ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Схемы низкотемпературной конденсации с внешним из "Переработка нефтяных и природных газов" На рис. 111.29 представлена технологическая схема ГПЗ, работающего по способу НТК. Эта так называемая классическая схема была впервые применена для переработки газа и получила в дальнейшем широкое распространение. На ее основе были разработаны все существующие модификации схем НТК. Схема имеет один внешний источник холода — пропановый холодильный цикл и один узел разделения (сепарации) двухфазной смеси. [c.168] Газ по указанной схеме перерабатывают следующим образом. Сырой газ из трубопровода поступает во входной сепаратор 1, где он очищается от механических примесей и капельной жидкости (нефть, конденсат, вода и др.). [c.168] После предварительной очистки в сепараторе 1 сырой газ поступает в компрессор 2, где в современных схемах дожимается до давления 3,0—4,0 МПа и более. Сжатый газ охлаждается до температуры порядка —20-ь—35 °С последовательно в воздушном холодильнике 3, теплообменниках и 5 за счет холода потоков сухого газа и конденсата из сепаратора 7. Затем в пропановом испарителе 6 газ частично конденсируется и поступает в сепаратор 7, где отделяются сконденсированные углеводороды. С верха сепаратора 7 выходит сухой газ, который после регенерации его холода в теплообменнике 4 дожимается и подается в магистральный газопровод. [c.168] Состав потоков, % масс. [c.169] Эффективность работы деэтанизатора зависит от технологического режима процесса — наиболее выгодный режим нужно выбирать на основе оптимизации процесса по ряду параметров (давление, температура питания, температура верха и низа колонны и др.). Известно, что чем выше давление в деэтанизаторе, тем при более высокой изотерме может работать холодильник 10 (см. рис. П1.29) следовательно, повышением давления можно снизить энергетические затраты на охлаждение верхнего продукта деэтанизатора. Однако повышение давления потребует увеличения температуры низа колонны, а это будет связано с дополнительными затратами тепла. При понижении давления в деэтанизаторе наблюдается обратная закономерность. [c.170] Деэтанизатор представляет собой ректификационную колонну с 10—12 т. т. В последнее время в качестве контактных устройств в деэтанизаторах применяют клапанные тарелки, обычно 30 шт. давление в колонне, как правило, поддерживают 3,0—3,5 МПа. С одной стороны, в условиях переработки газа методом НТК под давлением 4,0 МПа и более поддержание такого давления не требует дополнительных энергозатрат, с другой — такое давление в деэтанизаторе позволяет для охлаждения верха колонны применять пропановый холод. Использование более высокого давления нецелесообразно, так как при этом ухудшаются условия разделения. Давление 3,5 МПа составляет примерно 0,8 от критического давления для нижнего продукта деэтанизатора. При указанном давлении температурный режим деэтанизатора поддерживается примерно следующий температура наверху колонны от О °С до —30 °С, температура внизу колонны 90—120 °С. [c.170] В результате подогрева конденсата в сепараторе 8 отпаривается часть легких компонентов, в основном + Са и в какой-то степени Сд, которые направляются с верха сепаратора в поток сырого газа перед пропановым испарителем. Частично деэтанизи-рованный конденсат с низа сепаратора 8 через регенеративный теплообменник 4 проходит в колонну-деэтанизатор 9. [c.171] Таким образом, в деэтанизатор поступает более утяжеленное сырье и в меньшем количестве, чем по обычной схеме НТК. Это позволяет повысить температуру верха деэтанизатора и уменьшить количество холода, необходимого на проведение процесса деэтанизации, а также уменьшить количество тепла, необходимого для отпарки легких компонентов в низ колонны. С другой стороны, возрастает количество холода, затрачиваемое на охлаждение газа перед первым сепаратором 7 вследствие необходимости охлаждения газов рециркуляции из второго сепаратора. Но при этом увеличивается температурный уровень холода, подводимого На верх деэтанизатора, что дает основной энергетический выигрыш. [c.171] Количество холода, подводимого перед сепаратором и на верх деэтанизатора, а также количество тепла, подводимого в низ деэтанизатора, при переработке газа данного состава зависит от температуры, до которой подогревается конденсат в теплообменнике 5. Поэтому при расчете схем НТК с предварительной деэтанизацией необходимо найти оптимальную температуру подогрева конденсата во втором сепараторе в зависимости от состава сырого газа и параметров процесса. Например, для газов, содержащих более 450 г/м Сз ,вы(,ш е, расчетами было установлено, что оптимальной температурой подогрева конденсата является О °С. [c.171] Применение смешанного хладоагента позволяет за счет испарения легких компонентов получить температуры значительно ниже