RU2730482C1

RU2730482C1 - Low-temperature condensation unit for processing associated petroleum gas

Info

Publication number: RU2730482C1
Application number: RU2020103444A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владиславович Курочкин
Original assignee: Андрей Владиславович Курочкин
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2020-08-24

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to equipment for field preparation of associated petroleum gas and can be used in oil industry. Invention relates to installation of low-temperature condensation for preparation of associated petroleum gas including located on supply line of associated petroleum gas cooling unit with heat exchanger and refrigerating machine and separator, connected to demethanizer by gas supply lines and separation residue with reducing devices, wherein demethanizer bottom is connected by demethanized condensate supply line to fractionation unit equipped with hydrocarbon fraction discharge lines, and is equipped with heater, and the top of the demethanizer is equipped with a discharge line of the stripped gas connected to the heat exchanger. On the line of associated petroleum gas supply in front of the cooling unit there located is abutment of off-gas supply line, compressor station and cleaning and drying unit, multi-flow heat exchanger is installed as heat exchanger, connected to cooling machine by coolant input / output lines, recuperative heat exchanger arranged on reduction line of stripped gas is arranged before reduction device in stripped gas supply line, and the bottom demethanizer heater is located on the cooling unit bypass, wherein the fractionation unit is equipped with an exhaust gas feed line.

EFFECT: high extraction of heavy components and low power consumption.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию промысловой подготовки попутного нефтяного газа и может быть использовано в нефтяной промышленности.The invention relates to equipment for field preparation of associated petroleum gas and can be used in the oil industry.

Известно устройство для низкотемпературной конденсации газа [RU 2585810, опубл. 0.06.2016 г., МПК B01D 3/14, C10G 5/06, F25J 3/00], которое включает фракционирующий аппарат с расположенной в низу сепарационной зоной и двумя вышерасположенными дефлегматорными секциями с контактно-сепарационными устройствами, оснащенными, верхняя - линиями ввода/вывода подготовленного газа, а нижняя - линиями ввода/вывода хладоагента из холодильной машины, соединенной со стабилизатором конденсата линиями ввода/вывода теплоносителя.Known device for low-temperature gas condensation [RU 2585810, publ. 06/06/2016, IPC B01D 3/14, C10G 5/06, F25J 3/00], which includes a fractionator with a separation zone located at the bottom and two upstream dephlegmator sections with contact-separation devices equipped, the upper one - with input lines / outlet of the prepared gas, and the lower one - by the lines of the input / output of the refrigerant from the refrigerating machine connected to the condensate stabilizer by the lines of the input / output of the coolant.

Недостатком известной установки является низкая степень извлечения тяжелых компонентов газа из-за относительно высокой температуры верха фракционирующего аппарата, обусловленной температурой хладоагента.The disadvantage of the known installation is the low degree of extraction of heavy gas components due to the relatively high temperature of the top of the fractionating apparatus, due to the temperature of the refrigerant.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка низкотемпературного разделения углеводородного газа [RU 2382301, опубл. 20.02.2010 г., МПК F25J 3/00], которая (фиг. 3) включает расположенный на линии подачи углеводородного газа узел охлаждения в составе теплообменников и пропанового холодильника (холодильной машины), а также сепаратор, соединенный с фракционирующей колонной (деметанизатором) линиями подачи газа и остатка с редуцирующими устройствами (редуцирующим вентилем и детандерной секцией детандер-компрессорного агрегата, соответственно), при этом низ деметанизатора соединен с деэтанизатором (блоком фракционирования) линией подачи деметанизированного конденсата с насосом и нагревателем, расположенным на байпасе узла охлаждения, и оснащен нагревателем низа деметанизатора, расположенным на линии подачи газа деэтанизации (этановой фракции), соединяющей блок фракционирования с верхом деметанизатора, на которой затем расположены нагреватель отбензиненного газа и редуцирующий вентиль, при этом верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа с нагревателем, узлом охлаждения и компрессорной секцией детандер-компрессорного агрегата.Closest to the proposed invention is the installation of low-temperature separation of hydrocarbon gas [RU 2382301, publ. 02/20/2010, IPC F25J 3/00], which (Fig. 3) includes a cooling unit located on the hydrocarbon gas supply line as part of heat exchangers and a propane refrigerator (refrigeration machine), as well as a separator connected to a fractionating column (demethanizer) gas and residue supply lines with reducing devices (a reducing valve and an expander section of the expander-compressor unit, respectively), while the bottom of the demethanizer is connected to the deethanizer (fractionation unit) by a demethanized condensate supply line with a pump and a heater located on the bypass of the refrigeration unit, and is equipped demethanizer bottom heater located on the deethanization gas (ethane fraction) supply line connecting the fractionation unit with the top of the demethanizer, on which the stripped gas heater and the reducing valve are then located, while the top of the demethanizer is equipped with a stripped gas outlet line with a heater, a cooling unit and a compressor room section of the expander-compressor unit.

