EA020215B1 - Способ получения потоков жидкого и газообразного азота, газового потока с высоким содержанием гелия и деазотированного потока углеводородов и установка для его осуществления - Google Patents

Способ получения потоков жидкого и газообразного азота, газового потока с высоким содержанием гелия и деазотированного потока углеводородов и установка для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
EA020215B1
EA020215B1 EA201100584A EA201100584A EA020215B1 EA 020215 B1 EA020215 B1 EA 020215B1 EA 201100584 A EA201100584 A EA 201100584A EA 201100584 A EA201100584 A EA 201100584A EA 020215 B1 EA020215 B1 EA 020215B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
stream
heat exchanger
separator
cooled
nitrogen
Prior art date
Application number
EA201100584A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201100584A1 (ru
Inventor
Анри Парадовски
Сильвен Вовар
Original Assignee
Текнип Франс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Текнип Франс filed Critical Текнип Франс
Publication of EA201100584A1 publication Critical patent/EA201100584A1/ru
Publication of EA020215B1 publication Critical patent/EA020215B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0042—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by liquid expansion with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0045—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by vaporising a liquid return stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0203—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0208—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. with deep flash recycle loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0219—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. using a deep flash recycle loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • F25J1/0267—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer using flash gas as heat sink
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/028—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases
    • F25J3/029—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases of helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/76—Refluxing the column with condensed overhead gas being cycled in a quasi-closed loop refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/30—Helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64—Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/30—Dynamic liquid or hydraulic expansion with extraction of work, e.g. single phase or two-phase turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/42—Quasi-closed internal or closed external nitrogen refrigeration cycle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Этот способ содержит следующие стадии: поток подачи (72) охлаждают внутри входного теплообменника (28). Охлажденный поток (76) подачи вводят во фракционирующую колонну (50) и в донной части колонны (50) отбирают деазотированный поток углеводородов. Поток (106) с высоким содержанием азота, выходящий из головной части колонны (50), вводят в сепаратор (60) и отбирают головной газовый поток из сепаратора (60) для получения потока (20) с высоким содержанием гелия. Жидкий поток (110), выходящий из донной части первого сепаратора (60), разделяют на жидкий поток (18) азота и на первый поток (114) флегмы, который вводят в виде флегмы в головную часть фракционирующей колонны (50).

Description

(57) Этот способ содержит следующие стадии: поток подачи (72) охлаждают внутри входного теплообменника (28). Охлажденный поток (76) подачи вводят во фракционирующую колонну (50) и в донной части колонны (50) отбирают деазотированный поток углеводородов. Поток (106) с высоким содержанием азота, выходящий из головной части колонны (50), вводят в сепаратор (60) и отбирают головной газовый поток из сепаратора (60) для получения потока (20) с высоким содержанием гелия. Жидкий поток (110), выходящий из донной части первого сепаратора (60), разделяют на жидкий поток (18) азота и на первый поток (114) флегмы, который вводят в виде флегмы в головную часть фракционирующей колонны (50).
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения потока жидкого азота, потока газообразного азота, газового потока с высоким содержанием гелия и деазотированного потока углеводородов из исходного потока сырья, содержащего углеводороды, гелий и азот.
Такой способ может быть использован, в частности, для обработки потоков сырья, содержащих сжиженный природный газ (СПГ) или природный газ (ПГ) в газообразном виде.
Этот способ можно применять для новых установок сжижения природного газа или для новых установок обработки природного газа в газообразном виде. Изобретение может применяться также для усовершенствования уже существующих установок.
Уровень техники
В этих установках природный газ необходимо деазотировать перед поставкой потребителю или перед складированием или транспортировкой. Природный газ, добываемый из подземных месторождений, часто содержит значительное количество азота. Кроме того, он часто содержит гелий.
Известные способы деазотирования позволяют получить деазотированный поток углеводородов, который можно направлять на хранение в жидком виде в случае СПГ или для доставки газа в случае ПГ.
Эти способы деазотирования позволяют также получать потоки с высоким содержанием азота, которые используют либо для получения азота, необходимого для работы установки, либо для получения горючего газа с высоким содержанием азота, который служит топливом для газовых турбин компрессоров, используемых во время осуществления способа. В альтернативном варианте эти потоки с высоким содержанием азота выпускают в атмосферу после сжигания в факеле примесей, таких как метан.
Вышеупомянутые способы не являются удовлетворительными, в частности, в связи с новыми требованиями по охране окружающей среды, предъявляемыми к производству углеводородов. Действительно, для того, чтобы азот, получаемый в результате способа, можно быть использовать в производственной установке или выпустить в атмосферу, он должен быть очень чистым.
Потоки топлива, получаемые при помощи способа и предназначенные для использования в газовых турбинах, должны, наоборот, содержать менее 15-30% азота, чтобы их можно было сжигать в специальных горелках, выполненных с возможностью ограничения образования оксидов азота, выбрасываемых в атмосферу. Эти выбросы происходят, в частности, во время фаз запуска установок, предназначенных для осуществления способа, в которых процесс деазотирования пока еще не является достаточно эффективным.
Кроме того, с точки зрения экономики энергетический КПД таких способов деазотирования необходимо постоянно повышать. Способы вышеупомянутого типа не позволяют использовать гелий, содержащийся в природном газе, добываемом из подземных месторождений, хотя этот гелий является редким газом, имеющим большое экономическое значение.
Чтобы решить, по меньшей мере, частично эти проблемы, в документе И8 2007/0245771 предложен способ вышеупомянутого типа, который позволяет получать одновременно поток жидкого азота, поток с высоким содержанием гелия и газовый поток, содержащий примерно 30% азота и примерно 70% углеводородов. Этот поток с высоким содержанием азота предназначен для получения потока топлива в этой установке.
