RU2831647C1

RU2831647C1 - Modular natural gas treatment plant

Info

Publication number: RU2831647C1
Application number: RU2023131871A
Authority: RU
Inventors: Денис Александрович Васюков; Сергей Геннадьевич Шабля; Алексей Александрович Торянников; Владимир Антонович Сыроватка; Юрий Артурович Карапетьян
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар"
Filing date: 2023-11-29
Publication date: 2024-12-11

Abstract

FIELD: gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to gas industry, namely to plants for preparation of natural gas for transport by adsorption method, can be used in oil and other industries. Modular natural gas treatment plant includes a control valve, an inlet separator, adsorbers, the top of which is connected to the initial gas supply line, cooling gas supply lines and the saturated regeneration gas discharge lines, and the bottom is connected to the prepared gas discharge lines, the cooling gas discharge and the regeneration gas supply, a filtering device, a furnace, a high-pressure separator, make-up tank, the outlet of which is connected through the methanol supply line to the line of saturated regeneration gas between the first recuperative heat exchanger and the propane cooler. Initial gas feed line passes through control valve and is connected to inlet separator. Gas outlet from the inlet separator is connected to the first recuperative heat exchanger, the gas outlet of which is connected to the top of the adsorbers. Prepared gas discharge line is connected to the first filtering device. Cooling gas supply line is connected to the initial gas supply line before the control valve and is connected to the separator filter, the gas outlet of which is connected to the top of the adsorbers. Cooling gas discharge line is connected in series to the second filtering device, the second recuperative heat exchanger and the furnace. Regeneration gas supply line is connected to adsorbers bottom, and regeneration saturated gas discharge line is connected in series to the third filtering device, the second recuperative heat exchanger, the first recuperative heat exchanger, propane cooler and high pressure separator. Line of discharge of waste low-pressure degassing gas is connected to flare header, and line of stable condensate discharge is connected to reservoir park of stable condensate. Regeneration waste gas discharge line from the high-pressure separator is connected to the initial gas supply line after the control valve before the inlet separator. Methanol regeneration unit contains interconnected inlet recuperative heat exchanger, the outlet of which is connected to the middle part of the rectification column. Upper part of the column is interconnected with the air cooler, the reflux tank and the first pump communicated with the rectification column and the regenerated methanol discharge line. Lower part of the rectification column is connected in series to the reboiler, the second pump and the inlet recuperative heat exchanger and drainage through the process water discharge line. Reboiler inlet is communicated via regeneration gas feed line with regeneration gas feed line upstream of adsorbers while its outlet is communicated via cooled regeneration gas feed line with regeneration saturated gas discharge line between first recuperative heat exchanger and propane cooler.

EFFECT: invention provides implementation of energy-efficient heat exchange technology, which provides reduction of operating costs at maintenance of temperature mode in methanol regeneration unit, due to reboiler, using part of regeneration gas as heat carrier.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к газовой промышленности, а именно к установкам подготовки природного газа к транспорту адсорбционным способом, и может быть использовано в нефтяной и других отраслях промышленности.The invention relates to the gas industry, namely to installations for preparing natural gas for transportation using the adsorption method, and can be used in the oil and other industries.

На установке подготовки природного газа к транспорту, где применяются адсорбционные процессы, в блоке регенерации метанола, для разделения водометанольной смеси применяют колонну ректификации, которая снизу подогревается ребойлером. Для работы ребойлера в газовой и нефтяной промышленности используют в основном традиционные теплообменные технологии с использованием автономного теплоносителя (например, диэтиленгликоля), которые являются энергозатратными.At the natural gas preparation plant for transport, where adsorption processes are used, in the methanol regeneration unit, a rectification column is used to separate the water-methanol mixture, which is heated from below by a reboiler. For the operation of the reboiler in the gas and oil industry, traditional heat exchange technologies are mainly used with the use of an autonomous heat carrier (for example, diethylene glycol), which are energy-intensive.

Известна адсорбционная установка подготовки природного газа к транспорту (Установка подготовки газа: пат. 2367505, Рос. Федерация, МПК B01D 53/02, B01D 53/26 / Аджиев А.Ю., Белошапка А.Н., Килинник А.В., Морева Н.П., Хуснудинова А.А., Мельчин В.В.; заявитель и патентообладатель ОАО «НИПИгазпереработка» - № 2007146495/15; заявл. 12.12.2007; опубл. 20.09.2009, Бюл. № 26. - 9 с.), включающая дроссель, входной сепаратор, адсорберы, верх которых соединен с линией подачи газа, линией подачи газа охлаждения и линией отвода отработанного газа регенерации, а низ соединен с линией отвода подготовленного газа, линией отвода газа охлаждения и линией подачи газа регенерации, фильтрующее устройство, печь, сепаратор высокого давления, при этом линия отвода подготовленного газа соединена с фильтрующим устройством, линия отвода газа охлаждения соединена с печью, линия отвода отработанного газа регенерации соединена с сепаратором высокого давления, а линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа перед дросселем, входной сепаратор установлен после дросселя, выход газа из входного сепаратора соединен с дополнительно установленным первым рекуперативным теплообменником, выход газа из которого соединен с адсорберами, линия отвода газа охлаждения соединена с печью через дополнительно установленный второй рекуперативный теплообменник, линия отвода отработанного газа регенерации последовательно соединена со вторым и первым рекуперативными теплообменниками и сепаратором высокого давления, а линия отвода отработанного газа регенерации из сепаратора высокого давления соединена с линией подачи исходного газа перед входным сепаратором, при этом линия подачи газа охлаждения соединена с фильтром-сепаратором, выход из которого соединен с верхом адсорберов, а сепаратор высокого давления последовательно соединен с сепараторами среднего и низкого давления, при этом линия отвода газа дегазации с сепаратора среднего давления соединена с линией топливного газа, а линия отвода сбросного низконапорного газа дегазации от сепаратора низкого давления соединена с факельной линией, и на линии отвода отработанного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и сепаратором высокого давления установлен пропановый холодильник, а на линии отвода отработанного газа регенерации и на линии отвода газа охлаждения перед вторым рекуперативным теплообменником установлены фильтры.An adsorption unit for preparing natural gas for transportation is known (Gas preparation unit: patent 2367505, Russian Federation, IPC B01D 53/02, B01D 53/26 / Adzhiev A.Yu., Beloshapka A.N., Kilinnik A.V., Moreva N.P., Khusnudinova A.A., Melchin V.V.; applicant and patent holder JSC NIPIgazpererabotka - No. 2007146495/15; declared 12.12.2007; published 20.09.2009, Bulletin No. 26. - 9 p.), including a throttle, an inlet separator, adsorbers, the top of which is connected to the gas supply line, the cooling gas supply line and the exhaust gas removal line of the regeneration, and the bottom is connected to the line a prepared gas outlet, a cooling gas outlet line and a regeneration gas supply line, a filtering device, a furnace, a high-pressure separator, wherein the prepared gas outlet line is connected to the filtering device, the cooling gas outlet line is connected to the furnace, the regeneration exhaust gas outlet line is connected to the high-pressure separator, and the cooling gas supply line is connected to the feed gas supply line before the throttle, the inlet separator is installed after the throttle, the gas outlet from the inlet separator is connected to an additionally installed first recuperative heat exchanger, the gas outlet from which is connected to the adsorbers, the cooling gas outlet line is connected to the furnace through an additionally installed second recuperative heat exchanger, the regeneration exhaust gas outlet line is sequentially connected to the second and first recuperative heat exchangers and the high-pressure separator, and the regeneration exhaust gas outlet line from the high-pressure separator is connected to the feed gas supply line before the inlet separator, wherein the cooling gas supply line is connected to the filter separator, the outlet from which it is connected to the top of the adsorbers, and the high-pressure separator is connected in series with the medium and low pressure separators, wherein the degassing gas outlet line from the medium-pressure separator is connected to the fuel gas line, and the outlet line of the low-pressure degassing waste gas from the low-pressure separator is connected to the flare line, and a propane cooler is installed on the exhaust gas outlet line of the regeneration between the first recuperative heat exchanger and the high-pressure separator, and filters are installed on the exhaust gas outlet line of the regeneration and on the cooling gas outlet line in front of the second recuperative heat exchanger.

