Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
В патенте США № 4.889.545 [25] приведено несколько вариантов схем организации орошения деметанизатора. Три из них будут рассмотрены ниже. Сравнение этих схем проведено со схемой на рис. 3.32. Первая часть этой схемы, включая де-метанизатор, принципиально такая же как на рис. 3.31.
Наиболее эффективный вариант схемы с холодным компрессором приведен на рис. 3.33. В этом варианте часть выходящего из деметанизатора газа подается в компрессор К2, охлаждается в теплообменнике Т6, дросселируется и подается на верхнюю тарелку деметанизатора. Добавка этого рецикла с холодным компрессором, как отмечают авторы патента, позволила повысить коэффициент извлечения этана с 90 % до 99,3 % при увеличении затрат энергии всего на 1 %.
Второй вариант организации орошения, изображенный на рис. 3.34, с таким же рециклом, но с компрессором на теплом газе. В рецикл добавлены рекуперативный теплообменник Т7 и
Т2
ТЗ
Т4
ш
cl
VJ
Т5
ТДАЛ
к
I I
I I
kl
_HI
Рис. 3.32. Технологическая схема установки газоразделения с выделением C2+ (базовый вариант):
/ - природный газ; // - фракция C2+1 /// - товарный газ в газопровод
184
Tl T2
ТЗ
Т4
Cl
Т5
¦х-
Т6
ТДА'
К
,4'.
///
Рис 3.33 Технологическая схема установки газоразделения с выделением C2+ [25] с рециклом на холодном компрессоре-
/ - природный газ II - фракция C2 , III - товарный іаз в газопровод
Tl
Т2
ТЗ
К2
Т5
Т4
Cl
Т6
I і
Т7
К
Рис 3 34. Технологическая схема установки газоразделения с выделеш с рекциклом на теплом компрессоре
/ - природный газ, II - фракция C2,, /// ~ товарный газ в газопровод
вьщелением C2+
Рис. 3.35. Технологическая схема установки газоразделения с выделением С. с двумя турбодетандерными агрегатами:
/ - природный газ; II - фракция C2,; III - товарный газ в газопровод
аппарат воздушного охлаждения. В этом варианте извлечение этана такое же, как и в предыдущем, а затраты энергии на 4 % выше, чем в базовом (см. рис. 3.32).
В третьем варианте (рис. 3.35) нет дополнительного компрессора, но добавлен еще один турбодетандерный агрегат. Часть товарного газа охлаждается в рекуперативном теплообменнике Т5, расширяется в дополнительном турбодетандере и подается в качестве верхнего орошения. Затраты энергии в последнем варианте (при коэффициенте извлечения этана 99 %) на 33 % выше, чем в базовом варианте и, следовательно, внесенные изменения в схему экономически не оправданы.
В таблице 3.32 приведены результаты выполненных во
Таблица 3.32
Результаты расчета схемы на рис. 3.32 и 3.33
Показатель Схема, рис. 3.32 Схема с рециклом, рис. 3.33
Количество перерабатываемого газа, кмоль/ч Коэффициент извлечения этана, % Количество фракции C2,, т/ч/тыс. т/год Расход электроэнергии, кВт; дожатие товарного газа до 7,2 МПа на компрессор рецикла Итого, кВт Удельный расход электроэнергии (на 1 т фракции C2,) 12450 90,2 30,4/243,4 10788,4 10788,4 0,044 12450 96,8 32,1/256,8 10788,4 194,4 10982,8 0,043
186
ВНИИГАЗе расчетов технологической схемы (см. рис. 3.33) с учетом потерь холода в окружающую среду и потерь давления в аппаратах и схемы (см. рис. 3.32). Расчет выполнялся на состав и параметры сырьевого газа такие же, как в патенте. Состав газа (% мольн.): метан - 93,24, этан - 4,23, пропан -1,32, C1+ - 1,21. Давление сырьевого газа - 7,2 МПа, температура - 49 °С. Товарный газ дожимается до 7,2 МПа.
Как следует из табл. 3.32, коэффициент извлечения этана по схеме с холодным компрессором рецикла был достигнут около 97 % (ниже, чем в патенте). Затраты энергии на единицу продукции (C2+) даже чуть ниже, чем по базовой схеме.
Как уже отмечалось, присутствие в природном газе диоксида углерода может приводить к образованию твердой углекислоты на верхних тарелках деметанизатора. Кроме того, смесь диоксид углерода - этан имеет азеотропную точку и поэтому не может быть разделена простой ректификацией.
Добавка жидкости из сепаратора в поток, поступающий на орошение колонны (как показано пунктиром на рис. 3.31) позволяет исключить образование твердой фазы при содержании до 1 % диоксида углерода в исходном газе. При более высоком содержании диоксида углерода в газе может быть применена технология "Райан - Холмс", которая позволяет путем рециркуляции жидкой углеводородной фракции избежать образование твердой углекислоты и разрушить азеотропную смесь диоксид углерода - этан, что дает возможность разделить смесь на фракции с требуемым составом. Жидкую фракцию углеводородов подают на верхнюю тарелку деметанизатора. Циркулирующая фракция может быть бутановой или содержать более тяжелые углеводороды. Получается она в процессе фракционирования выходящей из деэтанизатора фракции C3+.
Фирма "Семиноле" Техас применила технологию "Райан -Холмс" [60] для извлечения из газа диоксида углерода и закачки его в пласт для вытеснения нефти. Одновременно извлекались этан и более тяжелые углеводороды. Содержание диоксида углерода в газе изменялось от 21 % до 77 %. Технологическая схема приведена на рис. 3.36.
Осушенный газ под давлением около 28 кг/см2 подается в первую колонну, где отделяются в кубовый продукт этан и более тяжелые углеводороды и направляются в четвертую колонну. Выходящий сверху первой колонны газ сжимается компрессором до давления выше 38 кг/см2, охлаждается и подается во вторую колонну. Во второй колонне в кубовый продукт отделяется жидкий диоксид углерода и направляется на закачку в пласт. Газ, выходящий сверху второй колонны, содержит