Однако этот способ не является полностью удовлетворительным, так как получаемое количество чистого азота остается небольшим. Кроме того, поток топлива содержит большое количество азота, которое не совместимо с существующими газовыми турбинами и которое может приводить к значительному выбросу загрязняющих веществ.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение призвано предложить экономичный способ деазотирования потока сырья, содержащего углеводороды, который позволяет использовать азот и гелий, содержащийся в потоке сырья, и одновременно ограничить до минимума выбросы, вредные для окружающей среды.
В связи с этим объектом настоящего изобретения является способ вышеупомянутого типа, содержащий следующие стадии:
поток сырья расширяют для получения расширенного потока сырья;
расширенный поток сырья разделяют на первый поток подачи и второй поток подачи;
первый поток подачи охлаждают внутри входного теплообменника за счет теплообмена с газовым потоком хладагента, получаемым динамическим расширением в цикле охлаждения, для получения первого охлажденного потока подачи;
второй поток подачи охлаждают при помощи выходного теплообменника для получения второго охлажденного потока подачи;
первый охлажденный поток подачи и второй охлажденный поток подачи вводят во фракционирующую колонну, содержащую несколько теоретических ступеней фракционирования;
отбирают по меньшей мере один поток повторного кипячения и направляют его в первый выходной теплообменник для охлаждения второго потока подачи;
в донной части фракционирующей колонны отбирают донный поток, предназначенный для получения деазотированного потока углеводородов;
- 1 020215 в головной части фракционирующей колонны отбирают головной поток с высоким содержанием азота;
головной поток с высоким содержанием азота нагревают по меньшей мере в одном втором выходном теплообменнике для получения нагретого потока с высоким содержанием азота;
отбирают и расширяют первую часть нагретого потока с высоким содержанием азота для получения потока газообразного азота;
вторую часть нагретого потока с высоким содержанием азота подвергают сжатию для получения сжатого рециркулируемого потока азота, который охлаждают за счет циркуляции через первый выходной теплообменник и/или по меньшей мере один второй выходной теплообменник;
рециркулируемый поток азота сжижают и частично расширяют для получения расширенного потока с высоким содержанием азота;
по меньшей мере часть расширенного потока с высоким содержанием азота подают в первый сепаратор;
отбирают головной газовый поток, выходящий из первого сепаратора, для получения потока с высоким содержанием гелия;
отбирают жидкий поток, выходящий из донной части первого сепаратора, и этот жидкий поток разделяют на поток жидкого азота и на первый поток флегмы;
первый поток флегмы вводят в виде флегмы в головную часть фракционирующей колонны.
Способ в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно содержать один или несколько следующих отличительных признаков, взятых отдельно или в любых технически возможных комбинациях:
весь расширенный поток с высоким содержанием азота вводят в первый сепаратор непосредственно после его расширения;
расширенный поток с высоким содержанием азота вводят во второй сепаратор, установленный перед первым сепаратором, при этом выходящий из второго сепаратора головной поток вводят в первый сепаратор, и по меньшей мере часть донного потока из второго сепаратора вводят в виде флегмы в головную часть фракционирующей колонны;
донный поток из второго сепаратора разделяют на второй поток флегмы, вводимый во фракционирующую колонну, и на дополнительный охлаждающий поток, при этом дополнительный охлаждающий поток смешивают с головным потоком с высоким содержанием азота перед его подачей во второй выходной теплообменник;
рабочее давление фракционирующей колонны составляет меньше 5 бар, предпочтительно меньше 3 бар;
цикл охлаждения является замкнутым циклом типа обратного цикла Брайтона, при этом способ включает стадии, на которых:
поток хладагента нагревают в теплообменнике цикла, по существу, до окружающей температуры;
нагретый поток хладагента сжимают для получения сжатого потока хладагента и охлаждают в теплообменнике цикла за счет теплообмена с нагретым потоком хладагента, выходящим из первого входного теплообменника, для получения охлажденного сжатого потока хладагента;
охлажденный сжатый поток хладагента подвергают динамическому расширению для получения потока хладагента, который вводят в первый входной теплообменник;
теплообменник цикла представляет собой один из выходных теплообменников, при этом сжатый поток хладагента, по меньшей мере, частично охлаждают за счет теплообмена в указанном выходном теплообменнике с головным потоком с высоким содержанием азота, выходящим из головной части фракционирующей колонны;
цикл охлаждения является полуоткрытым циклом, при этом способ включает стадии, на которых:
отбирают по меньшей мере часть рециркулируемого потока азота, сжатого при первом давлении, для получения отобранного потока с высоким содержанием азота;
отобранный поток с высоким содержанием азота охлаждают в теплообменнике цикла для получения охлажденного отобранного потока;
охлажденный отобранный поток, выходящий из теплообменника цикла, подвергают динамическому расширению для получения потока хладагента, который вводят во входной теплообменник;
поток хладагента, выходящий из входного теплообменника, сжимают и повторно вводят в рециркулируемый поток азота, сжатый при втором давлении, меньшем первого давления;
поток сырья является газовым потоком, при этом способ содержит следующие этапы:
поток сырья сжижают для получения жидкого потока сырья путем пропускания через теплообменник сжижения;
деазотированный поток углеводородов, выходящий из основания фракционирующей колонны, подвергают испарению за счет теплообмена с газовым потоком, получаемым из потока сырья в теплообменнике сжижения;
- 2 020215 охлаждение, происходящее при испарении деазотированного потока углеводородов, обеспечивает более 90%, предпочтительно более 98% охлаждения, необходимого для сжижения потока сырья.
