Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
196
N2H-CH4
Рис. 3.40. Принципиальная схема завода в Либерале
При давлении 4 МПа газ охлаждается в рекуперативном теплообменнике 6, а затем в метановом теплообменнике 7, где температура газа снижается до минус 120 °С, после чего через дроссельный вентиль поступает в дистилляционную колонну 8 с ситчатыми тарелками. Конденсатор колонны охлаждается азотом, кипящим при минус 173 °С. Верхний продукт колонны 3 ~ гелиевый концентрат, содержащий 65 % гелия, который нагревается в рекуперативных теплообменниках, а затем сжимается до давления 12,5 МПа и поступает в гелиевый трубопровод В нижнем продукте колонны 8 содержится около 0,001 % гелия. Нижний продукт колонн 8 и 5 проходит рекуперативные теплообменники, дожимаются в компрессорах и возвращаются в магистральный газопровод; 9 и 10 - компрессора метанового и азотного холодильных циклов.
На рис 3.41 изображена принципиальная схема установки низкого давления с многократным дросселированием газа, что позволяет уменьшить потери гелия. Способ реализован на заводе Северной компании природного газа в штате Техас (США), перерабатывающем 13,4-10'1 м3 в сутки природного газа, содержащего 0,45 % гелия [26 ].
В теплообменник / природный газ поступает после выделения тяжелых углеводородов и осушки до температуры точки
197
Магистраль природного газа
Рис. 3.41. Принципиальная схема установки с многократным дросселированием
росы минус 51 °С. В теплообменнике / сжижается 86 % мол. поступающего газа; образовавшийся конденсат отделяется в первой ступени семисекционной колонны 2, где давление составляет 3,7 МПа, а температура минус 102 °С. Из первой ступени конденсат дросселируется во вторую, отделившийся здесь конденсат дросселируется в третью ступень и т.д. Давление в ступенях изменяется от 3,7 до 2,99 МПа, а температура от минус 102 до минус 106 0C Из последней ступени конденсат направляется в теплообменники /, где испаряется, нагревается-, дожимается компрессором до давления 3,7 МПа и возвращается в газовую магистраль. Этот поток составляет около 78 % мол. всего объема газа, поступающего на установку. Конденсат, который выводится из последней секции колонны 2, содержит около 0,017 % гелия. Газ, отделенный в первой секции и образующийся при дросселировании конденсата в последующих ступенях, после смешивания содержит 2,11 % гелия. Благодаря многоступенчатому дросселированию в колонне 2 потери гелия с конденсатом уменьшаются на 32 % по сравнению с одноступенчатым дросселированием.
Газ из колонны 2 поступает в теплообменник 3, где охлаждается до температуры минус 144 °С и при давлении 2,88 МПа
198
поступает в первую ступень трехсекционной колонны 4. Конденсат отделяется в первой ступени и дросселируется во вторую ступень, а затем в третью. Давление в третьей ступени 1,24 МПа, а температура минус 147 °С.
Конденсат из третьей ступени направляется в теплообменники 3 и /,а затем дожимается компрессором до давления 3,7 МПа и возвращается в магистраль. Содержание гелия в конденсате 0,012 %. Газовая смесь, образовавшаяся в результате дросселирования конденсата во второй и третьей ступенях колонны 4, нагревается в теплообменнике 5, сжимается компрессором до давления 3 МПа, вновь охлаждается и смешивается с газовой смесью, идущей из первой секции колонны 4. После смешения газ содержит 20,08 % гелия, 56,12 % азота, 23,8 % метана и следы этана и пропана. Благодаря трехступенчатому дросселированию конденсата в колонне 4 потери гелия с ним уменьшаются на 17 % по сравнению с одноступенчатым дросселированием. В теплообменнике 6 газ указанного состава охлаждается и конденсируется конденсатом, отделенным в сборнике 7. Несконденсировавшийся газ содержит 83,0 % гелия, 0,14 % водорода, 16,44 % азота и 0,42 % метана. Гелиевый концентрат указанного состава после рекуперации холода выводится с установки.
На рис. 3.42 приведена технологическая схема установки для извлечения гелия из природного газа на заводе в Польше [1]. Проектная мощность завода по поступающему газу составляет 3,5 млн. mVсут. Состав перерабатываемого газа следующий (% мольн.): Не - 0,4; H2 - 0,01; N2 - 42,75; CH4 - 56,01; C2H6 - 0,44; C3H8 - 0,02; C4H10 - 0,01; C5+ - 0,06; CO2 - 0,3; сернистых соединений - 0,0006. Неочищенный природный газ поступает на установку с давлением 5,5 МПа и при температуре 278-288 К.
Предварительное разделение природного газа осуществляется в три стадии. Первая стадия включает в себя моноэтано-ламиновую очистку от CO2 и H2S. Природный газ подается в абсорбер /, орошаемый раствором МЭА, который абсорбирует основное количество диоксида углерода и сероводород, содержащихся в исходном газе. Остаточный диоксид углерода и сероводород удаляют на второй стадии очистки адсорбцией на синтетических цеолитах в адсорберах 2. Одновременно в адсорберах 2 из природного газа поглощается влага. Третья стадия окончательная очистка природного газа от примесей, имеющих высокую температуру затвердевания и кристаллизации в адсорбере 3, заполненном активированным углем, где адсорбируются тяжелые углеводороды. Далее газ поступает в
