установка получения пропана

Формула изобретения

Установка получения пропана из углеводородного конденсата, включающая колонну-деэтанизатор с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, и колонну получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана, отличающаяся тем, что средняя часть укрепляющей секции колонны-деэтанизатора снабжена отводом жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, который соединен с верхней частью колонны получения пропана, представляющей собой стриппинг-колонну с отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, который соединен с верхней частью колонны-деэтанизатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению пропана разделением нестабильного углеводородного конденсата, получаемого при переработке углеводородных газов, с выходом в качестве конечных продуктов широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) и пропановой фракции. Изобретение может быть использовано на предприятиях газовой и нефтяной промышленности.

Известно получение пропановой фракции с содержанием пропана не менее 96 мас.% на абсорбционно-газофракционирующей установке ("Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа" под редакцией Б.И.Бондаренко, М., "Химия", 1983 г., с.58-60), на которой может перерабатываться жирный газ, поступающий с установок первичной переработки нефти AT и АВТ, гидрокрекинга, каталитического риформинга и некоторых других. Абсорбционно-газофракционирующая установка включает фракционирующий абсорбер, стабилизационную колонну с узлом орошения верха колонны и подводом тепла в низ колонны, верх которой подключен к колонне получения пропана с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны, с верха которой выводится пропан. Сырьем для колонны получения пропана является сжиженный газ (пропан, бутан, пентан), выводимый с верха стабилизационной колонны.

Общими признаками данного технического решения и предлагаемой установки являются наличие колонны с подогревателем низа и узлом орошения верха, служащей для получения сырья для колонны получения пропана, и наличие непосредственно колонны получения пропана с подогревателем низа и отводом пропана.

Однако рассматриваемая установка не обладает высокой эффективностью с точки зрения получения пропана, т.к. не позволяет получать пропан высокой чистоты. Концентрация пропана в готовом продукте зависит от степени деэтанизации насыщенного абсорбента во фракционирующем абсорбере. При высокой степени деэтанизации в абсорбере значительно снижается извлечение ШФЛУ из газа, поэтому степень деэтанизации насыщенного абсорбента ограничивается определенными пределами (требованиями ТУ на ШФЛУ). Кроме того, к недостаткам такой установки получения пропана можно отнести ее сложность, использование полной ректификационной колонны получения пропана с подогревом низа и орошением верха колонны и связанные с этим высокие энергозатраты.

Обычно получение пропана на газоперерабатывающих заводах производится в минимальном количестве, достаточном для восполнения потерь в пропановой системе охлаждения и других собственных нужд завода, на отдельных установках получения пропана из ШФЛУ, вырабатываемой на основном производстве (чаще всего, на установках НТК - низкотемпературной конденсации газа) после деэтанизации нестабильного конденсата, полученного при переработке газа. Такой традиционной установкой, наиболее близкой к заявляемому решению, является установка получения пропана высокой чистоты из ШФЛУ (А.М.Чуракаев, "Переработка нефтяных газов", М., "Недра", 1983 г., с.184-185), которая включает насадочную колонну-деэтанизатор с подогревом низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводом газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, нижняя часть колонны-деэтанизатора подключена к ректификационной колонне получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана с верха колонны, а конденсата - с низа колонны для последующей подачи в поток ШФЛУ.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются наличие колонны-деэтанизатора с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, а также колонны получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана.

Недостатком такой установки является сложность технологической схемы, обусловленная использованием полной ректификационной колонны получения пропана, снабженной узлом орошения верха колонны и подогревателем низа. Кроме того, сырьем установки служит ШФЛУ, а при использовании на такой установки в качестве сырья колонны-деэтанизатора нестабильного конденсата увеличиваются энергетические затраты, поскольку в колонне-деэтанизаторе придется отпаривать больше легких углеводородов (метана и этана) из большего количества нестабильного конденсата, чем ШФЛУ. Увеличатся в этом случае и габариты колонны-деэтанизатора, узла орошения и подогревателя низа колонны-деэтанизатора, а следовательно, и капитальные затраты.

Техническая задача изобретения заключается в снижении капитальных затрат за счет сокращения количества и размеров используемого оборудования и в снижении энергозатрат.

Техническая задача достигается тем, что в установке получения пропана из углеводородного конденсата, включающей колонну-деэтанизатор с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части и колонну получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана, средняя часть укрепляющей секции колонны-деэтанизатора снабжена отводом жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, который соединен с верхней частью колонны получения пропана, представляющей собой стриппинг-колонну с отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, который соединен с верхней частью колонны-деэтанизатора.