Объектом изобретения является также установка для получения потока жидкого азота, потока газообразного азота, газового потока с высоким содержанием гелия и деазотированного потока углеводородов из потока сырья, содержащего углеводороды, азот и гелий, которая содержит:
средства расширения потока сырья для получения расширенного потока сырья;
средства разделения расширенного потока сырья на первый поток подачи и на второй поток подачи;
средства охлаждения первого потока подачи, содержащие входной теплообменник и цикл охлаждения, для получения первого охлажденного потока подачи, который охлажден за счет теплообмена с газовым потоком хладагента, полученным динамическим расширением в цикле охлаждения;
средства охлаждения второго потока подачи, содержащие первый выходной теплообменник, для получения второго охлажденного потока подачи;
фракционирующую колонну, содержащую несколько теоретических ступеней фракционирования;
средства введения первого охлажденного потока подачи и второго охлажденного потока подачи во фракционирующую колонну;
средства отбора по меньшей мере одного потока повторного кипячения и средства циркуляции потока повторного кипячения в первом выходном теплообменнике для охлаждения второго потока подачи;
средства отбора из донной части фракционирующей колонны донного потока, предназначенного для получения деазотированного потока углеводородов;
средства отбора из головной части фракционирующей колонны головного потока с высоким содержанием азота;
средства нагрева головного потока с высоким содержанием азота, содержащие по меньшей мере один второй выходной теплообменник, для получения нагретого потока с высоким содержанием азота;
средства отбора и расширения первой части нагретого потока с высоким содержанием азота для получения потока газообразного азота;
средства сжатия второй части нагретого потока с высоким содержанием азота для получения сжатого рециркулируемого потока азота и средства охлаждения сжатого рециркулируемого потока азота за счет циркуляции через первый выходной теплообменник и/или через по меньшей мере один второй выходной теплообменник;
средства частичного сжижения и расширения рециркулируемого потока азота для получения расширенного потока с высоким содержанием азота;
первый сепаратор;
средства введения по меньшей мере части из расширенного потока с высоким содержанием азота в первый сепаратор;
средства извлечения головного газового потока из первого сепаратора для получения потока с высоким содержанием гелия;
средства извлечения жидкого потока из донной части первого сепаратора и разделения этого потока на поток жидкого азота и на первый поток флегмы; и средства введения первого потока флегмы в виде флегмы в головную часть фракционирующей колонны.
Установка в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно содержать один или несколько следующих отличительных признаков, взятых отдельно или в любых технически возможных комбинациях:
она содержит средства введения всего расширенного потока с высоким содержанием азота в первый сепаратор;
она содержит второй сепаратор, установленный перед первым сепаратором, и средства введения расширенного потока с высоким содержанием азота во второй сепаратор, при этом установка содержит средства введения головного потока из второго сепаратора в первый сепаратор и средства введения по меньшей мере части донного потока второго сепаратора в виде флегмы в головную часть фракционирующей колонны.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания, представленного в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 - функциональная схема первой установки для осуществления первого способа получения в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 2 - вид, аналогичный фиг. 1, второй установки для осуществления второго способа получения в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 3 - вид, аналогичный фиг. 1, третьей установки для осуществления третьего способа получения в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 4 - вид, аналогичный фиг. 1, четвертой установки для осуществления четвертого способа получения в соответствии с настоящим изобретением;
- 3 020215 фиг. 5 - вид, аналогичный фиг. 1, пятой установки для осуществления пятого способа получения в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 6 - вид, аналогичный фиг. 1, шестой установки для осуществления шестого способа получения в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показана первая установка 10 в соответствии с настоящим изобретением, предназначенная для получения из жидкого потока 12 сырья, полученного из исходного сжиженного природного газа (СПГ), - потока 14 деазотированного СПГ с высоким содержанием углеводородов, газового потока 16 азота, предназначенного для использования в установке 10, потока 18 жидкого азота и потока 20 с высоким содержанием гелия.
Как показано на фиг. 1, установка 10 содержит входную часть 22 охлаждения сырья и выходную часть 24 фракционирования.
Входная часть 22 содержит турбину 26 расширения жидкости, входной теплообменник 28, предназначенный для охлаждения потока 12 сырья при помощи цикла 30 охлаждения.
В этом примере цикл 30 охлаждения является замкнутым циклом типа обратного цикла Брайтона. Он содержит теплообменник 32 цикла, входной каскадный аппарат 34 сжатия и турбину 36 динамического расширения.
В примере, показанном на фиг. 1, входной каскадный аппарат 34 сжатия содержит две ступени, при этом каждая ступень содержит компрессор 38А, 38В и холодильник 40А, 40В с воздушным или водяным охлаждением. По меньшей мере один из компрессоров 38А входного каскадного аппарата 34 сжатия соединен с турбиной 36 динамического расширения для повышения эффективности процесса.
Выходная часть 24 фракционирования содержит фракционирующую колонну 50, содержащую несколько теоретических ступеней фракционирования. Кроме того, выходная часть 24 содержит первый выходной теплообменник 52 около дна колонны, второй выходной теплообменник 54 и третий выходной теплообменник 56.
Выходная часть 24 содержит также выходной каскадный аппарат 58 сжатия и первый сепаратор 60 около головной части колонны.
Выходной каскадный аппарат 58 сжатия содержит в этом примере три последовательные ступени сжатия, при этом каждая ступень содержит компрессор 62А, 62В, 62С, последовательно соединенный с холодильником 64А, 64В, 64С с водяным или воздушным охлаждением.
Далее следует описание первого способа получения в соответствии с настоящим изобретением.
В дальнейшем тексте описания поток текучей среды и трубопровод для его транспортировки будут обозначены одинаковой позицией. При этом рассматриваемые значения давления являются абсолютными значениями давления, а значения процентного содержания приводятся в молярных процентах.
