RU2814960C1

RU2814960C1 - Hydrocarbon gas preparation device

Info

Publication number: RU2814960C1
Application number: RU2022134864A
Authority: RU
Inventors: Денис Александрович Васюков; Сергей Геннадьевич Шабля; Ольга Ивановна Тищенко; Алексей Александрович Торянников; Яков Викторович Вербовой; Владимир Антонович Сыроватка
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар"
Filing date: 2022-12-27
Publication date: 2024-03-07

Abstract

FIELD: hydrocarbon gases.

SUBSTANCE: invention relates to devices for preparing hydrocarbon gases for transport by the adsorption method, including gas drying and stripping, and can be used in gas, oil and other industries. A device for preparing hydrocarbon gas by the adsorption method, including a source gas separation unit with outlets of hydrocarbon condensate and water, which is connected to an adsorption drying and gas topping unit, equipped with a tubular furnace for heating the regeneration gas, with outlet of gas, hydrocarbon condensate and water after regeneration of the adsorbent, and which is connected to the booster compressor station through a prepared gas outlet line, which is connected through a regeneration gas line to an adsorption dehydration and gas topping unit, which is also connected together with the source gas separation unit by a hydrocarbon condensate outlet line to a hydrocarbon stabilization unit equipped with outlets of stable condensate and gases stabilization, which is connected to the line for its own needs and to the compression unit, the outlet of which is connected either to the source gas flow, or to the removal of regeneration exhaust gas, or to the removal of the prepared gas, while the source gas separation unit and the adsorption drying and gas stripping unit connected by a service water drainage line to an additionally installed heat recovery unit for the flue gases of the gas pumping unit, hot water and steam.

EFFECT: reduction in losses of process water.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам подготовки углеводородных газов к транспорту адсорбционным способом, включающий осушку и отбензинивание газа, и может быть использовано в газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.The invention relates to devices for the preparation of hydrocarbon gases for transport by the adsorption method, including drying and gas stripping, and can be used in gas, oil and other industries.

На установке подготовки углеводородного газа к транспорту, где применяются адсорбционные процессы, при сепарации исходного газа и регенерации адсорбента выделяется техническая вода, которая отводится с установки без рациональной утилизации.At the installation for the preparation of hydrocarbon gas for transport, where adsorption processes are used, during separation of the source gas and regeneration of the adsorbent, process water is released, which is removed from the installation without rational disposal.

Известна установка подготовки газа (Чуракаев, A.M. Газоперерабатывающие заводы и установки / А.М. Чуракаев. - М.: Недра, 1994 г. - с. 221. - рис. 11,2-а), которая включает приемный сепаратор с отводом углеводородного конденсата и техводы, блок адсорбционной осушки и отбензинивания газа с отводами подготовленного газа и газа после проведения регенерации адсорбента и оснащенный трубчатой печью нагрева газа регенерации, холодильник и сепаратор охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента с отводами отработанного газа регенерации, углеводородного конденсата и техводы, отвод углеводородного конденсата с приемного сепаратора и отвод углеводородного конденсата с сепаратора охлажденного газа после проведения регенерации адсорбента соединен с колонной стабилизации углеводородов, снабженной отводами газов стабилизации и стабильного конденсата, при этом выделившиеся газы стабилизации направляют на собственные нужды, отработанный газ регенерации подается в поток газа, поступающего на адсорбционную осушку и отбензинивание газа.A gas treatment plant is known (Churakaev, A.M. Gas processing plants and installations / A.M. Churakaev. - M.: Nedra, 1994 - p. 221. - Fig. 11.2-a), which includes a receiving separator with a hydrocarbon outlet condensate and process water, adsorption drying and gas topping unit with outlets of prepared gas and gas after regeneration of the adsorbent and equipped with a tubular furnace for heating the regeneration gas, refrigerator and cooled gas separator after regeneration of the adsorbent with outlets of waste regeneration gas, hydrocarbon condensate and process water, hydrocarbon outlet condensate from the receiving separator and the removal of hydrocarbon condensate from the cooled gas separator after regeneration of the adsorbent is connected to a hydrocarbon stabilization column equipped with outlets of stabilization gases and stable condensate, while the released stabilization gases are directed to its own needs, the waste regeneration gas is supplied to the gas flow entering the adsorption drying and gas stripping.

