RU2710228C1

Movatterモバイル変換

Info

Publication number: RU2710228C1
Application number: RU2019126589A
Authority: RU
Inventors: Игорь Анатольевич Мнушкин
Original assignee: Игорь Анатольевич Мнушкин
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2019-12-25

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: gas processing and gas-chemical complex refers to processing of natural hydrocarbon gases with high content of nitrogen and can be used in gas industry under conditions of its intensive development. Natural gas is fed to the gas processing plant, successively purified from undesirable impurities, dried and subjected to low-temperature fractionation to obtain methane, ethane and a wide fraction of light hydrocarbons, wherein methane after compression is directed in form of commercial fuel gas to consumers, for own needs and / or natural gas liquefaction plant, ethane is used as raw material of pyrolysis plant of gas-chemical plant to produce ethylene, directed to production of commercial product of gas-chemical plant, including production of polyethylene, and / or other consumers, and methane-hydrogen fraction, which is divided into methane and hydrogen: methane is supplied in the form of commercial fuel gas to consumers and / or for own needs, part of hydrogen is directed to ammonia synthesis plant of ammonia and mineral fertilizer production plant, and other part – after preliminary preparation for production of commercial product of gas-chemical plant, in particular, to preparation of polymerization raw materials, wherein gas processing plant additionally includes nitrogen recovery unit and helium production unit, note here that nitrogen is fed to ammonia synthesis plant of ammonia and mineral fertilizer plant.

EFFECT: obtaining a wide range of commercial products with simultaneous reduction of environmental pollution by reduction of gases into atmosphere.

17 cl, 3 tbl, 1 dwg

Description

Translated fromRussian

Газоперерабатывающий и газохимический комплекс относится к области переработки природных углеводородных газов с повышенным содержанием азота и может быть использован в газовой промышленности в условиях ее интенсивного развития.The gas processing and gas chemical complex belongs to the field of processing natural hydrocarbon gases with a high nitrogen content and can be used in the gas industry under conditions of its intensive development.

Природный газ содержит в себе ряд примесей: воду, азот, сероводород, диоксид углерода, гелий, меркаптаны, которые, с одной стороны, являются нежелательными примесями, ухудшающими качество товарного топливного газа, а с другой – ценными компонентами сырья газохимической промышленности. Из примесей природного углеводородного газа интересен, в частности, азот, находящий широкое применение в качестве сырья химической промышленности.Natural gas contains a number of impurities: water, nitrogen, hydrogen sulfide, carbon dioxide, helium, mercaptans, which, on the one hand, are undesirable impurities that worsen the quality of commercial fuel gas, and on the other, valuable components of the raw materials of the gas chemical industry. Of the impurities of natural hydrocarbon gas, nitrogen, in particular, which is widely used as a raw material in the chemical industry, is of interest.

Известен способ комплексной переработки природного углеводородного газа с повышенным содержанием азота, осуществляемый в трех блоках: в блоке выделения этана и широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) из углеводородного газа, где очищенный и осушенный природный газ разделяется на метановую фракцию высокого и среднего давления, этановую фракцию, ШФЛУ и метан-азотную смесь; в блоке удаления азота и выделения гелиевого концентрата из метан-азотной смеси, где метан-азотная смесь разделяется на метановую фракцию низкого давления, азот низкого и среднего давления, сбрасываемые в атмосферу, жидкий азот, используемый в блоке тонкой очистки и сжижения гелия, и гелиевый концентрат, перерабатываемый с выделением гелия или отводимый в качестве товарного продукта; в блоке тонкой очистки и сжижения гелия, где из гелиевого концентрата выделяется чистый гелий (патент RU 2576428 С1, МПК B01D 3/14, C07C 7/00, F25J 3/00, заявлен 12.01.2015 г., опубликован 10.03.2016 г.). Главным недостатком данного изобретения является нерациональный сброс азота низкого и среднего давления в атмосферу, приводящий к увеличению себестоимости товарной продукции, которая включает в себя затраты на извлечение азота из природного углеводородного газа.There is a method of complex processing of natural hydrocarbon gas with a high nitrogen content, carried out in three blocks: in the block for the separation of ethane and a wide fraction of light hydrocarbons (BFLH) from hydrocarbon gas, where the purified and dried natural gas is separated into a methane fraction of high and medium pressure, ethane fraction , BFLH and methane-nitrogen mixture; in the nitrogen removal unit and separation of the helium concentrate from the methane-nitrogen mixture, where the methane-nitrogen mixture is separated into a low-pressure methane fraction, low and medium pressure nitrogen discharged into the atmosphere, liquid nitrogen used in the helium fine-purification and liquefaction unit, and helium concentrate processed with the release of helium or discharged as a commercial product; in the block for fine purification and liquefaction of helium, where pure helium is separated from the helium concentrate (patent RU 2576428 C1, IPCB01D 3/14, C07C 7/00, F25J 3/00, filed January 12, 2015, published March 10, 2016. ) The main disadvantage of this invention is the irrational discharge of low and medium pressure nitrogen into the atmosphere, leading to an increase in the cost of marketable products, which includes the cost of extracting nitrogen from natural hydrocarbon gas.