Жидкий поток 12 сырья является в данном примере потоком сжиженного природного газа (СПГ), содержащим 0,1009 мол.% гелия, 8,9818 мол.% азота, 86,7766 мол.% метана, 2,9215 мол.% этана, 0,8317 мол.% пропана, 0,2307 мол.% углеводородов 1-С4, 0,1299 мол.% углеводородов п-С4, 0,0128 мол.% углеводородов 1-С5, 0,0084 углеводородов п-С5, 0,0005 мол.% углеводородов п-С6, 0,0001 мол.% бензола, 0,0050 мол.% диоксида углерода.
Таким образом, этот поток 12 имеет молярное содержание углеводородов, превышающее 70%, молярное содержание азота от 5 до 30% и молярное содержание гелия от 0,01 до 0,5%.
Поток 12 сырья имеет температуру ниже -130°С, например ниже -145°С. Этот поток имеет давление, превышающее 25 бар, в частности равное 34 бар.
В этом первом примере осуществления поток 12 сырья является жидким, т.е. он представляет собой жидкий поток 68 сырья, который можно непосредственно использовать в способе.
Жидкий поток 68 сырья вводят в турбину 26 расширения жидкости, где он расширяется до давления ниже 15 бар, в частности равного 6 бар, до температуры ниже -130°С, в частности равной -150,7°С.
На выходе турбины 26 расширения жидкости получают расширенный поток 70 сырья. Этот расширенный поток 70 сырья разделяют на первый главный поток 72 подачи, предназначенный для охлаждения при помощи цикла 30 охлаждения, и на второй вспомогательный поток 74 подачи.
Первый поток 72 подачи характеризуется массовым расходом, превышающим 10% расширенного потока 70 сырья. Его вводят во входной теплообменник 28, где он охлаждается до температуры ниже -150°С, в частности равной -160°С, для получения первого охлажденного потока 76 подачи.
Во входном теплообменнике 28 первый поток 72 подачи вступает в теплообмен с потоком хладагента, циркулирующим в цикле 30, что будет описано ниже.
Первый охлажденный поток 76 подачи расширяют в первом клапане 78 расширения до давления менее 3 бар, затем его вводят в промежуточную ступень N1 фракционирующей колонны 50.
Второй поток 74 подачи направляют в первый выходной теплообменник 52 около дна колонны, где он охлаждается до температуры ниже -150°С, в частности равной -160°С, для получения второго охлажденного потока 80 подачи.
Второй охлажденный поток 80 подачи расширяют во втором клапане 82 расширения до давления менее 3 бар, затем его вводят в промежуточную ступень N1 фракционирующей колонны 50.
- 4 020215
В этом примере первый охлажденный поток 76 подачи и второй охлажденный поток 80 подачи вводят в одну и ту же ступень N1 колонны 50.
Поток 84 повторного кипячения отбирают из нижней ступени N2 фракционирующей колонны 50, находящейся под промежуточной ступенью N1. Поток 84 повторного кипячения проходит в первый выходной теплообменник 52, где он вступает в теплообмен со вторым потоком 74 подачи и охлаждает этот второй поток 74. После этого его опять вводят вблизи дна фракционирующей колонны 50 ниже нижней ступени N2.
Фракционирующая колонна 50 работает при низком давлении, в частности, ниже 5 бар, предпочтительно ниже 3 бар. В этом примере колонна 50 работает, по существу, при 1,3 бар.
Фракционирующая колонна 50 производит донный поток 86, предназначенный для получения деазотированного потока 14 обогащенного СПГ. Этот деазотированный поток СПГ содержит регулируемое количество азота, например, менее 1 мол.%.
Донный поток 86 откачивают при давлении 5 бар насосом 88 для получения деазотированного потока 14 с высоким содержанием углеводородов и получения предназначенного для использования деазотированного потока СПГ. Этот поток 14 является потоком СПГ, который можно транспортировать в жидком виде, например, в танкере для перевозки сжиженного газа.
Кроме того, фракционирующая колонна 50 производит головной поток 90 с высоким содержанием азота, который извлекают из головной части этой колонны 50. Этот головной поток имеет молярное содержание углеводородов предпочтительно менее 1% и еще предпочтительнее менее 0,1%. Он имеет молярное содержание гелия более 0,2% и предпочтительно более 0,5%.
В примере, представленном на фиг. 1, головной поток 90 имеет следующий состав: гелий 0,54%, азот 99,40% и метан 0,06%.
Головной поток 90 с высоким содержанием азота последовательно проходит во второй выходной теплообменник 54, в первый выходной теплообменник 52, затем в третий выходной теплообменник 56 для последовательного нагрева до -20°С.
На выходе третьего выходного теплообменника 56 получают нагретый поток 92 с высоким содержанием азота. Этот поток 92 делится на первую меньшую часть 94 производимого азота и на вторую часть 96 рециркулируемого азота.
Меньшая часть 94 имеет массовый расход от 10 до 50% массового расхода потока 92. Меньшую часть 94 расширяют при пропускании через третий клапан 98 расширения для получения потока 16 газообразного азота.
Этот поток 16 газообразного азота имеет давление, превышающее атмосферное давление и, в частности, превышающее 1,1 бар. Он имеет молярное содержание азота более 99%.
После этого основную часть 96 вводят в выходной аппарат 58 сжатия, где он последовательно проходит в каждой ступени сжатия через компрессор 62А, 62В, 62С и холодильник 64А, 64В, 64С.
Таким образом, основную часть 96 сжимают до давления более 20 бар и, в частности, по существу, равного 21 бар, для получения сжатого рециркулируемого потока 100 азота.
Сжатый рециркулируемый поток 100 азота последовательно проходит через третий выходной теплообменник 56, затем через первый выходной теплообменник 52, затем через второй выходной теплообменник 54.