Наличие в средней части укрепляющей секции колонны-деэтанизатора отвода жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации получаемой пропановой фракции, позволяет подать в колонну получения пропана этан-пропан-бутановую смесь требуемой концентрации, которую необходимо отпарить только от лишнего этана. В процессе деэтанизации конденсата в жидкости на тарелках укрепляющей секции колонны-деэтанизатора растет содержание этана и резко снижается содержание бутанов и более тяжелых углеводородов, вплоть до почти полного их отсутствия. При этом в этой жидкости всегда имеется пропан, содержание которого зависит от температуры орошения и давления в колонне. При выведении этой жидкости из колонны-деэтанизатора и отпарке в стриппинг-колонне от лишнего этана получают пропановую фракцию высокой концентрации. В зависимости от тарелки отбора жидкости из колонны-деэтанизатора можно регулировать в пропановой фракции содержание бутанов, т.е. получать пропановую фракцию различной концентрации.

Соединение отвода жидкости с тарелки колонны-деэтанизатора, соответствующей требуемой концентрации получаемой пропановой фракции, с верхней частью колонны получения пропана и соединение отвода паров углеводородов из колонны получения пропана с верхней частью колонны-деэтанизатора позволяет направить для получения пропана сырье с требуемым содержанием бутанов и избежать использования полной ректификационной колонны получения пропана, в результате чего сокращается набор используемого оборудования. Это позволяет использовать небольшую по размерам и простую по оснащенности стриппинг-колонну с отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, который соединяют с верхней частью колонны-деэтанизатора для получения заданного количества пропана с необходимой чистотой (до 99% массовых).

Таким образом, заявляемая конструкция установки получения пропана из углеводородного конденсата позволяет добиться получения заданного количества пропана требуемой чистоты при упрощении конструкции, сокращении количества оборудования и его габаритов. Кроме того, для получения пропана наряду с ШФЛУ может использоваться нестабильный углеводородный конденсат с большим содержанием легких углеводородов (метана, этана), чем в ШФЛУ.

На чертеже представлена технологическая схема установки.

Установка включает ректификационную колонну-деэтанизатор 1 с подогревателем низа колонны, выполненным в виде рибойлера 2, и установленным на выходе 3 верха колонны узлом орошения верха колонны, состоящим из пропанового испарителя 4, рефлюксной емкости 5 и насоса 6. Колонна-деэтанизатор 1 через вход в питательной части соединена с блоком-низкотемпературной сепарации (НТК) 7. В нижней части колонны-деэтанизатора имеется выход 8 для отвода ШФЛУ. Верх рефлюксной емкости 5 соединен с блоком НТК 7. Средняя часть укрепляющей секции колонны-деэтанизатора 1 снабжена отводом жидкости 9 с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, который соединен с верхней частью колонны получения пропана 10, представляющей собой стриппинг-колонну с отводом пропана 11 в нижней части. Линия отвода паров углеводородов 12 с верха колонны получения пропана 10 соединена с колонной-деэтанизатором 1, а в нижней части колонны получения пропана 10 имеется подогреватель, представляющий собой рибойлер 13. Линия отвода пропана 11 снабжена воздушным холодильником 14, а линия отвода ШФЛУ 8 из колонны-деэтанизатора 1 снабжена воздушным холодильником 15.

Установка работает следующим образом.

Нестабильный углеводородный конденсат, образовавшийся из нефтяного газа в результате его охлаждения на блоке НТК 7, подается в колонну-деэтанизатор 1. В колонне-деэтанизаторе 1 происходит разделение углеводородного конденсата на газ деэтанизации и ШФЛУ. Газ деэтанизации с верхнего выхода 3 колонны-деэтанизатора 1 охлаждается в пропановом испарителе 4 до температуры минус 30°С и поступает в рефлюксную емкость 5. Конденсат из рефлюксной емкости 5 насосом 6 подается на орошение верха колонны-деэтанизатора 1, а отсепарированный газ деэтанизации направляется для рекуперации тепла на блок НТК 7, смешивается с отбензиненным газом, образовавшимся на этом блоке, и выводится как готовый продукт. Через нижний выход 8 колонны-деэтанизатора 1 получают ШФЛУ, которая охлаждается в воздушном холодильнике 15 и выводится как готовый продукт.