Известен также способ комплексного извлечения ценных примесей из природного гелийсодержащего углеводородного газа с повышенным содержанием азота, включающий стадии: первого уровня очистки сырьевого потока природного углеводородного газа от механических примесей и капельной жидкости; второго уровня очистки первого потока очищенного углеводородного газа от примесей сероводорода, диоксида углерода и метанола, регенерации потока насыщенного абсорбента, отпарки кислой воды от метанола, сероводорода и диоксида углерода, компримирования и осушки низконапорных кислых газов; третьего уровня осушки, очистки от соединений ртути второго потока очищенного углеводородного газа, низкотемпературного разделения третьего потока осушенного и очищенного углеводородного газа, расширения и охлаждения деэтанизированного газа с частичной его конденсацией в «холодном боксе», криогенного деазотирования, удаления водорода из азотно-гелиевой смеси, криогенной доочистки полупродукта жидкого гелия от примесей азота, кислорода, аргона и неона, криогенного выделения гелия, адсорбционной очистки ШФЛУ, газофракционирования очищенной ШФЛУ, подготовки товарного топливного газа, хранения жидких азота и гелия в сосудах Дьюара в товарном парке (патент RU 2597081 С1, МПК B01D 53/00, заявлен 29.12.2014 г., опубликован 20.07.2016 г.). Недостатками данного изобретения являются:There is also known a method for the complex extraction of valuable impurities from natural helium-containing hydrocarbon gas with a high nitrogen content, comprising the steps of: a first level of purification of the feed stream of natural hydrocarbon gas from mechanical impurities and a dropping liquid; the second level of purification of the first stream of purified hydrocarbon gas from impurities of hydrogen sulfide, carbon dioxide and methanol, regeneration of the saturated absorbent stream, stripping of acidic water from methanol, hydrogen sulfide and carbon dioxide, compression and drying of low-pressure acid gases; the third level of drying, purification of the second stream of purified hydrocarbon gas from mercury compounds, low-temperature separation of the third stream of dried and purified hydrocarbon gas, expansion and cooling of the deethanized gas with its partial condensation in a “cold box”, cryogenic de-nitration, removal of hydrogen from the nitrogen-helium mixture, cryogenic tertiary treatment of liquid helium intermediates from impurities of nitrogen, oxygen, argon and neon, helium cryogenic separation, adsorption purification of BFLH, gas fractionation of ischennoy NGL, preparation of commodity fuel gas storing liquid nitrogen and helium Dewar vessels in commercial park (patent RU 2597081 C1, IPC B01D 53/00, 29.12.2014, the claimed, published 20.07.2016 g). The disadvantages of this invention are:

- потери газообразного азота низкого давления, направляемого на стадии компримирования и осушки низконапорных кислых газов, третьего уровня осушки и очистки от соединений ртути второго потока очищенного углеводородного газа и криогенной доочистки полупродукта жидкого гелия для регенерации адсорбентов в адсорберах периодического действия с их последующим охлаждением после регенерации, из-за сброса на факел после регенерации и охлаждения адсорбентов;- loss of gaseous nitrogen of low pressure, directed to the stage of compression and drying of low-pressure acid gases, the third level of drying and purification from mercury compounds of the second stream of purified hydrocarbon gas and cryogenic purification of the intermediate liquid helium for regeneration of adsorbents in batch adsorbers with their subsequent cooling after regeneration, due to discharge to the torch after regeneration and cooling of adsorbents;

- потери газообразного азота на стадии криогенного деазотирования частично конденсированного деэтанизированного газа при опорожнении адсорберов и продувке слоя адсорбента перед его регенерацией;- loss of gaseous nitrogen at the stage of cryogenic de-nitration of partially condensed deethanized gas during emptying of the adsorbers and purging of the adsorbent layer before its regeneration;

