способ подготовки углеводородного газа

Формула изобретения

1. Способ подготовки углеводородного газа, включающий ступенчатую сепарацию, охлаждение газа между ступенями сепарации, отделение углеводородного конденсата начальных ступеней сепарации, охлаждение его конденсатом последней низкотемпературной ступени сепарации и использование в качестве абсорбента, отличающийся тем, что первичную сепарацию, рекуперативное охлаждение газа, конденсацию жидкой фазы на всех ступенях охлаждения газа, сепарацию газа от сконденсированной жидкости, тепломассопередачу газа с конденсатом проводят в противотоке, одновременно и в одном объеме.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тепломассопередачу между сконденсированной углеводородной жидкостью всех ступеней сепарации и газом проводят прямым смешением жидких фаз без использования теплопередающих поверхностей при одном давлении.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс фазного разделения жидкой смеси после первичной и вторичной сепарации газа проводят при давлении его подготовки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что до процесса подготовки газа осуществляют предварительный процесс осушки газа от влаги ингибиторами (сорбентами) до температуры точки росы по воде, ниже температуры окончательного охлаждения газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам подготовки углеводородного газа путем выделения из него воды и углеводородного конденсата и может быть использовано в нефтяной, газовой и нефтехимической отраслях промышленности, в частности, для отделения С_3+в или С_5+в и осушки нефтяного газа на промысловых объектах.

Известен способ подготовки углеводородного газа по SU 1245826, F25J 3/30, 1986, включающий ступенчатую сепарацию, охлаждение газа между ступенями сепарации, отделение углеводородного конденсата начальных ступеней сепарации, охлаждение его конденсатом последней низкотемпературной ступени сепарации и использование в качестве абсорбента.

Недостатком этого способа является низкая эффективность извлечения и необходимость наличия на последней ступени сепарации отдельного аппарата (абсорбера-сепаратора).

Известен способ подготовки углеводородного газа по патенту РФ № 2202079, МПК F25J/30 (прототип), включающий ступенчатую сепарацию, охлаждение газа между ступенями сепарации, отделение углеводородного конденсата начальных ступеней сепарации, охлаждение его конденсатом последней низкотемпературной ступени сепарации и использование в качестве абсорбента, при этом конденсат начальных ступеней сепарации смешивают с газом, полученную смесь охлаждают и затем подают на последнюю низкотемпературную ступень сепарации, причем давление газа перед смешением его с конденсатом начальных ступеней сепарации снижают на величину потерь давления конденсата начальных ступеней сепарации при его охлаждении.

Недостатками этого способа являются:

- значительные потери давления газа для подачи конденсата в качестве абсорбента на последнюю ступень сепарации;

- низкая эффективность теплообмена при охлаждении конденсата первичных ступеней сепарации из-за охлаждения через теплообменную поверхность;

- низкая эффективность разделения из-за потерь легких углеводородов (СН₄, С₂Н₆) с холодным конденсатом, отбираемым с последней ступени холодной сепарации;

- наличие отдельного теплообменного аппарата для охлаждения конденсата промежуточных ступеней сепарации;

- повышенные энергетические затраты при одновременном проведении процессов осушки и отбензинивания газа из-за более жестких нормативных требований по температуре точки росы газа по влаге по сравнению с температурой точки росы по углеводородам.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности процесса подготовки углеводородного газа при снижении количества применяемых аппаратов для его осуществления и снижении капитальных затрат на сооружение установки.

Технический результат достигается тем, что в способе подготовки газа, включающем ступенчатую сепарацию, охлаждение газа между ступенями сепарации, отделение углеводородного конденсата начальных ступеней сепарации, охлаждение его конденсатом последней низкотемпературной ступени сепарации и использованием в качестве абсорбента, первичную сепарацию, рекуперативное охлаждение газа, конденсацию жидкой фазы на всех ступенях охлаждения газа, сепарацию газа от сконденсированной жидкости, тепломассопередачу газа с конденсатом проводят в противотоке, одновременно и в одном объеме. Тепломассопередачу сконденсированной углеводородной жидкости всех ступеней сепарации с газом проводят прямым смешением жидких фаз без использования теплопередающих поверхностей при одном давлении. Процесс фазного разделения жидкой смеси после первичной и вторичной сепарации газа проводят при давлении его подготовки. До процесса подготовки газа осуществляют предварительный процесс осушки газа от влаги ингибиторами (сорбентами) до температуры точки росы по воде, ниже температуры окончательного охлаждения газа.

Проведение разделения охлажденной газовой смеси на ступенях сепарации в противотоке в отличие от конденсации жидкости в прямотоке по способу в прототипе позволило увеличить число теоретических ступеней разделения и качество покомпонентного разделения смеси на каждой ступени сепарации.

Проведение процессов всех ступеней сепарации в одном объеме и при одном давлении позволило снизить гидравлические потери по газу и снизить массогабаритные размеры технологического оборудования.