Недостатками данной установки являются низкая степень извлечения тяжелых компонентов углеводородного газа (например, попутного нефтяного газа) из-за относительно высокой температуры верха деметанизатора, которая обусловлена, преимущественно, температурой редуцированного газа сепарации, подаваемого в деметанизатор, а также высокие энергозатраты на разделение деметанизированного конденсата в блоке фракционирования из-за высокого содержания метана в нем вследствие низкой температуры низа деметанизатора, нагреваемого этановой фракцией, имеющей малый расход.The disadvantages of this unit are the low degree of recovery of heavy components of hydrocarbon gas (for example, associated petroleum gas) due to the relatively high temperature of the top of the demethanizer, which is mainly due to the temperature of the reduced separation gas supplied to the demethanizer, as well as high energy consumption for separating the demethanized condensate into the fractionation unit due to the high methane content in it due to the low temperature of the bottom of the demethanizer heated by the ethane fraction having a low flow rate.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения тяжелых компонентов и снижение энергозатрат.The objective of the present invention is to increase the degree of extraction of heavy components and reduce energy consumption.

Техническим результатом является повышение степени извлечения тяжелых компонентов попутного нефтяного газа за счет понижения температуры верха деметанизатора путем размещения рекуперативного теплообменника перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации, а также снижение энергозатрат за счет повышения температуры низа деметанизатора путем расположения нагревателя низа деметанизатора на байпасе узла охлаждения попутного нефтяного газа.The technical result is an increase in the degree of extraction of heavy components of associated petroleum gas by lowering the temperature of the top of the demethanizer by placing a recuperative heat exchanger in front of the reducing device on the separation gas supply line, as well as reducing energy consumption by increasing the temperature of the bottom of the demethanizer by placing a heater at the bottom of the demethanizer on the bypass of the cooling unit of the associated gas. petroleum gas.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей расположенные на линии подачи попутного нефтяного газа узел охлаждения с теплообменником и холодильной машиной, и сепаратор, соединенный с деметанизатором линиями подачи газа и остатка сепарации с редуцирующими устройствами, при этом низ деметанизатора соединен линией подачи деметанизированного конденсата с блоком фракционирования, оснащенным линиями вывода углеводородных фракций, и оснащен нагревателем, а верх деметанизатора оснащен линией вывода отбензиненного газа, соединенной с теплообменником, особенность заключается в том, что на линии подачи попутного нефтяного газа перед узлом охлаждения расположены примыкание линии подачи отходящего газа, компрессорная станция и блок очистки и осушки, в качестве теплообменника установлен многопоточный теплообменник, соединенный с холодильной машиной линиями ввода/вывода хладоагента, перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации размещен рекуперативный теплообменник, расположенный также на линии вывода отбензиненного газа, а нагреватель низа деметанизатора расположен на байпасе узла охлаждения, при этом блок фракционирования оснащен линией подачи отходящего газа.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed installation, which includes a cooling unit with a heat exchanger and a refrigerating machine located on the associated petroleum gas supply line, and a separator connected to the demethanizer by gas supply lines and the residual separation with reducing devices, while the bottom of the demethanizer is connected by a supply line demethanized condensate with a fractionation unit equipped with hydrocarbon fraction withdrawal lines and equipped with a heater, and the top of the demethanizer is equipped with a stripped gas outlet connected to a heat exchanger, the peculiarity is that on the associated petroleum gas supply line in front of the cooling unit there is an adjacent off-gas supply line , a compressor station and a cleaning and drying unit, a multi-flow heat exchanger is installed as a heat exchanger, connected to the refrigerating machine by the refrigerant input / output lines, in front of the reducing device on the separation gas supply line, a re a cooperous heat exchanger, also located on the stripped gas outlet line, and a demethanizer bottom heater, located on the bypass of the cooling unit, while the fractionation unit is equipped with an off-gas supply line.