- снижение ресурса вырабатываемого жидкого азота по сравнению с его потенциальным содержанием в исходном природном углеводородном газе из-за использования газообразного азота низкого давления для регенерации и охлаждения адсорбентов с последующим сжиганием на факеле.- a decrease in the resource of produced liquid nitrogen in comparison with its potential content in the source natural hydrocarbon gas due to the use of gaseous nitrogen of low pressure for the regeneration and cooling of adsorbents with subsequent flaring.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является газоперерабатывающий и газохимический комплекс, включающий газоперерабатывающий сектор, состоящий из звена подготовки сырья, звена низкотемпературного фракционирования сырья, звена получения элементарной серы, звена получения товарной метановой фракции (товарного газа), звена получения товарного гелия, звена получения суммы сжиженных углеводородных газов и пентан-гексановой фракции; сектор по сжижению природных газов, состоящий из звена сжижения товарной метановой фракции (товарного газа) и звена сжижения этановой фракции; газохимический сектор, состоящий из звена получения этилена, звена получения пропилена, звена получения синтез-газа, метанола и высших спиртов, аммиака, звена получения полимеров, сополимеров и звена получения этиленгликолей; сектор подготовки конденсата, состоящий из звена стабилизации конденсата и звена получения моторных топлив, при этом перемещение технологических потоков между смежными секторами обеспечивается дополнительными перекачивающими станциями (патент RU 2570795 C1, МПК C10G 5/00, B01D 53/00, B01D 61/00, C07C 7/00, F25J 3/00, заявлен 15.07.2014 г., опубликован 10.12.2015 г.). Недостатками изобретения являются:Closest to the claimed invention is a gas processing and gas-chemical complex, including a gas processing sector, consisting of a raw material preparation unit, a low-temperature fractionation unit, a raw sulfur production unit, a commodity methane fraction (commercial gas) production unit, a commodity helium production unit, a liquefied total production unit hydrocarbon gases and pentane-hexane fraction; natural gas liquefaction sector, consisting of a liquefaction unit for a commodity methane fraction (commercial gas) and an liquefaction unit for an ethane fraction; gas-chemical sector, consisting of ethylene production unit, propylene production unit, synthesis gas production unit, methanol and higher alcohols, ammonia, polymer production unit, copolymers and ethylene glycol production unit; condensate preparation sector, consisting of a condensate stabilization unit and a motor fuel production unit, while the movement of process flows between adjacent sectors is provided by additional pumping stations (patent RU 2570795 C1, IPCC10G 5/00, B01D 53/00, B01D 61/00, C07C 7/00, F25J 3/00, announced July 15, 2014, published December 10, 2015). The disadvantages of the invention are:

- потери азота при его наличии в исходном природном углеводородном газе из-за совместного извлечения с гелием в ходе деазотирования метановой фракции и последующего выделения гелия, сопровождающегося сбросом азота в атмосферу;- loss of nitrogen when it is present in the source natural hydrocarbon gas due to the combined extraction with helium during the de-nitration of the methane fraction and the subsequent release of helium, accompanied by the discharge of nitrogen into the atmosphere;

- реализация дорогостоящего многоступенчатого синтеза аммиака с использованием в качестве сырья товарного газа, кислого газа и водорода для получения метанола и аммиака.- the implementation of expensive multi-stage synthesis of ammonia using commercial gas, acid gas and hydrogen as a raw material to produce methanol and ammonia.

При создании изобретения была поставлена задача разработки высокоэффективного комплекса газоперерабатывающих и газохимических заводов, обеспечивающего переработку практически всех компонентов природного углеводородного газа с получением широкого ассортимента товарных продуктов при одновременном снижении загрязнения окружающей среды путем сокращения сбросов в атмосферу.When creating the invention, the task was to develop a highly efficient complex of gas processing and gas chemical plants, which provides the processing of almost all components of natural hydrocarbon gas to produce a wide range of marketable products while reducing environmental pollution by reducing emissions into the atmosphere.

