CS197959B1 - způsob děleni plynu a zařízeni k prováděni tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu děleni plynu o obsahu aetanu 5 až 20 aol. X s prania plynu kapalnýa dusikea za ůčelea výroby dusikovodikové eaěsl pro syntézu čpavku a zařízeni k prováděni tohoto způsobu.

Ve znáaých zařízeních se při děleni postupuje tak, že ee výchozí plyn, který obsahuje vodik, aetan, dusík, kysličník uhelnatý, etan, propan a argon, ochlazuje duaikovodikovou saěsi a aetanovou frakci. Ochlazeni· vzniklý kondenzát je aetanová frakce, která se ohřívá proti výchozlau plynu. Výchozí plyn se dále ochlazuje v sytlii, v něaž se odpařuje kapalný dusík do proudu dusikovodikové saěsi po výstupu z proaývaci kolony, na teplotu 83 K. Kondenzát ze sytiče a kapalina ze spodku proaývaci kolony vytváří frakci kysličníku uhelnatého. Dusík potřebný pro praní výchozího plynu kapalný· dusikea a pro přidáváni do vodíku se ochlazuje frakci kysličníku uhelnatého a duslkovodikovou saěsi. Pro zajištěni bilance chladu se odpadni plyn odpařuje za tlaku a expanduje v expanzní® stroji. Nevýhodou těchto znáaých zařízeni je aelý výtěžek aetanu v aetanové frakci, aálo efektivní využiti chladu frakci a složité zařízeni. Dále je znáao zařízeni, ve kteréa se výchozí plyn ochlazuje aaěal aetanové frakce a odpadního plynu z proaývaci kolony a duslkovodikovou saěsi, do niž se přivádí kapalný přídavný dusík, zetlaco dusík se ochlazuje odpadnia plyne· před expanzi v expanzní turbině a duslkovodikovou saěsi bez přídavného dusíku. Toto zařízeni je sice poaěrně jednoduché, nevyrábí však saaostatnou aetanovou frakci.

197 959

197 9S9

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob děleni plynu o obsahu ostanu 5 až 20 ·οΙ· X a práni· plynu kapalný· dusík·· podle vynálezu, který se vyznačuje ti·, že se výchozí plyn ochlazuje dusikovodikovou saěei a aetanovou frakci na teplotu 90 až 100 K a po odloučeni prvního kondenzátu se dále ochlazuje na teplotu 80 až 84 K, načež po odloučeni druhého kondenzátu se plyn v protiproudu proaývá kapalný· duaik··, čímž vzniká jednak čistá dušikovodiková sněs, jednak kapalná frakce kysličníku uhelnatého, načež se dusíkovodiková sněs nasycuje dusike· v protiproudu s kapalný· dusike· a ochlazuje tak výchozí plyn a dáte se dusikovodiková saěs děli na dvě části, z nichž jedna část ochlazuje výchozí plyn a druhá po přidáni kapalného dusíku ochlazuje dusík, zatiaco frakce kysličníku uhelnatého po seškrceni ochlazuje dusík, který je navíc ochlazován kapalný· dusík·· z děleni vzduchu, člež dusík zkapalni, a kapalný dusik je po odvedeni jedné části do duslkovodikové saěsl ochlazující dusík a před zavedeni· druhé části do protiproudu k duslkovodlkové saěsl dále ochlazován seěkrcený· druhý· kondenzát··, který se dále ·1β1 se seikrcený· první· kondenzát··, č1mž se vytváří Hetanová frakce.

