Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
199
Отбросной азот
Продукционный метан
Природный газ
?5;
Воздух
Tl
7«,
-20
Жидкий N1
Ah
Чистый Не
Рис. 3.42. Технологическая схема установки извлечения гелия из природного газа на заводе в Польше
криогенный блок, где охлаждается в пластинчато-ребристых теплообменниках 4 до 160 К обратными потоками метана и азота, а затем дросселируется до давления 2,6 МПа, и двухфазная смесь поступает в кубовую часть нижней колонны 20, аппарата, совмещающего две колонны - высокого (нижняя колонна) и низкого (верхняя колонна) давления.
В нижней колонне происходит предварительное разделение смеси CH4 - N2 и первая стадия обогащения гелия. Процесс ректификации в нижней колонне приводит к образованию в верхней части трубного пространства конденсатора-испарителя пара, состоящего в основном из гелия и азота с молярной долей гелия приблизительно 10 %. Дальнейшее охлаждение этой смеси с обогащением до 88 % гелия и с конденсацией значительной части азота происходит в конденсаторе 6. Сконденсированный азот с незначительным количеством растворенного гелия возвращается в колонну 20, что позволяет уменьшить потери гелия при разделении. Метановая фракция из куба нижней колонны после прохождения через переохладитель 22 дросселируется и подается для окончательного разделения в верхнюю колонну 5. Жидкий азот, отводимый из верхней части нижней колонны, распределяется на три потока. Основной поток дросселируется на верхнюю тарелку колонны низкого давления 5, обеспечивая укрепляющую часть этой колонны необходимым количеством флегмы, второй поток направляется в конденсатор 6 для охлаждения смеси N2 - Не и конденсации из этой смеси азота, и третий поток поступает в сборник жидкого азота 19.
Продукционный метан, отводимый в жидком виде из межтрубного пространства конденсатора-испарителя, с помощью жидкостного насоса 21 подается в переохладитель 22, а затем в теплообменник 4, где испаряется и подогревается до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Состав продукционного метана и других продуктов разделения, выводимых
Таблица 3.34
Материальный баланс установки извлечения гелия
Показатель Сырьевой газ Продукционный метан Азот Гелий
Давление, МПа 5,35-5,7 2,2 0,103 0,117
Состав, мол. доли:
гелий 0,0040 - 0,0009 1,0000
азот 0,4275 0,0400 0,9895 -
метан 0,5602 0,9509 0,0096 -
этан 0,0053 0,0091 - -
Диоксид углерода Итого 0,0030 - - -
1,0000 1,0000 1,0000 1,0000
Расход, тыс. м3/сут 3483 2045 1405 12
201
из установки, приведен в табл. 3.34. Гелиевый концентрат, выходящий из конденсатора 6, подается на очистку от примесей.
Для эксплуатируемых в странах СНГ месторождений природного газа характерно низкое содержание гелия.
Принципиальная технологическая схема процесса одновременного извлечения гелия, этана и широкой фракции углеводородов из бедного гелиеносного газа Оренбургского ГКМ [9] приведена на рис. 3.43. Более подробная схема дана в работе [28].
В установку низкотемпературного газоразделения поступает природный газ, очищенный от H2S, CO2 и осушенный под давлением 5 МПа. Схема включает две ступени прямоточной конденсации с отпаркой растворенного гелия в отпарных колоннах, заполненных насадкой из колец Палля и двух ступеней противоточной конденсации. Этан и широкая фракция углеводородов извлекаются из обратного потока газа после извлечения из него гелия. Установка может работать как в режиме получения только гелия, так и в режиме одновременного получения гелия, этана и ШФЛУ.
Основное количество холода, обеспечивающее извлечение гелия, получают при дросселировании большей части обратного потока газа до 3,8-3,6 МПа, 20 % - до 1,8-1,6 МПа, 1,5 % обратного потока дросселируется до давления 0,3 МПа.
При одновременном извлечении гелия, этана и ШФЛУ дополнительный холод получают детандированием обратного потока газа с 3,8-3,6 МПа до 1,8-1,6 МПа. В этом случае весь обратный поток выходит с установки под давлением 1,5 МПа, дожимается в компрессорах до исходного давления и поступает в газопровод для транспортирования.
Технологическая схема включает пропановые холодильные установки. Пропаном, кипящим при изотерме минус 36 °С, производят предварительное охлаждение газа. Пропаном, кипящим при минус 5 °С, конденсируют флегму в дефлегматоре деэтанизатора.
Азотный холодильный цикл обеспечивает холодом вторую ступень противоточной конденсации, а также установку очистки гелиевого концентрата от примесей.
В витых многопоточных теплообменниках Tl и Т2 природный газ при давлении 4,5 МПа охлаждается, конденсируется и переохлаждается. После дросселирования до 4 МПа при температуре минус 93 °С в состоянии насыщенной жидкости поток подается на верх отпарной колонны Kl. В куб колонны Kl подводится теплота для отпарки растворенного гелия. В качестве теплоносителя используется поток охлаждаемого природного газа. Количество газа, отпаренного в колонне Kl1 составляет
202
Газ
Пропан
Іл/wj ллллллллл.
?wwwwv.
/VWWVWv.
-pi ллллл.
Рис. 3.43. Принципиальная технолої водородов из природного газа
/Cl
Cl
Т2
|_ .ллллллллл
_ _/VWVWW\