Поставленная задача решается за счет того, что газоперерабатывающий и газохимический комплекс включает газоперерабатывающий завод, газохимический завод, завод по производству аммиака и минеральных удобрений, а также объединяющую заводы друг с другом газотранспортную сеть, на газоперерабатывающий завод подают природный углеводородный газ, последовательно подвергающийся при наличии соответствующих компонентов очистке от нежелательных примесей в виде ртути и метанола, очистке от кислых примесей в виде H₂S и СО₂, осушке и низкотемпературному фракционированию с получением метана, этана и ШФЛУ, при этом метан после компримирования направляют в виде товарного топливного газа потребителям, на собственные нужды и/или на завод по сжижению природного газа, этан используют в качестве сырья установки пиролиза газохимического завода с получением этилена, направляемого на выработку товарной продукции газохимического завода, включая получение полиэтилена, и/или другим потребителям, и метан-водородной фракции, разделяемой на метан и водород: метан направляют в виде товарного топливного газа потребителям и/или на собственные нужды, часть водорода направляют на установку синтеза аммиака завода по производству аммиака и минеральных удобрений, а другую часть – после предварительной подготовки на выработку товарной продукции газохимического завода, в частности на установку сырья полимеризации, ШФЛУ разделяют с получением сжиженных углеводородных газов в виде пропана, бутана и/или их смеси и углеводородов С5 и выше, причем в состав газоперерабатывающего завода дополнительно включают блок выделения азота и блок получения гелия, выделяемый азот направляют в качестве сырья на установку синтеза аммиака завода по производству аммиака и минеральных удобрений.The problem is solved due to the fact that the gas processing and gas-chemical complex includes a gas-processing plant, a gas-chemical plant, a plant for the production of ammonia and mineral fertilizers, as well as a gas transmission network connecting plants to each other, natural gas is supplied to the gas processing plant, which is subsequently subjected to the presence of appropriate component cleaning from undesirable impurities in the form of mercury and methanol purification from acid admixtures in the form of H₂ S and CO_2, and drying of the low- fractionation with the production of methane, ethane and NGL, while methane after compression is sent in the form of commercial fuel gas to consumers, for own needs and / or to the natural gas liquefaction plant, ethane is used as a raw material in the pyrolysis unit of a gas chemical plant to produce ethylene directed on the development of commercial products of a gas chemical plant, including the production of polyethylene, and / or other consumers, and the methane-hydrogen fraction, divided into methane and hydrogen: methane is sent in the form of commercial of bottled gas to consumers and / or for their own needs, part of the hydrogen is sent to the ammonia synthesis plant of the ammonia and mineral fertilizer plant, and the other part, after preliminary preparation for the production of commercial products of the gas chemical plant, in particular to the polymerization feedstock plant, is divided into liquefied hydrocarbon gases in the form of propane, butane and / or a mixture thereof and hydrocarbons C5 and higher, moreover, the nitrogen processing unit and the radiation helium, nitrogen secreted fed as a feedstock for the installation of ammonia synthesis plant for the production of ammonia and fertilizers.

Целесообразно при недостатке азота, выделяемого из природного углеводородного газа на газоперерабатывающем заводе, на установке синтеза аммиака завода по производству аммиака и минеральных удобрений в качестве сырья использовать азот, выделяемый из воздуха с помощью соответствующего оборудования. При недостатке водорода, выделяемого из метан-водородной фракции на газохимическом заводе, на установке синтеза аммиака завода по производству аммиака и минеральных удобрений можно использовать метан, направляемый с газоперерабатывающего завода, в качестве сырья для получения водорода.It is advisable to use nitrogen emitted from the air with the help of appropriate equipment for the lack of nitrogen emitted from natural hydrocarbon gas at a gas processing plant, at the ammonia synthesis plant of the ammonia and fertilizer production plant, to use nitrogen emitted from the air using appropriate equipment. With a lack of hydrogen released from the methane-hydrogen fraction at a gas chemical plant, methane sent from a gas processing plant can be used as a raw material for producing hydrogen at a plant for the synthesis of ammonia from an ammonia and mineral fertilizer plant.

Целесообразно на газоперерабатывающем заводе очистку природного углеводородного газа от кислых примесей в виде H₂S и СО₂ при их наличии в количестве, превыщающем допустимое содержание, осуществлять с помощью аминового абсорбента. Выделенные примеси можно использовать следующим образом: H₂S – в качестве сырья для установки Клауса газоперерабатывающего завода, а CO₂ – в качестве сырья для установки синтеза карбамида завода по производству аммиака и минеральных удобрений. Причем CO₂ можно получить при очистке не только природного углеводородного газа, но и дымовых газов печей пиролиза и газовых турбин газоперерабатывающего и газохимического заводов.It is advisable at a gas processing plant to purify natural hydrocarbon gas from acidic impurities in the form of H₂ S and CO_2, if they are present in an amount exceeding the permissible content, using an amine absorbent. The extracted impurities can be used as follows: H₂ S - as raw material for the installation of Klaus gas processing plant, and CO₂ - as raw material for the installation of urea synthesis of the plant for the production of ammonia and mineral fertilizers. Moreover, CO₂ can be obtained by cleaning not only natural hydrocarbon gas, but also the flue gases of pyrolysis furnaces and gas turbines of a gas processing and gas chemical plants.

Полезно в состав газоперерабатывающего завода после осушки природного углеводородного газа включить установку очистки от меркаптанов при их наличии в природном углеводородном газе.It is useful to include in the gas processing plant after drying of natural hydrocarbon gas a purification unit for mercaptans if they are present in natural hydrocarbon gas.

На газоперерабатывающем заводе возможна реализация двух способов переработки ШФЛУ: с предварительной очисткой перед разделением на пропан, бутан и/или их смесь и углеводороды С₅ и выше, а также с последовательными стадиями разделения на пропан, бутан и/или их смесь и углеводороды С₅ и выше и раздельной очистки товарных продуктов.At a gas processing plant, two methods for processing BFLH are possible: with preliminary purification before separation into propane, butane and / or their mixture and C₅ and higher hydrocarbons, as well as with subsequent stages of separation into propane, butane and / or their mixture and C₅ hydrocarbons and above and separate cleaning of marketable products.