K prováděni navrženého způsobu děleni plynové saěsl bylo navrženo nové zařízeni. Podstata zařízeni sestávajícího z proaývacl kolony, sytlče a výaěnlků tepla je v to·, že spodní část sytlče je spojena potrubí· druhého kondenzátu se škrticí· ventil·· za sběrače· s výaěnik·· tepla pro dochlazenl dusíku opatřený· obchvate· se škrticí· ventil··, přičeši výMěnlk tepla pro dochlazovánl dusíku je spojen potrubí· s výaěnik·· tepla pro ochlazováni výchozího plynu, do něhož je napojeno potrubí prvního kondenzátu z výaěnlků tepla pro ochlazováni výchozího plynu přes sběrač se škrticí· ventil··, a dále, že výaěnlk tepla pro ochlazováni dusíku je opatřen prostor·· pro kapalný dusik z děleni vzduchu a že z výstupního potrubí dusíku z výaěnlků tepla pro ochlazováni dusíku je odbočka s potrubí· přídavného dusíku a škrticí· ventil·· spojená s potrubí· dusikovodiková sašsl na straně dusíku.

«

Na přiložené· výkrese je schsaatlcky znázorněn přiklad způsobu a prováděni zařízeni, na které· je znázorněn výaěnik £ tepla pro ochlazováni výchozího plynu, sytlč £, proaývacl kolona £, výaěnik £ tepla pro podchlazenl dusíku, výaěnik £ tepla pro ochlazováni dusíku, sběrač £ prvního kondenzátu, sběrač £ druhého kondenzátu a zařízeni 8 na praní výchozího plynu aetanol··. bále jsou na výkrese znázorněna potrubí jednotlivých Médii.

Jedná se o potrubí £ výchozího plynu, potrubí 10 dusikovodiková sněsl na straně výchozího plynu, potrubí 11 tlakového dusíku, potrubí 12 dusikovodiková saěsl ze zařízeni 8 na praní výchozího plynu Metanol··, potrubí 13 prvního kondenzátu, potrubí 14 druhého konden zátu, potrubí 15 aetanové frakce, potrubí 16 dusikovodiková saěsl na straně dusíku, potru bl 17 dusikovodiková saěsl 3H₂ + N₂, potrubí 18 frakce kysličníku uhelnatého, potrubí £9 kapalného dusíku z děleni vzduchu a potrubí 20 nízkotlakého dusíku. Zařízeni je dále opatřeno hladlnoaěr·· 21 ve sběrači £ prvního kondenzátu, škrticí· ventil·· 22 v potrubí 13 prvního kondenzátu, hladlnoNšr·· 23 ve sběrači £ druhého kondenzátu, škrticí· ventile· 24 v potrubí 14 druhého kondenzátu, škrticí· ventil·· 25 přídavného dusíku, průtokoěr·· 26 přídavného dusíku, analyzátor·· 27 vodíku v potrubí 17 dusikovodiková saěsl,

197 9S9 škrticí klapkou 28 duslkovodikové směsi na straně dusíku, průtokoměrem 29 duslkovodikové směsi na straně dusíku, teploměrem 30 výchozího plynu před vstupem do sytlče 2, škrticím ventilem 31 tlakového kapalného dusíku, průtokoměrem 32 tlakového kapalného dusíku, analyzátorem 33 kysličníku uhelnatého v promývacl koloně £, škrticím ventilem 34 frakce kysličníku uhelnatého, hladlnoměrem 35 ve spodku promývacl kolony 3_, škrticím ventilem 36 kapalného dusíku z děleni vzduchu, diferenciálním manometrem 37 nízkotlakého dusíku, průtokoměrem 38 druhého kondenzátu, škrticím ventilem 39 pro přepouštěnl druhého kondenzátu a teploměrem 40 tlakového kapalného dusíku. Propojovací potrubí doplňuje potrubí 41 přídavného dusíku, potrubí 42 tlakového dusíku před vstupem do sytlěe 2 a obchvat 43 výměníku £ tepla. Způsob a provedeni zařízeni je dále vysvětlen na děleni výchozího plynu o teplotě 233 K, tlaku 2,5 MPa a složeni 80,36 mol. X H?, 9,59 mol.X CH₄, 5,74 mol.X CO, 3,96 mol.X N₂+Ar, 0,31 mol.X C₂Hg ^a mol.% CjHg. Výchozí plyn vstupuje potrubím £ do výměníku £ tepla, kde se ochladl duslkovodlkovou směsi a metanovou frakci na teplotu 95 K. Při této teplotě se odloučí první kondenzát o složeni 70,1 mol.X CH^, 17,1 mol.X CO,