Недостатком известной установки является потеря технической воды и метанола, по причине отвода технической воды, содержащей метанол в дренаж, вследствие отсутствия блока регенерации метанола.The disadvantage of the known installation is the loss of process water and methanol, due to the discharge of process water containing methanol into the drainage, due to the absence of a methanol regeneration unit.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка подготовки газа (Установка подготовки газа: пат. 2653023 Рос. Федерация, МПК B01D 53/00. / Сыроватка В.А., Холод В.В., Ясьян Ю.П.; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВО «КубГТУ». - № 2017133884; заявл. 28.09.2017; опубл. 04.05.2018, Бюл. №13. - 13 с.), включающая регулирующий клапан, входной сепаратор, адсорберы, верх которых соединен с линией подачи исходного газа, линией подачи газа охлаждения и линией отвода насыщенного газа регенерации, а низ соединен с линией отвода подготовленного газа, линией отвода газа охлаждения и линией подачи газа регенерации, фильтрующее устройство, печь, сепаратор высокого давления, который последовательно соединен с сепараторами среднего и низкого давления, при этом линия подачи исходного газа проходит через регулирующий клапан и соединена с входным сепаратором, выход газа из входного сепаратора соединен с первым рекуперативным теплообменником, выход газа из которого соединен с верхом адсорберов, линия отвода подготовленного газа соединена с первым фильтрующим устройством, при этом линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа перед регулирующим клапаном и соединена с фильтром-сепаратором, выход газа из которого соединен с верхом адсорберов, а линия отвода газа охлаждения последовательно соединена с вторым фильтрующим устройством, вторым рекуперативным теплообменником и печью, линия подачи газа регенерации соединена с низом адсорберов, а линия отвода насыщенного газа регенерации последовательно соединена с третьим фильтрующим устройством, вторым рекуперативным теплообменником, первым рекуперативным теплообменником, пропановым холодильником и сепаратором высокого давления, при этом линия отвода газового конденсата из сепаратора высокого давления через дроссель соединена с сепаратором среднего давления, в котором линия отвода газового конденсата через дроссель соединена с сепаратором низкого давления, выход из которого соединен с линией отвода стабильного конденсата, а линия отвода отработанного газа регенерации из сепаратора высокого давления соединена с линией подачи исходного газа после регулирующего клапана перед входным сепаратором, подпиточную емкость, выход которой соединен через линию подачи метанола с линией насыщенного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и пропановым холодильником, и блок регенерации метанола, вход которого соединен с линией отвода технической воды, содержащей метанол из сепаратора высокого давления, а выход соединен через линию подачи регенерированного метанола с линией насыщенного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и пропановым холодильником и содержит сообщенные между собой входной рекуперативный теплообменник, выход из которого соединен со средней частью ректификационной колонны, верхняя часть колонны сообщена с аппаратом воздушного охлаждения, рефлюксной емкостью и первым насосом, сообщенным с ректификационной колонной и линией отвода регенерированного метанола, а нижняя часть ректификационной колонны через линию отвода технической воды последовательно сообщена с ребойлером, вторым насосом и входным рекуперативным теплообменником.The closest in technical essence and achieved result is a gas treatment unit (Gas treatment unit: patent 2653023 Russian Federation, IPC B01D 53/00. / Syrovatka V.A., Kholod V.V., Yasyan Yu.P.; applicant and copyright holder FSBEI HE "KubanSTU". - No. 2017133884; declared 09.28.2017; published 05.04.2018, Bulletin No. 13. - 13 p.), including a control valve, an inlet separator, adsorbers, the top of which is connected to the feed gas supply line, the cooling gas supply line and the saturated regeneration gas outlet line, and the bottom is connected to the prepared gas outlet line, the cooling gas outlet line and the regeneration gas supply line, a filter device, a furnace, a high-pressure separator, which is connected in series with medium and low pressure separators, wherein the feed gas supply line passes through the control valve and is connected to the inlet separator, the gas outlet from the inlet separator is connected to the first recuperative heat exchanger, the gas outlet from which is connected to the top of the adsorbers, the prepared gas outlet line is connected to the first filtering device, wherein the cooling gas supply line is connected to the feed gas supply line upstream of the control valve and is connected to the filter separator, the gas outlet from which is connected to the top of the adsorbers, and the cooling gas outlet line is connected in series with the second filtering device, the second recuperative heat exchanger and the furnace, the regeneration gas supply line is connected to the bottom of the adsorbers, and the saturated regeneration gas outlet line is connected in series with the third filtering device, the second recuperative heat exchanger, the first recuperative heat exchanger, a propane refrigerator and a high-pressure separator, wherein the gas condensate outlet line from the high-pressure separator is connected through a throttle to the medium-pressure separator, in which the outlet line gas condensate is connected through a throttle to a low-pressure separator, the outlet of which is connected to a stable condensate discharge line, and the discharge line for the exhaust gas of regeneration from the high-pressure separator is connected to the feed gas supply line after the regulating valve before the inlet separator, a make-up tank, the outlet of which is connected through a methanol supply line to the saturated gas line of regeneration between the first recuperative heat exchanger and the propane cooler, and a methanol regeneration unit, the inlet of which is connected to a process water discharge line containing methanol from the high-pressure separator, and the outlet is connected through a regenerated methanol supply line to the saturated gas line of regeneration between the first recuperative heat exchanger and the propane cooler and comprises an inlet recuperative heat exchanger, which is interconnected, the outlet of which is connected to the middle part of the rectification column, the upper part of the column is interconnected with an air cooling apparatus, a reflux tank and a first pump, which is interconnected with the rectification column and the regenerated methanol discharge line, and the lower part of the rectification column is sequentially connected through the process water discharge line to the reboiler, the second pump and the inlet recuperative heat exchanger.