Во втором выходном теплообменнике 54 и в третьем выходном теплообменнике 56 рециркулируемый поток 100 азота циркулирует противотоком и вступает в теплообмен с головным потоком 90 с высоким содержанием азота. Таким образом, головной поток 90 с высоким содержанием азота отдает фригории рециркулируемому потоку 100 азота.
В первом теплообменнике 52, расположенном около дна, рециркулируемый поток 100 азота дополнительно вступает в теплообмен с потоком 84 повторного кипячения и охлаждается этим потоком 84.
После своего прохождения через второй выходной теплообменник 54 рециркулируемый поток 100 азота образует конденсированный рециркулируемый поток 102 азота, в основном в жидком виде. Этот жидкий поток содержит жидкую фракцию, превышающую 90%, и имеет температуру ниже -160°С, предпочтительно равную -170°С.
Затем конденсированный поток 102 расширяют в четвертом клапане 104 расширения для получения двухфазного потока 106, который вводят в первый сепаратор 60.
Первый сепаратор 60 производит в головной части головной газовый поток с высоким содержанием гелия, который после расширения в пятом клапане 108 расширения образует газовый поток 20 с высоким содержанием гелия.
Газовый поток 20 с высоким содержанием гелия имеет содержание гелия более 10 мол.%. Он предназначен для транспортировки с целью переработки для производства гелия. Способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет извлекать не менее 60 мол.% гелия, присутствующего в потоке 12 сырья.
Первый сепаратор 60 производит в донной части донный поток 110 жидкого азота. Этот донный поток 110 разделяют на меньшую часть 112 жидкого азота и на основную часть 114 азота флегмы.
Меньшая часть 112 имеет массовый расход, меньший 10% и, в частности, составляющий от 0 до
- 5 020215
10% массового расхода донного потока 110. Меньшую часть 112 расширяют в шестом клапане 116 расширения для получения потока 18 произведенного жидкого азота. Поток произведенного азота имеет молярное содержание азота более 99%.
Основную часть 114 расширяют до давления колонны путем пропускания через седьмой клапан 118 расширения для получения первого потока флегмы, затем вводят в головную ступень N3 фракционирующей колонны 50, находящуюся под головной частью этой колонны и над промежуточной ступенью N1. Молярная доля азота в основной части 114 превышает 99%.
В примере, показанном на фиг. 1, цикл 30 охлаждения является замкнутым циклом типа обратного цикла Брайтона, использующим поток исключительно газообразного хладагента.
В этом примере поток хладагента образован, по существу, чистым азотом, содержание которого превышает 99%.
Поток 130 хладагента, подаваемый во входной теплообменник 28, имеет температуру ниже -150°С и, в частности, равную -165°С и давление более 5 бар и, в частности, по существу, равное 9,7 бар. Поток 130 хладагента циркулирует через теплообменник 32 цикла, где он нагревается за счет теплообмена с первым главным потоком 72 подачи.
Таким образом, температура нагретого потока 132 хладагента на выходе входного теплообменника 28 ниже -150°С и, в частности, равна -153°С.
Нагретый поток 132 подвергается новому нагреву в теплообменнике 32 цикла, после чего проходит через последовательный ряд компрессоров 38А, 38В и холодильников 40А, 40В входного каскадного аппарата 34 сжатия.
На выходе входного каскадного аппарата 34 сжатия он образует сжатый поток 134 хладагента, который охлаждается за счет теплообмена с нагретым потоком 132 хладагента, выходящим из входного теплообменника 28, в теплообменнике 32 цикла.
Охлажденный сжатый поток 136 имеет давление более 15 бар и, в частности, по существу, равное 20 бар и температуру ниже -130°С, в частности, по существу, равную -141°С.
После этого охлажденный сжатый поток 136 вводят в турбину 36 динамического расширения. В турбине 36 динамического расширения он подвергается динамическому расширению и образует поток 130 хладагента при вышеуказанных температуре и давлении.
В предпочтительном варианте входной и выходной аппараты 34 и 58 сжатия интегрированы в одну многокорпусную машину с одним двигателем для приведения в действие компрессоров 38А, 38В и компрессоров 62А-62С.
Примеры температуры, давления и массовых расходов различных потоков, представленных в способе на фиг. 1, приведены в следующей таблице.
Поток Температура СС) Давление (бар) Расход (кг/ч)
12 -149,5 34 177 365
70 -150,7 6 177 365
76 -160 6 135 142
80 -160 6 42 223
84 -163,6 1,4 168 931
86 -159,7 1,4 154 923
14 -159,5 5 154 923
90 -193,4 1,3 55 761
92 -20 1,3 55 761
16 -20,4 1,1 20 219
100 38 21 35 541
106 -173 9 35 541
20 -180,5 4 1 663
18 -182 4 560
114 -173 9 33 319
130 -165 9,7 86 840
132 -153 9,7 86 840
136 -141,5 19,5 86 840
Расход энергии в рамках способа является следующим:
компрессор 62А: 1300 кВт, компрессор 62В: 1358 кВт, компрессор 62С: 1365 кВт, компрессор 38В: 2023 кВт,
Всего: 6046 кВт.
Вторая установка 140 в соответствии с настоящим изобретением показана на фиг. 2. Эта вторая установка 140 предназначена для осуществления второго способа получения в соответствии с настоящим изобретением.
Эта установка 140 отличается от первой установки 10 тем, что содержит второй сепаратор 142, установленный между выходом четвертого клапана 104 расширения и входом первого сепаратора 60.
- 6 020215
Второй способ в соответствии с настоящим изобретением отличается от первого способа тем, что в первый сепаратор 60 поступает только часть двухфазного потока 106, получаемого в результате расширения охлажденного рециркулируемого потока 102 азота в четвертом клапане 104 расширения.
Таким образом, двухфазный поток 106, полученный на выходе четвертого клапана 104 расширения, подают во второй сепаратор 142, а не напрямую в первый сепаратор 60. Кроме того, охлажденный поток 102 азота не проходит через второй выходной теплообменник 54.