Целесообразно получаемые на газоперерабатывающем заводе пропан, и/или бутан, и/или углеводороды С₅ и выше использовать в качестве сырья установки пиролиза газохимического завода вместе с этаном или в качестве сырья дополнительной установки пиролиза газохимического завода, при этом полученные мономеры направляют на выработку товарной продукции газохимического завода и/или другим потребителям, а метан-водородную фракцию разделяют на метан, который в виде товарного топливного газа направляют потребителям и/или на собственные нужды, и водород, который направляют на выработку товарной продукции газохимического завода и/или на установку синтеза аммиака завода по производству аммиака и минеральных удобрений.It is advisable to use propane and / or butane and / or C₅ and higher hydrocarbons obtained at a gas processing plant as raw materials for the pyrolysis unit of a gas chemical plant together with ethane or as raw materials for an additional pyrolysis unit for a gas chemical plant, while the monomers obtained are sent to produce commercial products gas chemical plant and / or other consumers, and the methane-hydrogen fraction is divided into methane, which in the form of commercial fuel gas is sent to consumers and / or for their own needs, and portly, which is directed to the production of commercial products gas chemical plant and / or plant to an ammonia synthesis plant for the production of ammonia and fertilizers.

Также получаемый на газоперерабатывающем заводе пропан может быть использован в качестве сырья дополнительной установки дегидрирования пропана газохимического завода, при этом полученный пропилен направляют на выработку товарной продукции газохимического завода и/или другим потребителям, а метан-водородную фракцию разделяют на метан, который в виде товарного топливного газа направляют потребителям и/или на собственные нужды, и водород, направляемый на выработку товарной продукции газохимического завода и/или на установку синтеза аммиака завода по производству аммиака и минеральных удобрений.Also, propane obtained at a gas processing plant can be used as raw material of an additional propane dehydrogenation unit of a gas chemical plant, while the obtained propylene is sent to produce commercial products of the gas chemical plant and / or other consumers, and the methane-hydrogen fraction is divided into methane, which is in the form of commercial fuel gas is sent to consumers and / or for their own needs, and hydrogen is directed to the development of marketable products of a gas chemical plant and / or to a synthesis unit ammonia plant for the production of ammonia and mineral fertilizers.

Полученные на газоперерабатывающем заводе бутан и углеводороды С₅ и выше можно направлять на выработку товарной продукции газохимического завода в качестве сырья для получения изобутилена, изопрена и бутадиенов, используемых при производстве каучуков на газохимическом заводе.Butane and hydrocarbons C₅ and higher obtained at a gas processing plant can be sent to the development of commercial products of a gas chemical plant as raw materials for the production of isobutylene, isoprene and butadiene used in the production of rubbers at a gas chemical plant.

Целесообразно разделение метан-водородной фракции после установки пиролиза газохимического завода осуществлять с помощью короткоцикловой адсорбции.It is advisable to separate the methane-hydrogen fraction after installing the pyrolysis of a gas chemical plant using short-cycle adsorption.

Целесообразно в состав газохимического завода включить установку получения линейных альфа-олефинов, используемых для производства высокомаржинальных марок полиэтилена, и/или установку по переработке полимеров в товары народного потребления.It is advisable to include in the composition of the gas chemical plant an installation for the production of linear alpha olefins used for the production of high-margin grades of polyethylene, and / or an installation for the processing of polymers into consumer goods.

Целесообразно в состав завода по производству аммиака и минеральных удобрений включить установку синтеза метанола с использованием в качестве сырья СО₂, выделенного при очистке природного углеводородного газа от кислых примесей на газоперерабатывающем заводе и/или извлекаемого из дымовых газов газоперерабатывающего и газохимического заводов, и водорода, выделенного из метан-водородной фракции на газохимическом заводе. Метанол, выделенный при очистке природного углеводородного газа на газоперерабатывающем заводе, также можно направить на установку выделения и очистки метанола завода по производству аммиака и минеральных удобрений.It is advisable to include a plant for the production of ammonia and mineral fertilizers in a methanol synthesis unit using CO₂ as a feedstock, extracted from the purification of natural hydrocarbon gas from acidic impurities at a gas processing plant and / or a gas processing and gas chemical plant extracted from flue gases, and hydrogen released from the methane-hydrogen fraction at a gas chemical plant. Methanol released during the purification of natural hydrocarbon gas at a gas processing plant can also be sent to a methanol separation and purification plant for the ammonia and mineral fertilizer plant.