Недостатком известной установки подготовки газа являются высокие эксплуатационные затраты, вследствие применения теплообменного процесса, для обеспечения температурного режима при регенерации метанола, без использования энергии внутренних потоков.The disadvantage of the known gas preparation plant is high operating costs, due to the use of a heat exchange process to ensure the temperature regime during methanol regeneration, without using the energy of internal flows.

Задачей изобретения является усовершенствование блочной установки подготовки природного газа, обеспечивающей повышение эффективности ее работы.The objective of the invention is to improve a block-type natural gas preparation plant, ensuring an increase in the efficiency of its operation.

Техническим результатом является реализация энергоэффективной теплообменной технологии, обеспечивающей снижение эксплуатационных затрат при поддержании температурного режима в блоке регенерации метанола, за счет ребойлера, с использованием в качестве теплоносителя части газа регенерации.The technical result is the implementation of an energy-efficient heat exchange technology that ensures a reduction in operating costs while maintaining the temperature regime in the methanol regeneration unit, due to a reboiler, using part of the regeneration gas as a heat carrier.

Технический результат достигается тем, что блочная установка подготовки природного газа, включает регулирующий клапан, входной сепаратор, адсорберы, верх которых соединен с линией подачи исходного газа, линией подачи газа охлаждения и линией отвода насыщенного газа регенерации, а низ соединен с линией отвода подготовленного газа, линией отвода газа охлаждения и линией подачи газа регенерации, фильтрующее устройство, печь, сепаратор высокого давления, который последовательно соединен с сепараторами среднего и низкого давления, при этом линия подачи исходного газа проходит через регулирующий клапан и соединена с входным сепаратором, выход газа из входного сепаратора соединен с первым рекуперативным теплообменником, выход газа из которого соединен с верхом адсорберов, линия отвода подготовленного газа соединена с первым фильтрующим устройством, при этом линия подачи газа охлаждения соединена с линией подачи исходного газа перед регулирующим клапаном и соединена с фильтром-сепаратором, выход газа из которого соединен с верхом адсорберов, а линия отвода газа охлаждения последовательно соединена с вторым фильтрующим устройством, вторым рекуперативным теплообменником и печью, линия подачи газа регенерации соединена с низом адсорберов, а линия отвода насыщенного газа регенерации последовательно соединена с третьим фильтрующим устройством, вторым рекуперативным теплообменником, первым рекуперативным теплообменником, пропановым холодильником и сепаратором высокого давления, при этом линия отвода газового конденсата из сепаратора высокого давления через дроссель соединена с сепаратором среднего давления, линия дегазации газа которого соединена с топливной сетью, а линия отвода газового конденсата через дроссель соединена с сепаратором низкого давления, линия отвода сбросного низконапорного газа дегазации которого соединена с факельным коллектором, а линия отвода стабильного конденсата соединена с резервуарным парком стабильного конденсата, и линия отвода отработанного газа регенерации из сепаратора высокого давления соединена с линией подачи исходного газа после регулирующего клапана перед входным сепаратором, подпиточную емкость, выход которой соединен через линию подачи метанола с линией насыщенного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и пропановым холодильником, и блок регенерации метанола, вход которого соединен с линией отвода технической воды, содержащей метанол из сепаратора высокого давления, из которого предусмотрен отвод технической воды, содержащей метанол в дренаж, а выход соединен через линию подачи регенерированного метанола с линией насыщенного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и пропановым холодильником и содержит сообщенные между собой входной рекуперативный теплообменник, выход из которого соединен со средней частью ректификационной колонны, верхняя часть колонны сообщена с аппаратом воздушного охлаждения, рефлюксной емкостью и первым насосом, сообщенным с ректификационной колонной и линией отвода регенерированного метанола, а нижняя часть ректификационной колонны через линию отвода технической воды последовательно сообщена с ребойлером, вторым насосом и входным рекуперативным теплообменником и дренажем, при этом вход ребойлера сообщен через линию отвода части подачи газа регенерации с линией подачи газа регенерации перед адсорберами, а выход соединен через линию охлажденной части подачи газа регенерации с линией отвода насыщенного газа регенерации между первым рекуперативным теплообменником и пропановым холодильником.The technical result is achieved in that the block natural gas preparation unit includes a control valve, an inlet separator, adsorbers, the top of which is connected to the feed gas supply line, a cooling gas supply line and a saturated regeneration gas outlet line, and the bottom is connected to the prepared gas outlet line, the cooling gas outlet line and the regeneration gas supply line, a filtering device, a furnace, a high-pressure separator, which is connected in series with the medium and low pressure separators, wherein the feed gas supply line passes through the control valve and is connected to the inlet separator, the gas outlet from the inlet separator is connected to the first recuperative heat exchanger, the gas outlet from which is connected to the top of the adsorbers, the prepared gas outlet line is connected to the first filtering device, wherein the cooling gas supply line is connected to the feed gas supply line upstream of the control valve and is connected to the filter-separator, the gas outlet from which is connected to the top of the adsorbers, and the cooling gas outlet line is connected in series with the second filtering device, the second recuperative heat exchanger and the furnace, the regeneration gas supply line is connected to the bottom of the adsorbers, and the saturated regeneration gas outlet line is connected in series with the third filter device, the second recuperative heat exchanger, the first recuperative heat exchanger, the propane refrigerator and the high-pressure separator, wherein the gas condensate outlet line from the high-pressure separator is connected through a throttle to the medium-pressure separator, the gas degassing line of which is connected to the fuel network, and the gas condensate outlet line is connected through a throttle to the low-pressure separator, the discharge line of the low-pressure degassing gas of which is connected to the flare manifold, and the stable condensate outlet line is connected to the stable condensate tank farm, and the exhaust regeneration gas outlet line from the high-pressure separator is connected to the feed gas supply line after the control valve before the inlet separator, a make-up tank, the outlet of which is connected through a methanol supply line to the saturated regeneration gas line between the first recuperative heat exchanger and the propane a refrigerator, and a methanol regeneration unit, the inlet of which is connected to a process water discharge line containing methanol from a high-pressure separator, from which a process water discharge containing methanol is provided into a drain, and the outlet is connected through a regenerated methanol supply line to a saturated regeneration gas line between the first recuperative heat exchanger and the propane refrigerator and comprises an inlet recuperative heat exchanger, which is interconnected, the outlet of which is connected to the middle part of the rectification column, the upper part of the column is connected to an air cooling apparatus, a reflux tank and a first pump, which is connected to the rectification column and the regenerated methanol discharge line, and the lower part of the rectification column is sequentially connected through a process water discharge line to a reboiler, a second pump and an inlet recuperative heat exchanger and a drain, wherein the inlet of the reboiler is connected through a discharge line of the regeneration gas supply portion to the regeneration gas supply line before the adsorbers, and the outlet is connected through a line of the cooled feed portion regeneration gas with a saturated regeneration gas outlet line between the first recuperative heat exchanger and the propane refrigerator.