изотермы испарения пропана и тем самым достигнуть более глубокого извлечения целевых компонентов. При этом параметры холодильного цикла выбирают таким образом, чтобы после сжатия в холодильной машине и охлаждения обратными потоками сухого газа хладоагент полностью конденсировался. [c.172] Все схемы с холодильным циклом на смешанном хладоагенте можно разделить на две группы 1) с хладоагентом постоянного состава, приготовленным на стороне 2) с хладоагентом, получаемым непосредственно на установке, — состав его может несколько меняться в зависимости от изменения состава исходного сырья. В отличие от схем с внутренним холодильным циклом, в схемах со смешанным хладоагентом последний циркулирует в холодильном контуре по замкнутой схеме компрессор — воздушный (водяной) холодильник — испаритель — компрессор, и его потери систематически восполняются. Таким образом, холодильный цикл со смешанным хладоагентом является внешним холодильным циклом. Более сложна схема, по которой смешанный хладоагент получают непосредственно на установке. Схема с применением смешанного хладоагента, получаемого со стороны, практически ничем не отличается от обыкновенной схемы одноступенчатой НТК с внешним пропановым холодильным циклом. Поэтому ниже будет рассмотрен более сложный вариант. [c.172] Первая схема со смешанным хладоагентом разработана в СССР применительно к процессу сжижения природных газов [75]. В этой схеме хладоагент испаряли последовательно в нескольких испарителях (т. е. хладоагент как бы фракционировался), фракции компримировались одним компрессором. Дальнейшие исследования показали, что при определенном составе хладоагента необходимый уровень температур можно получить при одноступенчатом его испарении. Это позволяет упростить схему и повысить эффективность холодильного цикла. [c.172] Экспериментальные исследования холодильного цикла со смешанным хладоагентом применительно к условиям низкотемпературной переработки были проведены во ВНИИгаз [76]. В процессе исследований определяли дроссель-эффект для различных составов хладоагента, диапазон рабочих давлений в холодильном цикле, возможность подпитки хладоагента смесью легких углеводородов. В качестве хладоагента использовали ширококипящие многокомпонентные смеси, содержащие (в % об.) метана 36,7—51,9 этана 36,5—40,4 пропана 8,1—15,5 изобутана 0,4—0,7 н-бутана 2,9— 7,4. Давление в системе холодильного цикла выбирали, исходя из условия использования установок для промысловой подготовки газа. Поэтому опыты проводили в основном при начальном давлении около 6,0 МПа с понижением его после дросселя до 3,0 МПа. [c.172] Анализ экспериментальных данных показал, что при такой степени сжатия температура рабочей смеси после дросселирования может достигать от —73 до —100 °С. Было установлено, что для достижения температуры —50 °С расход энергии на компримирование смешанного хладоагента примерно на 15—18% ниже, чем при использовании в качестве хладоагента чистых индивидуальных компонентов. [c.173] Во ВНИПИгазопереработке были проведены расчетные исследования с целью определения возможности переработки нефтяных газов по методу НТК для глубокого извлечения пропана с применением холодильного цикла на смешанном хладоагенте, получаемом непосредственно на ГПЗ. Критериями при подборе состава хладоагента являлись его удельная холодопроизводительность и заданный уровень температур при принятой разности их на холодном конце холодильника-испарителя. Для облегчения выбора компрессорного оборудования при реализации холодильного цикла на смешанном хладоагенте была выбрана смесь углеводородов с молекулярной массой, равной молекулярной массе пропана. [c.173] На рис. 111.32 приведена схема процесса НТК нефтяного газа с холодильным циклом на смешанном хладоагенте, положенная в основу указанного исследования. Мощность (расчетного объекта) по газу 1 млрд. м /год, извлечение пропана84%. Состав исходного нефтяного газа (в % об.) С1 81,09 Са 6,06 С 7,78 изо-С 1,26 Н-С4 2,59 ЫЗ0-С5 0,51 Н-С5 0,56 Се 0,15. [c.173] При расчете холодильного цикла определяются следующие параметры удельная холодопроизводительность, количество хладоагента, температура его перед дроссельным устройством, молекулярная масса хладоагента, энергозатраты на компримирование и транспортирование его в системе холодильного цикла. [c.174] Состав хладоагента, % мол. [c.174] Энергозатраты на сжатие хладоагента, кВт-ч. . [c.175] Из Приведенных данных видно, что с увеличением молекулярной массы хладоагента увеличивается его удельная холодопроизводительность. В связи с этим общее количество хладоагента в цикле сокращается и уменьшаются энергозатраты на его сжатие. Состав хладоагента можно подобрать таким образом, что его применение будет экономически более выгодным, чем применение пропан-этанового холодильного цикла. [c.175] Вернуться к основной статье