На фигуре представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов реализации заявляемого газоперерабатывающего и газохимического комплекса с использованием следующих обозначений:The figure shows a schematic diagram of one of the possible embodiments of the inventive gas processing and gas-chemical complex using the following notation:

1 – газоперерабатывающий завод;1 - gas processing plant;

2 – завод по сжижению природного газа;2 - natural gas liquefaction plant;

3 – газохимический завод;3 - gas chemical plant;

4 – завод по производству аммиака и минеральных удобрений;4 - plant for the production of ammonia and mineral fertilizers;

1.1 – установка очистки природного углеводородного газа от ртути и метанола;1.1 - installation for the purification of natural hydrocarbon gas from mercury and methanol;

1.2 – установка аминовой очистки природного углеводородного газа от кислых примесей;1.2 - installation of amine purification of natural hydrocarbon gas from acidic impurities;

1.3 – установка осушки природного углеводородного газа;1.3 - installation of dehydration of natural hydrocarbon gas;

1.4 – установка низкотемпературного фракционирования природного углеводородного газа;1.4 - installation of low-temperature fractionation of natural hydrocarbon gas;

1.5 – установка очистки ШФЛУ;1.5 - installation of cleaning BFLH;

1.6 – газофракционирующая установка (далее ГФУ);1.6 - gas fractionation unit (hereinafter HFC);

1.7 – дожимная компрессорная станция;1.7 - booster compressor station;

1.8 – блок выделения азота;1.8 - block nitrogen;

1.9 – блок получения гелия;1.9 - helium production unit;

2.1 – установка сжижения природного газа;2.1 - natural gas liquefaction plant;

3.1 – установка пиролиза;3.1 - installation of pyrolysis;

3.2 – установка получения линейных альфа-олефинов;3.2 - installation for the production of linear alpha olefins;

3.3 – установка короткоцикловой адсорбции (далее КЦА);3.3 - installation of short-cycle adsorption (hereinafter CCA);

3.4 – установка подготовки сырья полимеризации;3.4 - installation of the preparation of raw materials for polymerization;

3.5 – установка получения полиэтилена (далее ПЭ);3.5 - installation for the production of polyethylene (hereinafter referred to as PE);

4.1 – установка кондиционирования CO₂ и H₂;4.1 - air conditioning installation CO₂ and H₂ ;

4.2 – установка синтеза аммиака;4.2 - ammonia synthesis unit;

4.3 – установка синтеза карбамида;4.3 - urea synthesis plant;

4.4 – установка гранулирования, хранения и отгрузки;4.4 - installation of granulation, storage and shipment;

5 – 40 – трубопроводы.5 - 40 - pipelines.

Заявляемый газоперерабатывающий и газохимический комплекс согласно представленной схеме функционирует следующим образом.The inventive gas processing and gas chemical complex according to the presented scheme operates as follows.

Природный углеводородный газ одного или нескольких месторождений газодобывающего региона подают на газоперерабатывающий завод 1 с последовательным прохождением при наличии соответствующих компонентов по трубопроводу 5 – установки очистки природного углеводородного газа от ртути и метанола 1.1, по трубопроводу 6 – установки аминовой очистки природного углеводородного газа от кислых примесей 1.2 с удалением H₂S и СО₂ при помощи аминового абсорбента и по трубопроводу 7 – установки осушки природного углеводородного газа 1.3. Далее очищенный от нежелательных примесей и осушенный природный углеводородный газ по трубопроводу 8 подают на установку низкотемпературного фракционирования природного углеводородного газа 1.4, где его разделяют на метан-азотную смесь, отводимую по трубопроводу 9 в блок выделения азота 1.8; этан, отводимый по трубопроводу 11 на газохимический завод 3 для последующего передела; ШФЛУ, направляемую по трубопроводу 10 на установку очистки ШФЛУ 1.5.Natural hydrocarbon gas of one or several fields of the gas producing region is fed to thegas processing plant 1 with sequential passage through the presence of the corresponding components through pipeline 5 - the installation for purification of natural hydrocarbon gas from mercury and methanol 1.1, through pipeline 6 - the installation of amine purification of natural hydrocarbon gas from acidic impurities 1.2 with the removal of H₂ S and CO₂ using an amine absorbent and through pipeline 7 - installation of drying natural hydrocarbon gas 1.3. Next, purified from unwanted impurities and dried natural hydrocarbon gas through apipeline 8 is fed to a low-temperature fractionation unit of natural hydrocarbon gas 1.4, where it is separated into a methane-nitrogen mixture discharged through a pipeline 9 to a nitrogen evolution unit 1.8; ethane discharged throughpipeline 11 to a gaschemical plant 3 for subsequent redistribution; BFLU sent throughpipeline 10 to the BFLU cleaning unit 1.5.