7,5 mol.X N₂, 2,5 mol.X H₂, 2,5 mol.X C₂Hg a Q,3 mol.X CgHg, který se shromažďuje po odvedeni potrubím 13 ve sběrači £. Výchozí plyn dále proudí do sytlče £, kde se ochladl duslkovodlkovou směsi, do niž se odpařuje dusík, na teplotu 81 K. Druhý kondenzát o složeni 42,6 mol.X CO, 29,2 mol.X CH^, 22,4 mol.X N₂ a 5,8 mol.X H₂ se odvádí ze spodku sytlče 2, potrubím 14 do sběrače £. Zbylý plyn prochází promývacl kolonou £, kde se promývá kapalným dusíkem. Na spodku promývacl kolony £ se shromažďuje kapalná frakce kysličníku uhelnatého obsahující zbylý kysličník uhelnatý, ar9on a metan z výchozího plynu, dále dusík a pohlcený vodík. Druhý kondenzát se za sběračem £ rozděluje tak, že část se škrtl ventilem 24 v závislosti na nastaveném průtoku na průtokoměru 38 a na teplotě tlakového dusíku měřené teploměrem 40 před vstupem do sytlče £, a ve výměníku £ tepla dochlazuje tlakový dusík na teplotu 102 K, zatímco zbývající část se škrti škrticím ventilem 39 v závislosti na hladlnoměru 23. Oba proudy se spojuji za výměníkem £ tepla. První kondenzát ze sběrače £ se škrtl škrticím ventilem 22 v závislosti na hladlnoměru 21, před výměníkem £ tepla se spojuje s druhým kondenzátem a vytváří tak metanovou frakci, která po odpařeni a ohřátí ve výměníku £ tepla odchází o teplotě 230 K potrubím 15 ven ze zařízeni.

Tlakový dusík o tlaku 4 MPa a teplotě 313 K, vstupující potrubím 11. se ochlazuje a kondenzuje ve výměníku tepla £ až na teplotu 110 K. Takto ochlazený tlakový dusík se děli na dva proudy. Hlavni část dusíku se ochlazuje ve výměníku £ tepla na teplotu 102 K, škrtl škrticím ventilem 31 a přichází na vrch sytlče £, kde stéká v protiproudu k duslkovodl kové směsi do promývacl kolony £, přičemž se částečně odpařuje a dále se ochlazuje. Množství tohoto dusíku se ř1d1 podle průtokoměru 32 přestavovaném analyzátorem kysličníku uhelnatého 33, do něhož stále proudí malá část plynu ze čtyřicátého patra promývacl kolony £. Menši část dusíku /přídavný/ se škrtl škrticím ventilem 25 a proudí potrubím 41 do duslkovodlkové směsi'na vstupu do výměníku £ tepla. Množství přídavného dusíku se řidl podle analyzátoru 27 umístěného v potrubí 17 duslkovodikové směsi 3H₂ + N₂. Analyzátor 27 působí na zadanou hodnotu průtokoměru 26 přídavného dusíku tak, aby výsledná duslkovodikové směs měla složeni 3H₂ + N₂. Duslkovodikové směs vystupující o teplotě

197 9SB

K ze sytlče 2. obsahuje asi 19,8 mol.X dusíku. VětSi část směsi tohoto složeni se ohřívá ve výměníku 1, na teplotu 230 K a dále se ohřívá v zařízeni 8 na praní výchozího plynu metanolem. Zbylá část duslkovodlková směsi spolu s kapalným přídavným dusíkem se ohřívá ve výměníku 5, tepla na teplotu 305 K. Tato Sást duslkovodlková směsi obsahuje asi 39,3 mol.X dusíku. Rozděleni duslkovodlková směsi ř1d1 Škrticí klapka 28. jejíž průtok na průtokoměru 29 je přestavován v závislosti na teploměru 30 výchozího plynu na vstupu do sytiče 2. Duslkovodlková směs ze zařízeni .8 na praní výchozího plynu metanolem proudící potrubím 12 se spojuje s druhou Sástl duslkovodlková směsi proudící potrubím 16 a potrubím 17 odchází ven ze zařízeni.