Блок фракционирования выполнен в виде ректификационных колонн в количестве и с характеристиками, обусловленными заданным ассортиментом продуктов. Компрессорная станция включает компрессор(ы) и устройства охлаждения сжатого газа. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельного вентиля, газодинамического устройства или детандера. Блок очистки и осушки оборудован известными установками очистки от кислых компонентов, например, аминовой очистки, и осушки, например, адсорбционной. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.The fractionation unit is made in the form of rectification columns in the quantity and with the characteristics due to a given range of products. The compressor station includes compressor (s) and compressed gas cooling devices. Reducing devices can be made in the form of a throttle valve, gas-dynamic device or expander. The purification and drying unit is equipped with known installations for purification from acidic components, for example, amine purification, and drying, for example, adsorption. As the rest of the installation elements can be placed any devices of the corresponding purpose, known from the prior art.

При выполнении по меньшей мере одного редуцирующего устройства в виде детандера холодильная машина может быть выполнена компрессионной с компрессором, соединенным с детандером(ами) посредством кинематических и/или электрических и/или магнитных и/или гидравлических устройств. На линии вывода отбензиненного газа перед рекуперативным теплообменником может быть расположено редуцирующее устройство, а после узла охлаждения - дожимной компрессор. Блок очистки и осушки может быть оснащен линией подачи углеводородного конденсата.When at least one reducing device is designed as an expander, the refrigeration machine can be designed as a compression one with a compressor connected to the expander (s) by means of kinematic and / or electrical and / or magnetic and / or hydraulic devices. A reducing device can be located on the stripped gas outlet line in front of the recuperative heat exchanger, and a booster compressor after the cooling unit. The cleaning and drying unit can be equipped with a hydrocarbon condensate supply line.

Размещение рекуперативного теплообменника перед редуцирующим устройством на линии подачи газа сепарации позволяет снизить температуру редуцированного газа сепарации и, соответственно, температуру верха деметанизатора и повысить за счет этого степень извлечения тяжелых компонентов газа. Расположение на байпасе узла охлаждения нагревателя низа деметанизатора позволяет приблизить его температуру к температуре попутного нефтяного газа (с учетом перепада температуры на стенке теплообменной поверхности), имеющего большой расход, за счет чего повысить температуру деметанизированного конденсата, снизить содержание метана в нем и уменьшить энергозатраты на фракционирование.Placing a recuperative heat exchanger in front of the reducing device on the separation gas supply line allows reducing the temperature of the reduced separation gas and, accordingly, the temperature of the top of the demethanizer and thereby increasing the degree of recovery of heavy gas components. The location on the bypass of the heater cooling unit of the bottom of the demethanizer allows its temperature to be brought closer to the temperature of the associated petroleum gas (taking into account the temperature drop on the wall of the heat exchange surface), which has a high flow rate, thereby increasing the temperature of the demethanized condensate, reducing the methane content in it and reducing energy consumption for fractionation ...

Установка показана на чертеже и включает компрессорную станцию 1, блок очистки и осушки 2, многопоточный теплообменник 3 с холодильной машиной 4, сепаратор 5, рекуперативный теплообменник 6, деметанизатор 7, редуцирующие устройства 8 и 9, и блок фракционирования 10. Установка может быть дополнена редуцирующим устройством 11 и компрессором 12 (показано пунктиром).The installation is shown in the drawing and includes a compressor station 1, a cleaning and drying unit 2, a multi-flow heat exchanger 3 with a refrigerating machine 4, a separator 5, a recuperative heat exchanger 6, a demethanizer 7, reducing devices 8 and 9, and a fractionation unit 10. The installation can be supplemented with a reducing unit. device 11 and compressor 12 (shown in dotted lines).