В блоке выделения азота 1.8 из метан–азотной смеси выделяют метан, который сначала по трубопроводу 12 подают на установку низкотемпературного фракционирования природного углеводородного газа 1.4 для использования в качестве теплоносителя, а затем по трубопроводу 15 – на дожимную компрессорную станцию 1.7 для дальнейшего направления в виде товарного топливного газа потребителям по трубопроводу 16. Азотно–гелиевую смесь по трубопроводу 13 подают на разделение в блок получения гелия 1.9. Чистый жидкий гелий по трубопроводу 22 отправляют на хранение и отгрузку потребителям, а азот по трубопроводу 23 поступает в качестве сырья на установку синтеза аммиака 4.2 завода по производству аммиака и минеральных удобрений 4, избыток азота по трубопроводу 24 поступает другим потребителям.In the nitrogen separation unit 1.8, methane is extracted from the methane – nitrogen mixture, which is first supplied vialine 12 to the low-temperature fractionation unit of natural hydrocarbon gas 1.4 for use as a coolant, and then throughline 15 to the booster compressor station 1.7 for further use as a commercial unit fuel gas to consumers throughpipeline 16. The nitrogen-helium mixture throughpipeline 13 is fed for separation to a helium production unit 1.9. Pure liquid helium throughpipeline 22 is sent for storage and shipment to consumers, and nitrogen throughpipeline 23 is supplied as raw material to the ammonia synthesis unit 4.2 of the ammonia and mineral fertilizer 4 plant; an excess of nitrogen is supplied through pipeline 24 to other consumers.

Часть товарного топливного газа, направляемого с газоперерабатывающего завода 1 потребителям по трубопроводу 16, поступает по трубопроводу 17 на завод по сжижению природного газа 2, включающий установку сжижения природного газа 2.1 и резервуары для хранения сжиженного природного газа (на схеме не указаны), откуда по трубопроводу 18 сжиженный природный газ направляется потребителям.A part of the commercial fuel gas sent from thegas processing plant 1 to consumers throughpipeline 16 is supplied throughpipeline 17 to a naturalgas liquefaction plant 2, including a natural gas liquefaction plant 2.1 and tanks for storing liquefied natural gas (not shown in the diagram), from where thepipeline 18 liquefied natural gas is sent to consumers.

Выделенный на установке низкотемпературного фракционирования природного углеводородного газа 1.4 газоперерабатывающего завода 1 этан поступает в качестве сырья по трубопроводу 11 на установку пиролиза 3.1 газохимического завода 3 с получением этилена и метан-водородной фракции. Этилен по трубопроводу 25 поступает на установку подготовки сырья полимеризации 3.4, при этом часть этилена может быть направлена по трубопроводу 26 на установку получения линейных альфа-олефинов 3.2, где посредством олигомеризации этилена получают линейные альфа-олефины с разными длинами цепочек непредельных углеводородов: С₄, С₆ и C₈, которые по трубопроводам 27, 28 и 29, соответственно, подаются на установку подготовки сырья полимеризации 3.4. После концентрирования сырья полимеризации с добавлением инициаторов, стабилизаторов и других реагентов на установке подготовки сырья полимеризации 3.4 подготовленная реакционная смесь по трубопроводам 32, 33 и 34 поступает на установку получения ПЭ 3.5, при этом полученные сорта ПЭ далее подвергаются обработке и грануляции для производства товарной продукции, направляемой потребителям.Ethane extracted at a low-temperature fractionation unit of natural hydrocarbon gas 1.4 from agas processing plant 1 is fed throughpipeline 11 to a pyrolysis unit 3.1 of a gaschemical plant 3 to produce ethylene and a methane-hydrogen fraction. Ethylene is supplied throughpipeline 25 to a plant for the preparation of polymerization raw materials 3.4, while part of ethylene can be sent throughpipeline 26 to a plant for production of linear alpha-olefins 3.2, where linear alpha-olefins with different lengths of unsaturated hydrocarbon chains are obtained by oligomerization of ethylene: С₄ , C₆ and C₈ , which, throughpipelines 27, 28 and 29, respectively, are supplied to the installation for the preparation of polymerization raw materials 3.4. After concentrating the polymerization raw materials with the addition of initiators, stabilizers and other reagents in the installation for the preparation of polymerization raw materials 3.4, the prepared reaction mixture throughpipelines 32, 33 and 34 goes to the PE 3.5 installation, while the resulting PE grades are further processed and granulated to produce marketable products sent to consumers.

Метан-водородную фракцию после установки пиролиза 3.1 по трубопроводу 30 подают на установку КЦА 3.3. Разделенные на установке КЦА 3.3 метан и водород используют следующим образом: метан по трубопроводу 31 отправляют на смешение с метаном, поступающим по трубопроводу 15 на дожимную компрессорную станцию 1.7, для дальнейшего направления в виде товарного топливного газа потребителям по трубопроводу 16, часть водорода по трубопроводу 36 подают на установку подготовки сырья полимеризации 3.4, а другую по трубопроводу 35 – на установку кондиционирования CO₂ и H₂ 4.1 завода по производству аммиака и минеральных удобрений 4.After the installation of pyrolysis 3.1, the methane-hydrogen fraction is fed throughpipeline 30 to the CCA 3.3 installation. Methane and hydrogen separated at the CCA 3.3 plant are used as follows: methane is piped 31 through thepipeline 31 to be mixed with methane fed through thepipeline 15 to the booster compressor station 1.7, for further direction in the form of commercial fuel gas to consumers through thepipeline 16, part of the hydrogen through thepipeline 36 fed to the installation for the preparation of raw materials for polymerization 3.4, and the other throughpipeline 35 to the air conditioning unit CO₂ and H₂ 4.1 of the ammonia and mineral fertilizer plant 4.