Недостатком известного технического решения является потеря технической воды, вследствие отвода с установки, а также отсутствие дожимной компрессорной станции (далее - ДКС) на линии вывода подготовленного газа с установки, что ограничивает транспорт газа потребителю на дальние расстояния.The disadvantage of the known technical solution is the loss of process water due to removal from the installation, as well as the absence of a booster compressor station (hereinafter - BCS) on the line for removing prepared gas from the installation, which limits the transport of gas to the consumer over long distances.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка подготовки углеводородного газа (Патент RU 2470865, C01G 5/00, B01D 53/00, F25J 3/00 опубл. 27.12.2012), включающая блок сепарации исходного газа с отводами углеводородного конденсата и технической воды (далее - техводы), который соединен с блоком адсорбционной осушки и отбензинивания газа, оснащенный трубчатой печью нагрева газа регенерации, с отводом газа, углеводородного конденсата и техводы после проведения регенерации адсорбента, и который соединен линией отвода подготовленного газа с ДКС, а также соединен совместно с блоком сепарации исходного газа линией отвода углеводородного конденсата с блоком стабилизации углеводородов, снабженным отводами стабильного конденсата и газов стабилизации, который соединен с линией на собственные нужды и с блоком компримирования, выход из которого соединен или с потоком исходного газа, или с отводом отработанного газа регенерации, или с отводом подготовленного газа.The closest in technical essence and achieved result is a hydrocarbon gas preparation unit (Patent RU 2470865, C01G 5/00, B01D 53/00, F25J 3/00 publ. December 27, 2012), including a source gas separation unit with outlets of hydrocarbon condensate and technical water (hereinafter referred to as process water), which is connected to the adsorption dehydration and gas topping unit, equipped with a tubular furnace for heating regeneration gas, with the removal of gas, hydrocarbon condensate and process water after regeneration of the adsorbent, and which is connected by a prepared gas outlet line to the booster compressor station, and is also connected together with a source gas separation unit, a hydrocarbon condensate removal line with a hydrocarbon stabilization unit, equipped with outlets of stable condensate and stabilization gases, which is connected to the line for its own needs and to a compression unit, the outlet of which is connected either to the source gas flow or to the exhaust gas outlet regeneration, or with the removal of prepared gas.

Недостатком известного технического решения является потеря техводы вследствие отвода с установки.The disadvantage of the known technical solution is the loss of process water due to diversion from the installation.

Задачей изобретения является усовершенствование устройства подготовки природного газа, обеспечивающее повышение энергоффективности ее работы.The objective of the invention is to improve the natural gas treatment device, ensuring increased energy efficiency of its operation.

Техническим результатом является реализация ресурсоэнергосберегающей технологии, обеспечивающей снижение потерь техводы, вследствие утилизации ее в котле-утилизаторе, с получением горячей воды и пара за счет конвекционного теплообмена с использованием тепла отходящих дымовых газов, выходящих из газовой турбины газоперекачивающего агрегата (далее - ГПА) ДКС.The technical result is the implementation of resource-energy-saving technology that reduces process water losses due to its utilization in a waste heat boiler, producing hot water and steam through convection heat exchange using the heat of exhaust flue gases coming out of the gas turbine of the gas pumping unit (hereinafter - GPU) of the BCS.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве подготовки углеводородного газа, содержащем блок сепарации исходного газа с отводами углеводородного конденсата и воды, который соединен с блоком адсорбционной осушки и отбензинивания газа, оснащенный трубчатой печью нагрева газа регенерации, с отводом газа, углеводородного конденсата и воды после проведения регенерации адсорбента, и который соединен с ДКС через линию отвода подготовленного газа, которая через линию газа регенерации соединена с блоком адсорбционной осушки и отбензинивания газа, который также соединен совместно с блоком сепарации исходного газа линией отвода углеводородного конденсата с блоком стабилизации углеводородов, снабженным отводами стабильного конденсата и газов стабилизации, который соединен с линией на собственные нужды и с блоком компримирования, выход из которого соединен или с потоком исходного газа, или с отводом отработанного газа регенерации, или с отводом подготовленного газа, особенность заключается в том, что блок сепарации исходного газа и блок адсорбционной осушки и отбензинивания газа, соединены линией отвода технической воды с дополнительно установленным блоком рекуперации тепла дымовых газов ГПА, горячей воды и пара.This technical result is achieved by the fact that in a hydrocarbon gas preparation device containing a source gas separation unit with hydrocarbon condensate and water outlets, which is connected to an adsorption drying and gas stripping unit, equipped with a tubular regeneration gas heating furnace, with gas, hydrocarbon condensate and water outlets after regeneration of the adsorbent, and which is connected to the booster compressor station through the prepared gas outlet line, which is connected through the regeneration gas line to the adsorption dehydration and gas stripping unit, which is also connected together with the source gas separation unit by a hydrocarbon condensate outlet line to a hydrocarbon stabilization unit equipped with outlets stable condensate and stabilization gases, which is connected to the line for auxiliary needs and to the compression unit, the outlet of which is connected either to the source gas flow, or to the regeneration exhaust gas outlet, or to the prepared gas outlet; the peculiarity is that the source separation unit gas and an adsorption drying and gas topping unit are connected by a service water drain line with an additionally installed heat recovery unit for GPU flue gases, hot water and steam.