Frakce kysličníku uhelnatáho ze spodku prací kolony 3. se Škrtl Škrticím ventilem 34 na tlak 0,15 až 0,3 MPa v závislosti na hladlnoměru 35. Po odpařeni a ohřátí ve výměníku I> tepla, vystupuje o teplotě 305 K potrubím 18.

Kapalný dusík přicházející o teplotě 90 K a tlaku 0,4 MPa z děleni vzduchu potrubím 19 se Škrtl Škrticím ventilem 36 v závislosti na diferenciálním manometru 37 Indikujícím výSku hladiny kapaliny ve výměníku 5, tepla, na tlak 0,15 až 0,3 MPa. Po odpařeni a ohřátí ve zvláštním prostoru výměníku 5, tepla vystupuje nízkotlaký dusík potrubím 20 o teplotě 305 K.

Způsob děleni plynu a zařízeni k prováděni tohoto způsobu lze s výhodou využit při výrobě čpavku z uhlí při zplyňováni uhlí v tlakových generátorech.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Způsob děleni plynu o obsahu metanu 5 až 20 mol.X s praním plynu kapalným dusíkem, vyznačený tím, že se výchozí plyn ochlazuje duslkovódlkovóu směsi a metanovou frakci na teplotu .90 až 100 K a po odloučeni prvního kondenzátu se dále ochlazuje na teplotu 80 až 84 K, načež po odloučeni druhého kondenzátu se plyn v protiproudu promývá kapalným dusíkem za vzniku čistá duslkovodlková směsi a kapalná frakce kysličníku uhelnatáho, načež se duslkovodlková směs nasycuje dusíkem v protiproudu s kapalným dusíkem a ochlazuje tak výchozí plyn a dále se duslkovodlková směs děli na dvě části, z nichž jedna část ochlazuje výchozí plyn a druhá po přidáni kapalného dusíku ochlazuje dusík, zatímco frakce kysličníku uhelnatáho po seikreenl ochlazuje dusík, který je navíc ochlazován kapalným dusíkem z děleni vzduchu, čímž dusík zkapalni, a kapalný dusík je po odvedeni jedná části do duslkovodlková směsi ochlazující dusík a před zavedením druhá části do protiproudu k duslkovodlková směsi dále ochlazován selkrceným druhým kondenzátem, který se dále misi se selkrceným prvním kondenzátem za vzniku metanová frakce.
2. 2. Zařízeni k prováděni způsobu podle bodu 1, sestávající z promývacl kolony, sytlče a výměníků tepla, vyznačená tím, že spodní část sytlče 72/ je spojena potrubím /147 druhého kondenzátu se ikrtldm ventilem /24/ za sběračem /7/ s výměníkem /4/ tepla pro dochlazenl dusíku opatřeným obchvatem /43/ se ikrtldm ventilem /39/, přičemž výměník /4/ tepla pro dochlazenl dusíku je spojen potrubím s výměníkem /1/ tepla pro

   197 g59 ochlazováni výchozího plynu, do něhož je napojeno potrubí /13/ prvního kondenzátu z výměníku /1/ tepla pro ochlazováni výchozího plynu přes sběrač /6/ se škrticím ventilem /22/ a výměník /5/ tepla pro ochlazováni dusíku je opatřen prostorem pro kapalný dusík z děleni vzduchu a u výstupního potrubí dusíku z výměníku /5/ tepla pro ochlazováni dusíku je odbočka s potrubím /41/ přídavného dusíku a se škrticím ventilem /25/, spojená s potrubím /16/ duslkovodlkové směsi na straně dusíku.