Ректификационная колонна блока регенерации метанола оснащена ребойлером, с использованием в качестве теплоносителя части газа регенерации.The rectification column of the methanol regeneration unit is equipped with a reboiler, using part of the regeneration gas as a heat carrier.

Снабжение блочной установки подготовки природного газа ребойлером, с использованием в качестве теплоносителя части газа регенерации, позволит энергоэффективно поддерживать температурный режим в колонне ректификации блока регенерации метанола.Equipping the natural gas preparation unit with a reboiler, using part of the regeneration gas as a heat carrier, will allow energy-efficient maintenance of the temperature regime in the rectification column of the methanol regeneration unit.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков позволит обеспечить снижение эксплуатационных затрат, вследствие использования энергоэффективной технологии при подогреве куба ректификацинной колонны, ребойлером, с использованием в качестве теплоносителя части газа регенерации.Thus, the combination of the proposed features will ensure a reduction in operating costs due to the use of energy-efficient technology when heating the cube of the rectification column, a reboiler, using part of the regeneration gas as a heat carrier.

На фиг. 1 представлена принципиальная технологическая схема блочной установки подготовки природного газа. На фиг. 2 представлена схема блока регенерации метанола блочной установки подготовки природного газа.Fig. 1 shows the basic process flow diagram of the natural gas treatment unit. Fig. 2 shows the diagram of the methanol regeneration unit of the natural gas treatment unit.

Регулирующий клапан 1, входной сепаратор 2, соединенный с адсорберами 3-6 через первый рекуперативный теплообменник 7. Верх адсорберов 3-6 соединен с линией подачи исходного газа I, линией подачи газа охлаждения II и линией отвода насыщенного газа регенерации III, а низ - с линией отвода подготовленного газа IV, линией отвода газа охлаждения V, и линией подачи газа регенерации VI. Адсорберы 3-6 работают периодически: два адсорбера работают параллельно в цикле адсорбции, один находится в цикле регенерации, один - в цикле охлаждения. Линия подачи исходного газа I через регулирующий клапан 1 последовательно соединена с входным сепаратором 2, первым рекуперативным теплообменником 7 и с верхом адсорберов 3-6. Линия подачи газа охлаждения II соединена с верхом адсорберов 3-6 через фильтр-сепаратор 8. Линия отвода подготовленного газа IV из адсорберов 3-6 соединена с фильтрующим устройством 9. Линия отвода газа охлаждения V из адсорберов 3-6 последовательно соединена с фильтрующим устройством 10, вторым рекуперативным теплообменником 11 и печью 12, выход которой через линию подачи газа регенерации VI соединен с низом адсорберов 3-6. Линия отвода насыщенного газа регенерации III из адсорберов 3-6 последовательно соединена с фильтрующим устройством 13, вторым рекуперативным теплообменником 11, первым рекуперативным теплообменником 7, пропановым холодильником 14 и сепаратором высокого давления 15. Линия отвода отработанного газа регенерации VII из сепаратора высокого давления 15 соединена с линией подачи исходного газа I после регулирующего клапана 1 перед входным сепаратором 2. Линия отвода газового конденсата VIII из сепаратора высокого давления 15 после дросселя 16 соединена с сепаратором среднего давления 17, линия дегазации газа IX которого соединена с топливной сетью, а линия отвода газового конденсата X через дроссель 18 соединена с сепаратором низкого давления 19, у которого линия отвода стабильного конденсата XI соединена с резервуарным парком стабильного конденсата, а линия отвода сбросного низконапорного газа дегазации XII соединена с факельным коллектором.The regulating valve 1, the inlet separator 2, connected to the adsorbers 3-6 through the first recuperative heat exchanger 7. The top of the adsorbers 3-6 is connected to the feed gas supply line I, the cooling gas supply line II and the saturated regeneration gas outlet line III, and the bottom is connected to the prepared gas outlet line IV, the cooling gas outlet line V, and the regeneration gas supply line VI. The adsorbers 3-6 operate periodically: two adsorbers operate in parallel in the adsorption cycle, one is in the regeneration cycle, one is in the cooling cycle. The feed gas supply line I through the regulating valve 1 is connected in series with the inlet separator 2, the first recuperative heat exchanger 7 and with the top of the adsorbers 3-6. The cooling gas supply line II is connected to the top of adsorbers 3-6 through the filter-separator 8. The prepared gas outlet line IV from adsorbers 3-6 is connected to the filter device 9. The cooling gas outlet line V from adsorbers 3-6 is connected in series to the filter device 10, the second recuperative heat exchanger 11 and the furnace 12, the outlet of which is connected to the bottom of adsorbers 3-6 through the regeneration gas supply line VI. The saturated regeneration gas discharge line III from adsorbers 3-6 is connected in series with filter device 13, second recuperative heat exchanger 11, first recuperative heat exchanger 7, propane cooler 14 and high-pressure separator 15. The exhaust regeneration gas discharge line VII from high-pressure separator 15 is connected to feed gas supply line I after control valve 1 before inlet separator 2. Gas condensate discharge line VIII from high-pressure separator 15 after throttle 16 is connected to medium-pressure separator 17, gas degassing line IX of which is connected to fuel network, and gas condensate discharge line X is connected through throttle 18 to low-pressure separator 19, in which stable condensate discharge line XI is connected to stable condensate tank farm, and low-pressure degassing waste gas discharge line XII connected to the flare manifold.