Очищенная ШФЛУ после установки очистки ШФЛУ 1.5 по трубопроводу 14 поступает на ГФУ 1.6 для разделения на пропан, бутан и товарные углеводороды С₅ и выше, направляемые потребителям по трубопроводам 19, 20 и 21, соответственно.Purified BFLH after the installation of BFLH 1.5 purification viapipeline 14 is fed to HFC 1.6 for separation into propane, butane and marketable hydrocarbons C₅ and higher, sent to consumers throughpipelines 19, 20 and 21, respectively.

Выделенный на установке аминовой очистки природного углеводородного газа от кислых примесей 1.2 СО₂по трубопроводу 37 поступает на установку кондиционирования CO₂ и H₂ 4.1 завода по производству аммиака и минеральных удобрений 4 для предарительной очистки от каталитических ядов. Очищенный СО₂ направляют по трубопроводу 41 на установку синтеза карбамида 4.3, а подготовленный водород по трубопроводу 38 поступает на установку синтеза аммиака 4.2. Полученный на установке синтеза аммиака 4.2 аммиак используют далее в качестве компонента сырья, подаваемого по трубопроводу 39, на установке синтеза карбамида 4.3, избыток аммиака по трубопроводу 40 подают другим потребителям. Образовавшийся карбамид по трубопроводу 42 отводят на установку гранулирования хранения и отгрузки 4.4 для производства товарного продукта.Dedicated to install amine purification of natural gas hydrocarbon contaminants from acidic 1.2 CO₂ vialine 37 is fed to conditioning installation CO₂ and H₂ 4.1 ammonia production plant and fertilizer predaritelnoy 4 for purification by catalytic poisons. Purified CO_{2 is} sent vialine 41 to the urea synthesis plant 4.3, and the prepared hydrogen is fed vialine 38 to the ammonia synthesis plant 4.2. Obtained at the ammonia synthesis installation 4.2, ammonia is further used as a component of the feed supplied through thepipeline 39, at the urea synthesis installation 4.3, the excess ammonia through thepipeline 40 is supplied to other consumers. The formed urea throughline 42 is diverted to a granulation installation for storage and shipment 4.4 for the production of a commercial product.

Для представленной на фигуре принципиальной схемы одного из возможных вариантов реализации заявляемого газоперерабатывающего и газохимического комплекса было проведено математическое моделирование.For the shown in the figure of the circuit diagram of one of the possible options for the implementation of the inventive gas processing and gas-chemical complex, mathematical modeling was carried out.

В таблице 1 представлены сырьевой и продуктовые потоки газоперерабатывающего завода 1 с указанием компонентного состава потоков в трубопроводах, позволяющего определить потенциал выделяемых примесей. В таблице 2 представлены сырьевой и продуктовые потоки газохимического завода 3. В таблице 3 представлены сырьевые и продуктовые потоки завода по производству аммиака и минеральных удобрений 4 с использованием в качестве сырья выделяемых на газоперерабатывающем заводе 1 азота и CO₂, а также части отделенного на установке КЦА 3.3. газохимического завода 3 водорода.Table 1 presents the raw material and product flows of thegas processing plant 1 with an indication of the component composition of the flows in the pipelines, which allows to determine the potential of the released impurities. Table 2 shows the raw material and product streams of agas chemical plant 3. Table 3 shows the raw and product streams of a plant for the production of ammonia and mineral fertilizers 4 using 1 nitrogen and CO₂ as a raw material emitted at a gas processing plant, as well as part of the CCA unit 3.3.gas chemical plant 3 hydrogen.

Таким образом, заявленное изобретение решает задачу разработки высокоэффективного комплекса газоперерабатывающих и газохимических заводов, обеспечивающих в ходе переработки природного углеводородного газа использование практически всех его компонентов с получением широкого ассортимента товарных продуктов при одновременном снижении загрязнения окружающей среды путем сокращения сбросов газов в атмосферу.Thus, the claimed invention solves the problem of developing a highly efficient complex of gas processing and gas chemical plants that ensure the use of almost all of its components during the processing of natural hydrocarbon gas to produce a wide range of marketable products while reducing environmental pollution by reducing gas emissions into the atmosphere.