При работе установки попутный нефтяной газ, поступающий по линии 13, смешивают с отходящим газом, подаваемым по линии 14 из блока 10, сжимают и предварительно охлаждают в компрессорной станции 1, очищают от кислых примесей (при необходимости) и осушают в блоке 2, и разделяют на два потока, первый по линии 15 подают на охлаждение в нагреватель деметанизатора 7, смешивают со вторым потоком, охлажденным в теплообменнике 3, и разделяют в сепараторе 5 на газ, выводимый по линии 16 и охлаждаемый в теплообменнике 6, и остаток, которые редуцируют в устройствах 8 и 9, соответственно, и подают в деметанизатор 7, с низа которой по линии 17 деметанизированный конденсат подают в блок 10, из которого по линиям 18 выводят углеводородные фракции в заданном ассортименте. Отбензиненный газ выводят с верха деметанизатора 7 по линии 19, нагревают в теплообменниках 6 и 3 и выводят с установки.When the unit is operating, associated petroleum gas supplied through line 13 is mixed with off-gas supplied through line 14 from unit 10, compressed and pre-cooled in compressor station 1, purified from acidic impurities (if necessary) and dried in unit 2, and separated into two streams, the first through line 15 is fed for cooling to the heater of the demethanizer 7, mixed with the second stream cooled in the heat exchanger 3, and separated in the separator 5 into gas discharged through the line 16 and cooled in the heat exchanger 6, and the residue, which are reduced in devices 8 and 9, respectively, and is fed to the demethanizer 7, from the bottom of which, through line 17, demethanized condensate is fed to unit 10, from which hydrocarbon fractions in a given range are removed through lines 18. Stripped gas is removed from the top of the demethanizer 7 through line 19, heated in heat exchangers 6 and 3 and removed from the installation.

При необходимости (показано пунктиром) отбензиненный газ редуцируют в устройстве 11 или сжимают компрессором 12, при этом в случае выполнения по меньшей мере одного из редуцирующих устройств в виде детандера, последний(ие) могут быть соединен(ы) (показано штрих-пунктиром) с компрессором холодильной машины 4 или компрессором 12. По линии 20 из блока 2 в блок 8 может быть подан углеводородный конденсат, образовавшийся при сепарации охлажденного сжатого попутного нефтяного газа (показано пунктиром). Взамен осушки попутного нефтяного газа в блоке 2 в расчетных точках может быть осуществлена подача ингибитора гидратообразования (не показано).If necessary (shown by a dotted line) the stripped gas is reduced in device 11 or compressed by a compressor 12, while in the case of at least one of the reducing devices in the form of an expander, the latter (s) can be connected (s) (shown by a dash-dotted line) with compressor of the refrigeration machine 4 or compressor 12. Through line 20 from block 2 to block 8, hydrocarbon condensate formed during the separation of cooled compressed associated petroleum gas (shown by a dotted line) can be fed. Instead of drying the associated petroleum gas in block 2, a hydrate inhibitor (not shown) can be supplied at design points.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить степень извлечения тяжелых компонентов, снизить энергозатраты и может найти применение в нефтяной промышленности.Thus, the proposed installation allows increasing the degree of extraction of heavy components, reducing energy consumption and can be used in the oil industry.

Claims

A low-temperature condensation unit for the preparation of associated petroleum gas, including a cooling unit with a heat exchanger and a refrigerating machine located on the associated petroleum gas supply line and a separator connected to the demethanizer by gas supply lines and residual separation with reducing devices, while the bottom of the demethanizer is connected by a demethanized condensate supply line to a fractionation unit equipped with lines for the output of hydrocarbon fractions and equipped with a heater, and the top of the demethanizer is equipped with a line for the output of stripped gas connected to a heat exchanger, characterized in that on the associated petroleum gas supply line in front of the cooling unit there are adjoining off-gas supply lines, a compressor station and a block cleaning and drying, a multi-flow heat exchanger is installed as a heat exchanger, connected to the refrigeration machine by refrigerant input / output lines, a recuperative unit is located in front of the reducing device on the separation gas supply line a heat exchanger located also on the stripped gas outlet line, and a demethanizer bottom heater is located on the bypass of the cooling unit, while the fractionation unit is equipped with an off-gas supply line.