На практике для транспорта углеводородного газа по магистральным газопроводам в основном применяют ГПА с газотурбинными авиационными двигателями, топливом которых является топливный углеводородный газ.In practice, for the transport of hydrocarbon gas through main gas pipelines, gas compressor units with gas turbine aircraft engines, the fuel of which is fuel hydrocarbon gas, are mainly used.

Рабочий процесс устройства с рекуперацией теплоты отходящих дымовых газов осуществляется следующим образом: техническая вода, которая отводится от блока сепарации исходного газа и блока адсорбционной осушки в установленный котел-утилизатор, где за счет использования теплоты отходящих дымовых газов из турбины авиационного двигателя вырабатывается горячая вода и пар с температурой до 200°С. При сжигании топливного углеводородного газа в камере сгорания ГПА температура образовавшихся продуктов сгорания перед газовой турбиной составляет примерно 500°С. После расширения в газовой турбине продукты сгорания проходят котел-утилизатор, в котором они частично охлаждаются, отдавая часть теплоты технической воде, с получением горячей воды и пара, и затем через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Далее горячая вода и пар с температурой до 200°С подается в котельную и на технические (или технологические) нужды.The working process of a device with heat recovery from exhaust flue gases is carried out as follows: process water is removed from the source gas separation unit and the adsorption drying unit into an installed waste heat boiler, where hot water and steam are generated by using the heat of exhaust flue gases from the aircraft engine turbine with temperatures up to 200°C. When fuel hydrocarbon gas is burned in the combustion chamber of a gas compressor, the temperature of the resulting combustion products in front of the gas turbine is approximately 500°C. After expansion in a gas turbine, the combustion products pass through a waste heat boiler, in which they are partially cooled, giving up some of the heat to process water, producing hot water and steam, and are then released into the atmosphere through a chimney. Next, hot water and steam with temperatures up to 200°C are supplied to the boiler room and for technical (or technological) needs.

Рекуперация теплоты отходящих дымовых газов с использованием котлов-утилизаторов является одним из наиболее доступных и энергоэффективных способов повышения экономичности установки подготовки углеводородного газа в эксплуатационных условиях, когда одним из главных направлений по дальнейшему совершенствованию газотранспортной системы страны является разработка и использование ресурсоэнергосберегающих технологий при транспорте природных газов.Heat recovery from flue gases using waste heat boilers is one of the most accessible and energy-efficient ways to increase the efficiency of a hydrocarbon gas treatment plant under operating conditions, when one of the main directions for further improvement of the country's gas transportation system is the development and use of resource-energy-saving technologies in the transport of natural gases.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков позволит обеспечить снижение потерь техводы, вследствие использования ресурсоэнергосберегающей технологии при утилизации техводы, за счет конвекционного теплообмена, с использованием тепла отходящих дымовых газов, выходящих из газовой турбины ГПА ДКС.Thus, the combination of the proposed features will ensure a reduction in losses of process water, due to the use of resource-energy-saving technology when recycling process water, due to convection heat exchange, using the heat of exhaust flue gases coming out of the gas turbine of the gas compressor compressor station.