Головной поток 144, производимый во втором сепараторе 142, проходит через второй выходной теплообменник 54, где он охлаждается, затем его вводят в виде охлажденного головного потока 146 в первый сепаратор 60.
Донный поток 148, отбираемый из донной части второго сепаратора 142, разделяют на второй поток 150 азота флегмы и на дополнительный охлаждающий поток 152.
После расширения в восьмом клапане 154 расширения второй поток 150 азота флегмы вводят в головную ступень N4 фракционной колонны 50, находящуюся вблизи и под ступенью N3 введения первого потока 114 флегмы во фракционирующую колонну 50.
В варианте, показанном на фиг. 2 пунктирной линией, потоки 114, 150 флегмы вводят в одну и ту же головную ступень N3 колонны 50.
Массовый расход второго потока 150 флегмы превышает 90% массового расхода донного потока 148.
Второй дополнительный охлаждающий поток 152 повторно вводят в головной поток 90 на входе второго выходного теплообменника 54, чтобы получить фригории, предназначенные для охлаждения и частичной конденсации головного потока 144, проходящего во втором выходном теплообменнике 54.
Поток 156 смеси, получаемый при смешивании головного потока 90 и дополнительного охлаждающего потока 152, последовательно вводят во второй выходной теплообменник 54, затем в первый выходной теплообменник 52, где он вступает в теплообмен с рециркулируемым потоком 100 азота и вторым потоком 74 подачи для охлаждения этих потоков.
В остальном второй способ в соответствии с настоящим изобретением осуществляют аналогично первому способу в соответствии с настоящим изобретением.
В этом способе поток 12 загрузки является потоком сжиженного природного газа (СПГ), имеющим состав, идентичный описанному выше.
В примере, показанном на фиг. 2, головной поток 90 имеет следующий молярный состав: гелий 0,54%, азот 99,35% и метан 0,11%.
Примеры температуры, давления и массовых расходов различных потоков, представленных в способе на фиг. 2, приведены в следующей таблице.
Поток Температура (’С) Давление (бар) Расход (кг/ч)
12 -149,5 34 177 365
70 -150,7 6 177 365
76 -160 6 134 400
80 -160 6 43 150
84 -163,6 1,4 169 069
86 -159,7 1,4 155 100
14 -159,5 5 155 100
90 -193,4 1,3 52 390
92 -32 1,3 52 678
16 -32,1 1,1 22 140
100 38 19,7 30 550
106 -180 5 30 550
146 -186 4,7 3 940
150 -179,8 5 26 320
152 -179,8 5 288
20 -186,3 4,7 271
18 -186,3 4,7 28
114 -186,3 4,7 3 640
130 -163 9,7 112 100
132 -154 9,7 112 100
136 -140 19,2 112 100
Расход энергии в рамках способа является следующим: компрессор 62А: 1482 кВт, компрессор 62В: 912 кВт, компрессор 62С: 708 кВт, компрессор 38В: 2584 кВт,
Всего: 5686 кВт.
Третья установка 160 в соответствии с настоящим изобретением, предназначенная для осуществле
- 7 020215 ния третьего способа в соответствии с настоящим изобретением, показана на фиг. 3.
Третья установка 160 отличается от первой установки 10 наличием секции 162 фракционирования и входного теплообменника 164 сжижения, установленных перед турбиной 26 расширения жидкости.
В этом примере поток 12 сырья является природным газом (ПГ) в газообразном виде. Его сначала вводят в теплообменник 164 сжижения для охлаждения до температуры ниже -20°С и, по существу, равной -30°С.
Поток 12 сырья направляют в секцию 162 фракционирования, которая производит обработанный газ 166 с низким содержанием углеводородов С5 + и фракцию 168 сжиженного газа с высоким содержанием углеводородов С5+. Молярное содержание углеводородов С5+ в обработанном газе 166 меньше 300
ч./млн.
Обработанный газ 166 опять вводят в теплообменник 164 сжижения для его сжижения и получения жидкого потока 68 сырья на выходе теплообменника 164 сжижения.
Поскольку обработанный газ 166 не содержит тяжелых компонентов, таких как бензол, с высокой температурой кристаллизации, его можно легко сжижать, не опасаясь закупоривания теплообменника 164 сжижения.
Для получения фригорий, необходимых для охлаждения потока 12 сырья и обработанного газа 166, третий способ в соответствии с настоящим изобретением содержит пропускание деазотированного потока 14 с высоким содержанием углеводородов через теплообменник 164 после его прохождения через насос 88.
Для этого жидкий донный поток 86 из фракционирующей колонны 50 откачивают под давлением более 20 бар, предпочтительно 28 бар для испарения в теплообменнике 164 сжижения и обеспечения охлаждения потока 12 сырья и сжижения обработанного газа 166.
Охлаждение, происходящее при испарении деазотированного потока 14 углеводородов, обеспечивает более 90%, предпочтительно более 98% охлаждения, необходимого для сжижения потока 12 сырья.
При этом поток 170 отбора отбирают из потока 102 азота после его прохождения в выходном теплообменнике 52 и до его введения в третий выходной теплообменник 56. После этого поток 170 отбора вводят в теплообменник 164 сжижения, откуда он выходит в виде вспомогательного газового потока 172 азота на выходе теплообменника 164.
Массовый расход фракции 170 отбора по сравнению с массовым расходом головного потока 90 с высоким содержанием азота составляет, например, от 0 до 50%.
В остальном третий способ в соответствии с настоящим изобретением осуществляют аналогично первому способу в соответствии с настоящим изобретением.