Линия подачи метанола XIII из подпиточной емкости 20 соединена с линией отвода насыщенного газа регенерации III между первым рекуперативным теплообменником 7 и пропановым холодильником 14. Линия отвода технической воды XIV, содержащая метанол, из сепаратора высокого давления 15 соединена с установленным в блоке регенерации метанола 21, входным рекуперативным теплообменником 22, выход из которого соединен со средней частью ректификационной колонны 23, верхняя ее часть сообщена с аппаратом воздушного охлаждения 24, рефлюксной емкостью 25 и первым насосом 26, сообщенным с ректификационной колонной 23 и линией отвода регенерированного метанола XV, а нижняя часть ректификационной колонны 23 через линию отвода технической воды XVI последовательно сообщена с ребойлером 27, насосом 28, входным рекуперативным теплообменником 22 и дренажем, вход ребойлера 27 соединен через линию отвода части подачи газа регенерации XVII с линией подачи газа регенерации VI, а выход соединен через линию охлажденной части подачи газа регенерации XVIII с линией отвода насыщенного газа регенерации III между первым рекуперативным теплообменником 7 и пропановым холодильником 14 и при этом сепаратор высокого давления 15 соединен с дренажем.The methanol feed line XIII from the make-up tank 20 is connected to the saturated regeneration gas outlet line III between the first recuperative heat exchanger 7 and the propane cooler 14. The process water outlet line XIV, containing methanol, from the high-pressure separator 15 is connected to the inlet recuperative heat exchanger 22 installed in the methanol regeneration unit 21, the outlet of which is connected to the middle part of the rectification column 23, its upper part is connected to the air cooling apparatus 24, the reflux tank 25 and the first pump 26, connected to the rectification column 23 and the regenerated methanol outlet line XV, and the lower part of the rectification column 23 through the process water outlet line XVI is sequentially connected to the reboiler 27, the pump 28, the inlet recuperative heat exchanger 22 and the drain, the inlet reboiler 27 is connected via the outlet line of the regeneration gas supply portion XVII to the regeneration gas supply line VI, and the outlet is connected via the line of the cooled regeneration gas supply portion XVIII to the outlet line of the saturated regeneration gas III between the first recuperative heat exchanger 7 and the propane refrigerator 14, and at the same time the high-pressure separator 15 is connected to the drain.

Линия отвода регенерированного метанола XV из блока регенерации метанола 21 соединена с потоком насыщенного газа регенерации по линии отвода насыщенного газа регенерации III между пропановым холодильником 14 и первым рекуперативным теплообменником 7. Все трубопроводы снабжены запорно-регулирующей арматурой.The regenerated methanol outlet line XV from the methanol regeneration unit 21 is connected to the flow of saturated regeneration gas via the saturated regeneration gas outlet line III between the propane cooler 14 and the first recuperative heat exchanger 7. All pipelines are equipped with shut-off and control valves.

Установка работает следующим образом: исходный газ с давлением 6,3 МПа и температурой 20°С в количестве 1900000 нм³/ч и с плотностью 0,699 кг/м³ поступает на установку подготовки газа. Предварительно от общего потока исходного газа по линии подачи исходного газа I перед регулирующим клапаном 1 отбирают часть потока в линию подачи газа охлаждения II в количестве 113400 кг/ч для проведения процессов регенерации и охлаждения. По линии подачи исходного газа I основной поток газа проходит через регулирующий клапан 1, вследствие чего давление исходного потока газа снижается до давления 6,1 МПа, объединяется с отработанным газом регенерации по линии отвода отработанного газа регенерации VII, выходящим из сепаратора высокого давления 15 и поступает во входной сепаратор 2, позволяющий более полно удалить из потока газа капельную жидкость. Далее газ по линии подачи исходного газа I проходит первый рекуперативный теплообменник 7 и поступает на адсорбционную осушку, которая проводится по четырехадсорберной схеме в адсорберах 3-6 (количество адсорберов зависит от номинального расхода исходного газа). При работе установки два адсорбера 3,4 работают параллельно в цикле адсорбции, адсорбер 6 находится в цикле регенерации, а адсорбер 5 - в цикле охлаждения. Исходный газ по линии подачи исходного газа I проходит сверху вниз через адсорберы 3,4, где осушается до температуры точки росы по воде от минус 5°С до минус 60°С и по углеводородам от 0°С до минус 50°С. Подготовленный газ по линии отвода подготовленного газа IV из адсорберов 3,4 поступает в фильтрующее устройство 9, где происходит улавливание унесенной потоком газа пыли адсорбента и затем поступает в магистральный газопровод. После завершения цикла адсорбции адсорберы 3, 4 переводят в цикл регенерации и далее - охлаждения.The plant operates as follows: the initial gas with a pressure of 6.3 MPa and a temperature of 20°C in the amount of 1900000 ^nm3 /h and with a density of 0.699 kg/ ^m3 is fed to the gas preparation plant. First, a part of the flow is selected from the total flow of the initial gas through the initial gas supply line I before the control valve 1 into the cooling gas supply line II in the amount of 113400 kg/h for carrying out the regeneration and cooling processes. Through the supply line of the initial gas I, the main gas flow passes through the control valve 1, as a result of which the pressure of the initial gas flow decreases to a pressure of 6.1 MPa, combines with the exhaust gas of regeneration through the exhaust gas removal line VII, leaving the high-pressure separator 15 and enters the input separator 2, which allows for a more complete removal of liquid droplets from the gas flow. Then the gas passes through the first recuperative heat exchanger 7 along the feed gas supply line I and enters the adsorption drying, which is carried out according to a four-adsorber scheme in adsorbers 3-6 (the number of adsorbers depends on the nominal flow rate of the feed gas). During operation of the unit, two adsorbers 3,4 operate in parallel in the adsorption cycle, adsorber 6 is in the regeneration cycle, and adsorber 5 is in the cooling cycle. The feed gas passes from top to bottom through adsorbers 3,4 along the feed gas supply line I, where it is dried to a dew point temperature for water from minus 5°C to minus 60°C and for hydrocarbons from 0°C to minus 50°C. The prepared gas passes through the prepared gas outlet line IV from adsorbers 3,4 into the filter device 9, where the adsorbent dust carried away by the gas flow is captured and then enters the main gas pipeline. After completion of the adsorption cycle, adsorbers 3, 4 are transferred to a regeneration cycle and then cooling.