На фиг. 1 представлена блок - схема устройства подготовки углеводородного газа.In fig. Figure 1 shows a block diagram of a hydrocarbon gas preparation device.

Устройство подготовки углеводородного газа работает следующим образом. Исходный газ (I) очищают от капельной влаги, механических примесей и отделяют от взвешенной части жидких углеводородов в блоке сепарации газов 1, из которого выводят техническую воду (II) и углеводородный конденсат (III), а газ сепарации (IV) очищают от паров воды и углеводородов С₅₊ в блоке адсорбционной осушки и отбензинивания газа 2 с получением отработанного газа регенерации (V), техводы (VI), углеводородного конденсата (VII), который совместно с углеводородным конденсатом (III) подвергают гидромеханическому разделению жидкой и газовой фазы в блоке стабилизации углеводородов 3 с получением стабильного углеводородного конденсата (VIII) и газов стабилизации (IX), который отводится с установки на собственные нужды и может сжиматься в блоке компримирования 4 для отвода в поток исходного газа (I), или в поток отработанного газа регенерации (V), или в поток подготовленного газа (X) часть которого используется в качестве газа регенерации (XI), поток подготовленного газа (X) компримируют в блоке 5, оснащенный ГПА, с отводом компримированного подготовленного газа с установки (XII) и дымовых газов (XIII) в блок рекуперации тепла дымовых газов ГПА, горячей воды и пара 6, где дополнительно подогревается весь поток отводимой техводы (XIV) с получением горячей воды (XV) и пара (XVI) на собственные нужды, а также отводятся охлажденные отработанные дымовые газы (XVII).The hydrocarbon gas preparation device operates as follows. The source gas (I) is purified from droplets of moisture and mechanical impurities and separated from the suspended part of liquid hydrocarbons in gas separation unit 1, from which process water (II) and hydrocarbon condensate (III) are removed, and the separation gas (IV) is purified from water vapor and C ₅₊ hydrocarbons in the adsorption drying and gas topping block 2 to produce regeneration exhaust gas (V), technical water (VI), hydrocarbon condensate (VII), which, together with the hydrocarbon condensate (III), is subjected to hydromechanical separation of the liquid and gas phases in the block stabilization of hydrocarbons 3 with the production of stable hydrocarbon condensate (VIII) and stabilization gases (IX), which is removed from the installation for its own needs and can be compressed in the compression unit 4 for discharge into the source gas stream (I), or into the regeneration exhaust gas stream (V ), or into the prepared gas stream (X), part of which is used as regeneration gas (XI), the prepared gas stream (X) is compressed in block 5, equipped with a gas compressor unit, with the compressed prepared gas removed from the installation (XII) and flue gases (XIII ) to the heat recovery unit of GPU flue gases, hot water and steam 6, where the entire flow of exhaust process water (XIV) is additionally heated to produce hot water (XV) and steam (XVI) for its own needs, and cooled exhaust flue gases are also discharged (XVII ).

Claims

A device for preparing hydrocarbon gas by the adsorption method, including a source gas separation unit with outlets of hydrocarbon condensate and water, which is connected to an adsorption drying and gas topping unit, equipped with a tubular furnace for heating the regeneration gas, with outlet of gas, hydrocarbon condensate and water after regeneration of the adsorbent, and which is connected to the booster compressor station through a prepared gas outlet line, which is connected through a regeneration gas line to an adsorption dehydration and gas topping unit, which is also connected together with the source gas separation unit by a hydrocarbon condensate outlet line to a hydrocarbon stabilization unit equipped with outlets of stable condensate and gases stabilization, which is connected to the line for its own needs and to the compression unit, the outlet of which is connected either to the source gas flow, or to the exhaust regeneration gas outlet, or to the prepared gas outlet, characterized in that the source gas separation unit and the adsorption drying unit and The gas toppings are connected by a process water drain line to an additionally installed heat recovery unit for the flue gases of the gas pumping unit, hot water and steam.