Проведение процессов тепломассопередачи между сконденсированными жидкими углеводородами и газовым потоком в противотоке при прямом контакте позволило одновременно провести отпарку легких углеводородов из жидкого продукта - конденсата - и повысить его качество как продукта, и абсорбента.

Проведение процессов сепарации газа всех ступеней одновременно и в одном объеме упростило технологию подготовки газа и ее автоматизацию при сокращении числа аппаратов и запорно-регулирующей арматуры.

Предложенное техническое решение целесообразно применять, когда ограничены площади и объемы застройки, например при размещении технологического оборудования в укрытиях, на морских платформах.

Заявителям и авторам не известны способы подготовки газа, которые бы позволяли повысить эффективность его разделения при совмещении процессов сепарации, тепломассопередачи, фазного разделения в одном объеме и минимальном количестве технологического оборудования с минимальными массогабаритными характеристиками, минимальном количестве запорно-регулирующей арматуры, трубопроводной обвязки, приборов контроля и автоматики (КиА).

На чертеже представлена схема для реализации способа подготовки углеводородного газа.

Подготовку углеводородного газа в предлагаемом способе осуществляют в одном объеме с противоточной рекуперацией холода - потока охлажденного газа через теплообменную стенку; рекуперацией холода углеводородного конденсата последней ступени сепарации при прямом контакте с более теплым конденсатом первичных ступеней сепарации и исходным газом; одновременной первичной сепарацией сырого газа в том же объеме при конденсации из газа жидкости; фазного разделения водного и углеводородного конденсата газа при давлении его подготовки; охлаждением газа хладагентом перед окончательной сепарацией газа.

Способ подготовки углеводородных газов предложенным методом осуществляется следующим образом. Газожидкостной поток 1, см. чертеж, предварительно направляют на осушку от влаги в абсорбер 2, где он контактирует с потоком регенерированного жидкого осушителя 3. Насыщенный влагой осушитель направляют на регенерацию - поток 4.

При отсутствии предварительной осушки газа или после осушки газ направляют по линии 5 на подготовку в объеме 6, где проводят первичную сепарацию от содержащейся в нем капельной жидкости, на контактно-сепарационном устройстве 7, которое орошается углеводородным конденсатом - поток 8. Поток углеводородного конденсата 8 получают из смеси потоков конденсата 9 от охлаждения газа на промежуточной ступени охлаждения 10 и конденсата 11 от охлаждения газа на конечной ступени 12 после их тепломассообмена между собой и с газовым потоком в противотоке на промежуточной ступени охлаждения 10 и ступени сепарационно-массообменной 13.

Смесь воды и углеводородного конденсата - поток 14 - подают на фазное разделение при таком же давлении, что в объеме 6. Разделенные потоки, углеводородный конденсат - поток 15 - отбирают в качестве продукта 16 и при необходимости повышения качества разделения, часть направляют потоком 17 в качестве рециркуляционного орошения - абсорбента - на конечную ступень охлаждения 12. Водную фазу отбирают по линии 18.

Подготовленный углеводородный газ после утилизации холода на промежуточной ступени охлаждения 10 отбирают по линии 19.

Для охлаждения газа на конечной ступени 12 по линии 20 подают жидкий хладагент, который дросселируют на расширяющем устройстве 21, направляют для испарения в испаритель 22, откуда пары отбираются по линии 23 для сжатия, охлаждения и возврата в линию 20. По линии 20 может подаваться в зависимости от наличия любой газовый, жидкостной или газожидкостной холодный поток.

Пример осуществления способа.

Производительность по газу, нм³/сутки - 300000;

Состав, массовые доли:

CO₂ - 0,033; N₂ - 0,012; СН₄ - 0,49; С₂Н₆ - 0,129; С₃Н ₈ - 0,171; С₄Н₁₀ - 0,110; С₅ Н₁₂ - 0,031; С₆Н₁₄ - 0,013; С₇Н₁₆ - 0,005; С₈Н₁₈ - 0,001; C₉H₂O - 0,002; H₂O - 0,003;

Давление сепарации и осушки газа, МПа - 3,5;

Температура газа (сырья), °С - 20-35;

Тип ингибитора предотвращения гидратов - триэтиленгликоль (ТЭГ);

Концентрация регенерированного ТЭГа - 99,5%

Хладагент - пропан;

Температура точки росы по воде осушенного газа, °С - минус 20;

Температура окончательного охлаждения газа, точки росы подготовленного газа по углеводородам, °С - минус (10-14);

Энергозатраты на охлаждение газа в пропановом испарителе, кВт - (500-630).

Таким образом, проведение первичной сепарации, рекуперативного охлаждения газа, конденсации жидкой фазы на всех ступенях охлаждения газа, сепарации газа от сконденсированной жидкости, тепломассопередачи газа с конденсатом в противотоке, одновременно и в одном объеме, позволило обеспечить повышение эффективности процесса подготовки углеводородного газа при снижении количества применяемых аппаратов для его осуществлении и снижение капитальных затрат на сооружение установки примерно в два раза по сравнению с традиционными известными техническими решениями.