В качестве газа регенерации и охлаждения используется часть потока исходного газа из линии подачи исходного газа I, отбираемого перед регулирующим клапаном 1. Газ охлаждения по линии подачи газа охлаждения II с расходом 113400 кг/ч проходит фильтр-сепаратор 8 и поступает в адсорбер 5 сверху вниз. После адсорбера 5 газовый поток через линию отвода газа охлаждения V проходит через фильтрующее устройство 10, второй рекуперативный теплообменник 11, где происходит нагрев потоком газа, проходящим через линию отвода насыщенного газа регенерации III, и направляется в печь 12. Нагретый до температуры 260°С (температурный режим печи зависит от вида адсорбента и избыточного давления режима регенерации) газ по линии подачи газа регенерации VI поступает снизу вверх в адсорбер 6 на регенерацию адсорбента.A part of the initial gas flow from the initial gas supply line I, taken before the control valve 1, is used as the regeneration and cooling gas. The cooling gas through the cooling gas supply line II with a flow rate of 113400 kg/h passes the filter-separator 8 and enters the adsorber 5 from top to bottom. After the adsorber 5, the gas flow through the cooling gas outlet line V passes through the filter device 10, the second recuperative heat exchanger 11, where it is heated by the gas flow passing through the saturated regeneration gas outlet line III, and is directed to the furnace 12. The gas heated to a temperature of 260°C (the furnace temperature mode depends on the adsorbent type and the excess pressure of the regeneration mode) through the regeneration gas supply line VI enters from bottom to top into the adsorber 6 for adsorbent regeneration.

Насыщенный газ регенерации по линии отвода насыщенного газа регенерации III после адсорбера 6 последовательно проходит фильтрующее устройство 13, второй и первый рекуперативный теплообменники 11 и 7. Во время работы установки, перед тем как снижать температуру насыщенного газа регенерации в пропановом холодильнике 14, проводят аналитический контроль содержания воды в насыщенном газе регенерации для определения температуры гидратообразования. Например, при содержании в насыщенном газе регенерации 0,87% масс. воды, что соответствует расходу 990,9 кг/ч воды при расходе газа регенерации 113400 кг/ч, температура гидратообразования насыщенного газа регенерации составляет 11°С. Выработка стабильного конденсата при температуре 11°С насыщенного газа регенерации составляет 8708 кг/ч, а количество топливного газа - 705 кг/ч.The saturated regeneration gas passes through the saturated regeneration gas outlet line III after the adsorber 6 in sequence through the filter device 13, the second and first recuperative heat exchangers 11 and 7. During the operation of the plant, before reducing the temperature of the saturated regeneration gas in the propane cooler 14, analytical control of the water content in the saturated regeneration gas is carried out to determine the hydrate formation temperature. For example, with a content of 0.87% by weight of water in the saturated regeneration gas, which corresponds to a consumption of 990.9 kg/h of water with a regeneration gas consumption of 113,400 kg/h, the hydrate formation temperature of the saturated regeneration gas is 11°C. The production of stable condensate at a temperature of 11°C of the saturated regeneration gas is 8708 kg/h, and the amount of fuel gas is 705 kg/h.

При снижении температуры насыщенного газа регенерации до 5°С, в поток насыщенного газа регенерации подают ингибитор гидратообразования - метанол, в количестве 180 кг/ч. Метанол предотвратит образование гидратов при температуре насыщенного газа регенерации 5°С. При этом концентрация метанола в технической воде сепаратора высокого давления 15 составит 14% масс. При концентрации метанола в технической воде равной 14% температура замерзания составит минус 10°С, что не приведет к замерзанию технической воды в сепараторе высокого давления.When the temperature of the saturated regeneration gas decreases to 5°C, a hydrate formation inhibitor, methanol, is fed into the saturated regeneration gas flow in an amount of 180 kg/h. Methanol will prevent the formation of hydrates at a saturated regeneration gas temperature of 5°C. In this case, the methanol concentration in the process water of the high-pressure separator 15 will be 14% by weight. With a methanol concentration in the process water equal to 14%, the freezing temperature will be minus 10°C, which will not lead to freezing of the process water in the high-pressure separator.

Отработанный газ регенерации по линии отвода отработанного газа регенерации VII из сепаратора высокого давления 15 с расходом 102288 кг/ч объединяется с основным потоком газа по линии подачи исходного газа I, после регулирующего клапана 1.The exhaust gas from regeneration via the exhaust gas removal line VII from the high-pressure separator 15 with a flow rate of 102288 kg/h is combined with the main gas flow via the feed gas supply line I, after the control valve 1.

