второй поток газа высокого давления сжимают компрессором 16, приводимым в движение с помощью по меньшей мере одного из детандеров 8, 9, 10 и 18, охлаждают в холодильнике 17, теплообменнике 7 и редуцируют с помощью устройства 18. Возможные линии кинематической и/или электрической связи детандеров с компрессором показаны штрих-пунктиром.The operation of the second installation option (Fig. 2) is characterized in that the second high-pressure gas stream is compressed by a compressor 16, driven by at least one of the expanders 8, 9, 10 and 18, cooled in a refrigerator 17, a heat exchanger 7 and reduced using device 18. Possible lines of kinematic and / or electrical connection of the expanders with the compressor are shown by dashed lines.

При необходимости в обоих вариантах установки объединенный газовый поток очищают от углекислого газа в блоке 19, располагаемом на линии 22, газ низкого давления сжимают в компрессорной 20, а газ высокого давления перед дефлегматором 11 разделяют в сепараторе 21 с получением конденсата, выводимого в линию 30 по линии 32 (показано пунктиром).If necessary, in both versions of the installation, the combined gas stream is purified from carbon dioxide in the block 19 located on line 22, the low pressure gas is compressed in the compressor 20, and the high pressure gas in front of the reflux condenser 11 is separated in the separator 21 to obtain condensate discharged to line 30 through line 32 (shown by a dotted line).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход углеводородов С₂₊ и может найти применение в газовой промышленности.Thus, the proposed installation allows to increase the yield of C ₂₊ hydrocarbons and may find application in the gas industry.

Claims

1. Installation of low-temperature separation with reflux NTDS to produce C ₂₊ hydrocarbons from natural gas, equipped with high and low pressure gas lines, including two recovery heat exchangers, a reflux condenser, reducing devices, low-temperature separation and stabilization units, characterized in that as a stabilization unit set demethanizer feed line connected to the methane gas from the gas supply line and equipped with a reflux line O C ₂₊ hydrocarbons as a block of the low- A low-temperature separator is located in the separation line, equipped with a condensate discharge line to the reflux supply line and a gas supply line to the reflux condenser cooling device, at least one of the reducing devices is designed as an expander kinematically and / or electrically connected to the compressor by an external cooling circuit, on the gas line a high-pressure unit, a drying unit is installed, then the first recovery heat exchanger and the evaporator of the external cooling circuit with the second recovery heat are located in parallel the exchanger, then the first reducing device and a reflux condenser are placed, connected by a low-temperature separation gas supply line to the first recovery heat exchanger equipped with a low-pressure gas output line, with a low-temperature separator - a reflux gas supply line with a second reducing device located on it, and with a demethanizer - phlegm with a third reducing device located on it, a weathering device, equipped with a line for supplying weathering gas to the gas supply line for reflux and a second recuperative heat exchanger, wherein the external cooling circuit includes an evaporator, compressor, condenser, and reducing device for the external cooling circuit located on the refrigerant circuit.

2. Installation of low-temperature separation with reflux NTDS to produce C ₂₊ hydrocarbons from natural gas, equipped with high and low pressure gas lines, including two recovery heat exchangers, a reflux condenser, reducing devices, low-temperature separation and stabilization units, characterized in that as a stabilization unit set demethanizer feed line connected to the methane gas from the gas supply line and equipped with a reflux line O C ₂₊ hydrocarbons as a block of the low- A low-temperature separator is located in the separation line, equipped with a condensate discharge line to the reflux supply line and a gas supply line to the reflux condenser cooling device, at least one of the reducing devices is designed as an expander kinematically and / or electrically connected to the compressor by an external cooling circuit, on the gas line a drying unit is installed, then the high-pressure gas line is divided into two lines, the first recovery heat exchanger is installed on the first, and the second a compressor, a refrigerator, a second recuperative heat exchanger and a first reducing device are provided, then the first and second lines are connected in one line, on which a second reducing device and a reflux condenser are connected, connected by a low-temperature separation gas supply line to the first recuperative heat exchanger equipped with a low-pressure gas output line, with a low-temperature separator - a reflux gas supply line with a third reducing device located on it, and with a demethanizer - a phleg supply line s with arranged thereon a reducing fourth device vyvetrivatelem equipped weathering feed gas line at reflux gas line and a second Recuperative heat exchanger.