Поток 12 сырья является в данном примере потоком природного газа в газообразном виде, содержащим 0,1000 мол.% гелия, 8,9000 мол.% азота, 85,9950 мол.% метана, 3,0000 мол.% этана, 1,00007 мол.% пропана, 1,4000 мол.% углеводородов 1-С4, 0,3000 мол.% углеводородов п-С4, 0,1000 мол.% углеводородов 1-С5, 0,1000 углеводородов п-С5, 0,0800 мол.% углеводородов п-С6, 0,0200 мол.% бензола, 0,0050 мол.% диоксида углерода.
Жидкий поток 68 сырья имеет при этом такой же состав, что и поток СПГ 12, описанный для первого и второго способа в соответствии с настоящим изобретением.
В примере, показанном на фиг. 3, головной поток 90 имеет следующий молярный состав: гелий 1,19%, азот 98,64% и метан 0,16%.
Примеры температуры, давления и массовых расходов различных потоков, представленных в способе на фиг. 3, приведены в следующей таблице.
- 8 020215
Поток Температура (°С) Давление (бар) Расход (кг/ч)
12 38 40 182 700
166 -38 35 177 470
68 -152 34 177 470
70 -152,8 6 177 470
76 -159,5 6 139 733
80 -160 6 37 779
84 -161,5 2,7 174 559
86 -158,3 2,7 165 811
14 -157,2 28 165 811
90 -186,7 2,6 24 896
92 -20 2,6 24 896
16 -20,7 2.5 И 083
100 -38 39,7 13 813
106 -177 9 13 813
20 -180,41 5 370
18 -179,8 5 248
114 -176,9 9 13 195
130 -165,8 9,7 61 629
132 -155 9,7 61 629
136 -143 19,2 61 629
Расход энергии в рамках способа является следующим:
компрессор 62А: 632 кВт, компрессор 62В: 388 кВт, компрессор 62С: 325 кВт, компрессор 38В: 1440 кВт,
Всего: 2785 кВт.
Четвертая установка 180 в соответствии с настоящим изобретением, предназначенная для осуществления четвертого способа в соответствии с настоящим изобретением, показана на фиг. 4. Эта четвертая установка 180 отличается от третьей установки 160 наличием двух сепараторов 60, 142, как во второй установке.
В остальном ее работа аналогичная работе третьей установки 160.
Пятая установка 190 в соответствии с настоящим изобретением, предназначенная для осуществления пятого способа в соответствии с настоящим изобретением, показана на фиг. 5.
Пятая установка 190 отличается от четвертой установки 180 тем, что цикл 30 охлаждения является полуоткрытым циклом. Охлаждающую текучую среду цикла 30 охлаждения получают в виде отводного потока 192, отводимого от сжатого рециркулируемого потока 100 азота на выходе входного аппарата 58 сжатия при первом давлении Р1, по существу, равном 40 бар.
Массовый расход отводного потока 192 меньше 99% массового расхода основной части 96.
Отводной поток 192 вводят в теплообменник 32 цикла для получения на выходе теплообменника 32 охлажденного сжатого потока 136, затем, после расширения в турбине 36, - охлаждающего потока 130, вводимого во входной теплообменник 28.
Таким образом, охлаждающий поток имеет молярное содержание азота, превышающее 99%, и содержание углеводородов менее 0,1%.
После прохождения через теплообменник 32 нагретый охлаждающий поток 132 вводят в компрессор 38А, соединенный с турбиной 36, затем в холодильник 40А, после чего вводят в сжатый рециркулируемый поток 100 азота между предпоследней ступенью и последней ступенью аппарата 58 сжатия при втором давлении Р2, меньшем первого давления Р1.
Шестая установка 200 в соответствии с настоящим изобретением показана на фиг. 6.
Шестая установка 200 в соответствии с настоящим изобретением отличается от четвертой установки 180 тем, что теплообменник 32 цикла представляет собой тот же теплообменник, что и третий выходной теплообменник 56.
Нагретый поток 132 хладагента, выходящий из входного теплообменника 28, вводят в третий выходной теплообменник 56, где он вступает в теплообмен с потоком 156 смеси, выходящим из второго выходного теплообменника 52, и со сжатым рециркулируемым потоком 100 азота, выходящим из выходного аппарата 58 сжатия.
Точно так же, сжатый поток 134 хладагента проходит в третий выходной теплообменник 56 для охлаждения перед введением в турбину 36 динамического расширения.
В остальном шестой способ в соответствии с настоящим изобретением осуществляют аналогично четвертому способу в соответствии с настоящим изобретением.
Благодаря способам в соответствии с настоящим изобретением можно гибко и экономично производить, по существу, чистый газообразный азот 16, по существу, чистый жидкий азот 18 и поток 20 с высоким содержанием гелия, который можно использовать в дальнейшем на заводе для производства
- 9 020215 гелия.
Кроме того, способ производит деазотированный поток 14 с высоким содержанием углеводородов, который можно использовать в жидком или газообразном виде.
Таким образом, можно использовать сами по себе все текучие среды, получаемые при помощи способа.
Этот способ можно осуществлять с потоком 12 сырья, содержащим как сжиженный природный газ, так и природный газ в газообразном состоянии.
Количество жидкого азота 18, получаемое при помощи способа, можно регулировать, просто регулируя тепловую мощность, отбираемую вторым потоком 72 подачи из потока 130 хладагента цикла 30 охлаждения.