Нестабильный газовый конденсат по линии отвода газового конденсата VIII из сепаратора высокого давления 15 с расходом 9992 кг/ч проходит через дроссель 16, вследствие чего происходит дросселяция потока газового конденсата по линии отвода газового конденсата VIII со снижением температуры до минус 2°С и далее газожидкостный поток поступает в сепаратор среднего давления 17, где поддерживается давление 0,73 МПа. В сепараторе среднего давления 17 происходит за счет снижения давления частичная дегазация газового конденсата. Выделившийся при этом газ дегазации по линии дегазации газа IX с расходом 810 кг/ч направляется в топливную сеть установки, а нестабильный газовый конденсат по линии отвода газового конденсата X из сепаратора среднего давления 17 в количестве 9436 кг/ч проходит через дроссель 18, вследствие чего происходит дросселяция потока газового конденсата по линии отвода газового конденсата X со снижением температуры до 2,3°С, и далее подается в сепаратор низкого давления 19, в котором поддерживается давление 0,13 МПа для окончательной дегазации (стабилизации). Выделившийся при этом поток стабильного конденсата по линии отвода стабильного конденсата XI из сепаратора низкого давления 19 с расходом 9183 кг/ч подается в резервуарный парк стабильного конденсата на хранение, а сбросной низконапорный газ дегазации с расходом 253 кг/ч отводится по линии отвода сбросного низконапорного газа дегазации XII в факельный коллектор.Unstable gas condensate passes through throttle 16 along gas condensate discharge line VIII from high-pressure separator 15 at a flow rate of 9992 kg/h, as a result of which throttling of the gas condensate flow along gas condensate discharge line VIII occurs with a temperature decrease to minus 2°C and then the gas-liquid flow enters medium-pressure separator 17, where a pressure of 0.73 MPa is maintained. In medium-pressure separator 17, partial degassing of gas condensate occurs due to pressure decrease. The released degassing gas is sent to the fuel network of the plant via the gas degassing line IX at a flow rate of 810 kg/h, and the unstable gas condensate passes through the throttle 18 via the gas condensate discharge line X from the medium-pressure separator 17 in an amount of 9436 kg/h, as a result of which the gas condensate flow is throttled via the gas condensate discharge line X with a temperature decrease to 2.3°C, and is then fed to the low-pressure separator 19, in which a pressure of 0.13 MPa is maintained for final degassing (stabilization). The resulting stable condensate flow is fed through stable condensate discharge line XI from low-pressure separator 19 at a flow rate of 9183 kg/h to the stable condensate tank farm for storage, and the low-pressure degassing discharge gas at a flow rate of 253 kg/h is discharged through low-pressure degassing discharge gas discharge line XII to the flare manifold.

После подачи концентрированного метанола по линии подачи метанола XIII (первоначально метанол подается из подпиточной емкости 20) в количестве 180 кг/ч в поток линии отвода насыщенного газа регенерации III между первым рекуперативным теплообменником 7 и пропановым холодильником 14, насыщенный газ регенерации по линии отвода насыщенного газа регенерации III направляют в пропановый холодильник 14 на охлаждение до температуры 5°С, а затем в сепаратор высокого давления 15, где от насыщенного газа регенерации отделяются техническая вода в количестве 1120 кг/ч с содержанием метанола 14% и углеводородный конденсат в количестве 9992 кг/ч.After feeding concentrated methanol through methanol feed line XIII (initially methanol is fed from make-up tank 20) in the amount of 180 kg/h into the flow of saturated regeneration gas outlet line III between the first recuperative heat exchanger 7 and propane cooler 14, the saturated regeneration gas is fed through saturated regeneration gas outlet line III to propane cooler 14 for cooling to a temperature of 5°C, and then to high-pressure separator 15, where process water in the amount of 1120 kg/h with a methanol content of 14% and hydrocarbon condensate in the amount of 9992 kg/h are separated from the saturated regeneration gas.