Для получения пропана часть жидкости из колонны-деэтанизатора 1, представляющая собой, в основном, этан-пропан-бутановую смесь, через отвод 9 выводится боковым погоном с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, в колонну получения пропана 10, работающую в отпарном режиме в качестве стриппинг-колонны. В колонне получения пропана 10 происходит отпарка жидкости от легких углеводородов - метана и этана. Содержание тяжелых углеводородов (бутанов и пентанов) в отводимой пропановой фракции регулируется расположением тарелки вывода бокового погона - чем выше тарелка отбора, тем ниже содержание тяжелых углеводородов в пропановой фракции. Тарелка отбора подбирается серией технологических расчетов колонн в зависимости от требуемой концентрации пропана (расчет колонн выполняется с использованием известных моделирующих программ, например HYSYS. Process или PRO-II). Пары углеводородов с верха колонны получения пропана 10 по линии отвода 12 возвращаются в верхнюю часть колонны-деэтанизатора 1.

Через отвод 11 в нижней части колонны получения пропана 10 получают пропан заданного количества (от 0 до ˜60% от его потенциала в сырье) и качества (содержание пропана от 75 до 99 мас.%), который охлаждается в воздушном холодильнике 14 и выводится как готовый продукт.

Энергозатраты по предлагаемой схеме получения пропановой фракции разного качества и по традиционной схеме, выбранной в качестве прототипа, приведены в таблице. Энергозатраты приведены для переработки нефтяного газа с различным содержанием углеводородов С_3+выше : в примерах 1 и 2 содержание углеводородов С_3+выше составляет 370 г/ст.м³, в примерах 3 и 4 - 466 г/ст.м ³, в примере 5 - 303 г/ст.м³, в примере 6 - 168 г/ст.м³. В примере 1 давление компримирования нефтяного газа принято 5,6 МПа, во всех остальных примерах - 3,6 МПа. В примерах 1-3 низкотемпературная конденсация газа осуществляется с использованием пропанового холода и холода детандирования; в примерах 4-6 на блоке НТК используется только пропановый холод.

Как видно из таблицы 1, энергозатраты по предлагаемой схеме с получением пропановой фракции высокой чистоты составляют 92,7-98,7% от традиционной; с получением пропановой фракции с содержанием пропана 75 мас.% энергозатраты составляют 86,3-94,5% от традиционной. Таким образом, энергозатраты по предлагаемой схеме, соответственно, снизились на 7,3-1,3% и 13,7-5,5% в зависимости от перерабатываемого сырья и технологического режима на блоке НТК. При этом по предлагаемой схеме происходит снижение количества оборудования.

Таблица Энергозатраты на переработку нефтяного газа с получением ШФЛУ и пропановой фракции
	Пример 1		Пример 2		Пример 3		Пример 4		Пример 5		Пример 6
Наименование показателя	традиционная	предлагаемая	традиционная	предлагаемая	традиционная	предлагаемая	традиционная	предлагаемая	традиционная	предлагаемая	традиционная	предлагаемая
Извлечение углеводородов С3+выше, %	96,9	96,8	98,2	98,2	96,8	96,8	88,7	88,7	78,8	77,8	59,2	59,3
Получение пропановой фракции с содержанием пропана не ниже 96% мас.
Пропановая фракция:
- отбор пропана, %	7,7		7,5		3,3		7,8		13,6		14,7
- чистота пропана, % мас.	96,5	96,5	96,5	96,8	96,5	96,5	98,0	98,0	98,0	98,0	96,5	96,5
Пропановый холод, кВт, всего	10094	9648	9163	9012	7944	7952	9171	9036	6581	6436	3299,7	3245,8
Компримирование пропана-
хладагента, кВт	6134	5864	5568	5477	4828	4828	5573	5491	3999	3912	2005	1973
Расход тепла, кВт, всего	9357	8497	10862	10281	6844	6694	6110	5685	3666	3221	14010	1258
Суммарные энергозатраты, кВт	15491	14361	16430	15758	11672	11522	11823	11176	7665	7133	3415	3231
Энергозатраты по предлагаемой
схеме от традиционной, %	92,7		95,9		98,7		95,7		93,1		94,6
Получение пропановой фракции с содержанием пропана 75% мас.и выше
Пропановая фракция:
- отбор пропана, %	60,5		38,8		29,6		25,0		19,8		24,4
- чистота пропана, % мас.	75,5	75,5	78,6	78,6	75,0	75,0	75,0	75,0	75,0	75,0	75,0	75,0
Пропановый холод, кВт, всего	9275	9325	8525	8467	8048	8280	8585	8631	6120	6123	3162	3141
Компримирование пропана-
хладагента, кВт	5603	5667	5445	5146	4891	5032	5217	5245	3719	3721	1922	1909
Расход тепла, кВт, всего	10312	8068	11332	9653	7838	6994	6022	5241	3308	2881	1408	1150
Суммарные энергозатраты, кВт	15915	13735	16777	14799	12729	12026	11239	10486	7027	6602	3330	3059
Энергозатраты по предлагаемой
схеме от традиционной, %	86,3		88,3		94,5		93,3		94,0		91,9