Техническая вода по линии отвода технической воды XIV из сепаратора высокого давления 15 с содержанием метанола 14% в количестве 180 кг/ч и температурой 5°С поступает в блок регенерации метанола 21, с целью восстановления высококонцентрированного метанола (94% масс.) из технической воды, в котором проходит через входной рекуперативный теплообменник 22, где нагревается до температуры 18,4°С и поступает в среднюю часть ректификационной колонны 23, сверху колонны отводятся пары метанола с температурой 74°С и давлением 0,1 МПа и поступают в аппарат воздушного охлаждения 24, в котором пары метанола охлаждаются до температуры 20°С, и далее жидкостной поток регенерированного метанола поступает в рефлюксную емкость 25, откуда первым насосом 26 часть потока регенерированного метанола подается на верх ректификационной колонны 23 в качестве орошения, а балансовое количество регенерированного метанола по линии отвода регенерированного метанола XV поступает в поток насыщенного газа регенерации по линии отвода насыщенного газа регенерации III между пропановым холодильником 14 и рекуперативным теплообменником 7. При этом блок регенерации метанола 21 обеспечивает бесперебойную подачу высококонцентрированного метанола (94% масс.) в поток насыщенного газа регенерации по линии отвода насыщенного газа регенерации III. Вследствие уноса метанола с отработанным газом регенерации и углеводородным конденсатом предусмотрена подпитка свежего концентрированного метанола в поток насыщенного газа регенерации из подпиточной емкости 20. Снизу ректификационной колонны 23 кубовый остаток с давлением 0,12 МПа поступает в ребойлер 27, в котором нагревается до температуры 104°С. В качестве теплоносителя в ребойлер 27 для поддержания указанной температуры подается при заданном расходе газ регенерации с температурой 260°С через линию отвода части подачи газа регенерации XVII от линии подачи газа регенерации VI перед адсорберами. Отработанный теплоноситель по линии охлажденной части подачи газа регенерации XVIII отводится на смешение с потоком линии отвода насыщенного газа регенерации III между первым рекуперативным теплообменником 7 и пропановым холодильником 14. Паровая фаза из ребойлера 27 подается в кубовую часть ректификационной колонны 23 для поддержания ее температурного режима, а жидкостной поток технической воды по линии отвода технической воды XVI (концентрация метанола в технической воде линии XVI составляет не более 6% масс.) последовательно соединен с насосом 28 и входным рекуперативным теплообменником 22, в котором отдает тепло потоку технической воды, содержащей метанол, который подается по линии отвода технической воды XIV из сепаратора высокого давления 15 и с температурой 20°С отводится в дренаж. В случае вывода в резерв, ремонт и т.п. блока регенерации метанола 21 техническая вода, содержащая метанол, из сепаратора высокого давления 15 отводится в дренаж.Process water via process water discharge line XIV from high-pressure separator 15 with methanol content of 14% in the amount of 180 kg/h and temperature of 5°C enters methanol regeneration unit 21 for the purpose of recovering highly concentrated methanol (94% by weight) from process water, in which it passes through input recuperative heat exchanger 22, where it is heated to temperature of 18.4°C and enters middle part of rectification column 23, methanol vapor with temperature of 74°C and pressure of 0.1 MPa is discharged from the top of column and enters air cooling apparatus 24, in which methanol vapor is cooled to temperature of 20°C, and then liquid flow of regenerated methanol enters reflux tank 25, from where first pump 26 feeds part of regenerated methanol flow to the top of rectification column 23 as reflux, and balance quantity regenerated methanol via regenerated methanol outlet line XV enters the saturated regeneration gas flow via saturated regeneration gas outlet line III between propane cooler 14 and recuperative heat exchanger 7. In this case, methanol regeneration unit 21 ensures uninterrupted supply of highly concentrated methanol (94% by weight) to the saturated regeneration gas flow via saturated regeneration gas outlet line III. Due to the carryover of methanol with the exhaust gas of regeneration and hydrocarbon condensate, make-up of fresh concentrated methanol to the saturated regeneration gas flow from make-up tank 20 is provided. From the bottom of rectification column 23, the still residue with a pressure of 0.12 MPa enters reboiler 27, in which it is heated to a temperature of 104°C. As a heat carrier, regeneration gas with a temperature of 260°C is supplied to reboiler 27 at a specified flow rate to maintain the specified temperature through the regeneration gas feed portion discharge line XVII from the regeneration gas feed line VI before the adsorbers. The spent heat carrier is diverted via the cooled section line of the regeneration gas supply XVIII for mixing with the flow of the saturated gas discharge line III between the first recuperative heat exchanger 7 and the propane cooler 14. The vapor phase from the reboiler 27 is fed to the bottom section of the rectification column 23 to maintain its temperature conditions, and the liquid flow of process water via the process water discharge line XVI (the methanol concentration in the process water of line XVI is no more than 6% by weight) is connected in series with the pump 28 and the input recuperative heat exchanger 22, in which it gives off heat to the flow of process water containing methanol, which is fed via the process water discharge line XIV from the high-pressure separator 15 and is discharged to the drain at a temperature of 20°C. In the event of the methanol regeneration unit 21 being put into reserve, repaired, etc., the process water containing methanol is discharged from the high-pressure separator 15 to the drain.

Оптимальный режим работы установки комплексной подготовки природного газа к транспорту подбирают расчетным и опытным путем на каждом производстве газовой и нефтяной промышленности индивидуально в зависимости от состава, расхода и параметров исходного углеводородного газа, а также затрат на эксплуатацию.The optimal operating mode of the complex natural gas preparation plant for transport is selected by calculation and experimentation at each production facility in the gas and oil industry individually, depending on the composition, consumption and parameters of the initial hydrocarbon gas, as well as operating costs.

Claims

A block-type natural gas preparation unit comprising a control valve, an inlet separator, adsorbers whose tops are connected to a feed gas supply line, a cooling gas supply line and a saturated regeneration gas outlet line, and whose bottoms are connected to a prepared gas outlet line, a cooling gas outlet line and a regeneration gas supply line, a filtering device, a furnace, a high-pressure separator which is connected in series with the medium and low pressure separators, wherein the feed gas supply line passes through the control valve and is connected to the inlet separator, the gas outlet from the inlet separator is connected to the first recuperative heat exchanger, the gas outlet from which is connected to the top of the adsorbers, the prepared gas outlet line is connected to the first filtering device, wherein the cooling gas supply line is connected to the feed gas supply line upstream of the control valve and is connected to the filter separator, the gas outlet from which is connected to the top of the adsorbers, and the cooling gas outlet line is connected in series with the second filtering device, the second recuperative heat exchanger and the furnace, the regeneration gas supply line is connected to the bottom of the adsorbers, and the saturated regeneration gas outlet line is connected in series with the third filter device, the second recuperative heat exchanger, the first recuperative heat exchanger, the propane cooler and the high-pressure separator, wherein the gas condensate outlet line from the high-pressure separator is connected through a throttle to the medium-pressure separator, the gas degassing line of which is connected to the fuel network, and the gas condensate outlet line is connected through a throttle to the low-pressure separator, the discharge line of the low-pressure degassing gas of which is connected to the flare manifold, and the stable condensate outlet line is connected to the stable condensate tank farm, and the exhaust regeneration gas outlet line from the high-pressure separator is connected to the feed gas supply line after the regulating valve before the inlet separator, a make-up tank, the outlet of which is connected through a methanol supply line to the saturated regeneration gas line between the first recuperative heat exchanger and the propane cooler, and the unit methanol regeneration, the inlet of which is connected to a process water discharge line containing methanol from a high-pressure separator, from which a process water discharge containing methanol is provided into a drain, and the outlet is connected through a regenerated methanol supply line to a saturated regeneration gas line between the first recuperative heat exchanger and a propane condenser and comprises an inlet recuperative heat exchanger, the outlet of which is connected to the middle part of the rectification column, the upper part of the column is connected to an air cooling apparatus, a reflux tank and a first pump, communicated with the rectification column and the regenerated methanol discharge line, and the lower part of the rectification column is sequentially communicated through a process water discharge line with a reboiler, a second pump and an inlet recuperative heat exchanger and a drain, characterized in that the reboiler inlet is communicated through a discharge line of the regeneration gas supply portion with the regeneration gas supply line before the adsorbers, and the outlet is connected through a line of the cooled gas supply portion regeneration with a saturated regeneration gas discharge line between the first recuperative heat exchanger and the propane refrigerator.