Claims (11)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения потока (18) жидкого азота, потока (16) газообразного азота, газового потока (20) с высоким содержанием гелия и деазотированного потока (14) углеводородов из исходного потока сырья, содержащего углеводороды, гелий и азот, который включает стадии, на которых:
поток (12) сырья расширяют для получения расширенного потока (70) сырья;
расширенный поток (70) сырья разделяют на первый поток (72) подачи и второй поток (74) подачи;
первый поток подачи (72) охлаждают внутри входного теплообменника (28) за счет теплообмена с газовым потоком (130) хладагента, получаемым динамическим расширением в цикле (30) охлаждения, для получения первого охлажденного потока (76) подачи;
второй поток (74) подачи охлаждают при помощи первого выходного теплообменника (52) для получения второго охлажденного потока (80) подачи;
первый охлажденный поток (76) подачи и второй охлажденный поток (80) подачи вводят во фракционирующую колонну (50), содержащую несколько теоретических ступеней фракционирования;
отбирают по меньшей мере один поток (84) повторного кипячения, который направляют в первый выходной теплообменник (52) для охлаждения второго потока (74) подачи;
в донной части фракционирующей колонны (50) отбирают донный поток (86), предназначенный для получения деазотированного потока (14) углеводородов;
в головной части фракционирующей колонны (50) отбирают головной поток (90) с высоким содержанием азота;
головной поток (90) с высоким содержанием азота нагревают по меньшей мере в одном втором выходном теплообменнике (54, 56) для получения нагретого потока (92) с высоким содержанием азота;
отбирают и расширяют первую часть (94) нагретого потока (92) с высоким содержанием азота для получения потока (16) газообразного азота;
вторую часть (96) нагретого потока (92) с высоким содержанием азота подвергают сжатию для получения сжатого рециркулируемого потока (100) азота, который охлаждают за счет циркуляции через первый выходной теплообменник (52) и/или через по меньшей мере один второй выходной теплообменник (54, 56);
рециркулируемый поток (100) азота сжижают и частично расширяют для получения расширенного потока (106) с высоким содержанием азота;
по меньшей мере часть (106; 146) расширенного потока (106) с высоким содержанием азота подают в первый сепаратор (60);
извлекают головной газовый поток, выходящий из первого сепаратора (60), для получения потока (20) с высоким содержанием гелия;
извлекают жидкий поток (110), выходящий из донной части первого сепаратора (60), который разделяют на поток (18) жидкого азота и на первый поток (114) флегмы;
первый поток (114) флегмы вводят в виде флегмы в головную часть фракционирующей колонны (50), причем расширенный поток (106) с высоким содержанием азота вводят во второй сепаратор (142), установленный перед первым сепаратором (60), при этом выходящий из второго сепаратора (142) головной поток (144) вводят в первый сепаратор (60) и по меньшей мере часть донного потока (148) из второго сепаратора (142) вводят в виде флегмы в головную часть фракционирующей колонны (50).
2. Способ по п.1, в котором донный поток (148) из второго сепаратора разделяют на второй поток (150) флегмы, вводимый во фракционирующую колонну (50), и на дополнительный охлаждающий поток (152), который смешивают с головным потоком (90) с высоким содержанием азота перед его подачей во второй выходной теплообменник (54).
3. Способ по п.2, в котором рабочее давление фракционирующей колонны (50) составляет меньше 5 или меньше 3 бар.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором цикл (30) охлаждения является замкнутым циклом типа обратного цикла Брайтона, при этом способ включает стадии, на которых:
поток (130) хладагента нагревают в теплообменнике (32) цикла, по существу, до окружающей тем
5. Способ по п.4, в котором теплообменник (32) цикла представляет собой один (56) из выходных теплообменников (52, 54, 56), при этом сжатый поток (134) хладагента, по меньшей мере, частично охлаждают за счет теплообмена в указанном выходном теплообменнике (56) с головным потоком (90) с высоким содержанием азота, выходящим из головной части фракционирующей колонны (50).
6. Способ по любому из пп.1-3, в котором цикл (30) охлаждения является полуоткрытым циклом, при этом способ включает стадии, на которых:
отбирают по меньшей мере часть рециркулируемого потока (100) азота, сжатого при первом давлении (Р1), для получения отобранного потока (192) с высоким содержанием азота;
отобранный поток (192) с высоким содержанием азота охлаждают в теплообменнике (32) цикла для получения охлажденного отобранного потока;
охлажденный отобранный поток, выходящий из теплообменника (32) цикла, подвергают динамическому расширению для получения потока (130) хладагента, который вводят во входной теплообменник (28);
поток (132) хладагента, выходящий из входного теплообменника, сжимают в компрессоре и повторно вводят в рециркулируемый поток (100) азота, сжатый при втором давлении (Р2), меньшем первого давления (Р1).
7. Способ по любому из пп.1-6, в котором поток (12) сырья представляет собой газовый поток, при этом способ включает стадии, на которых:
поток (12) сырья сжижают для получения жидкого потока (68) сырья путем пропускания через теплообменник (164) сжижения; и деазотированный поток (14) углеводородов, выходящий из донной части фракционирующей колонны (50), подвергают испарению за счет теплообмена с газовым потоком (166), получаемым из потока (12) сырья в теплообменнике (164) сжижения.
8. Способ по п.7, в котором охлаждение, происходящее при испарении деазотированного потока (14) углеводородов, обеспечивает более 90%, предпочтительно более 98% охлаждения, необходимого для сжижения потока (12) сырья.
9. Способ по п.1, в котором второй поток (74) подачи вводят непосредственно в первый выходной теплообменник (52) без пропускания через какой-либо другой теплообменник.
10. Установка (10; 140; 160; 180; 190; 200) для реализации способа по любому из пп.1-9, которая содержит:
средства (26) расширения потока (12) сырья для получения расширенного потока (70) сырья;
средства разделения расширенного потока (70) сырья на первый поток (72) подачи и на второй поток (74) подачи;
средства (28; 30) охлаждения первого потока (72) подачи, содержащие входной теплообменник (28) и цикл (30) охлаждения, для получения первого охлажденного потока (76) подачи, который охлажден за счет теплообмена с газовым потоком (130) хладагента, полученным динамическим расширением в цикле (30) охлаждения;
средства охлаждения второго потока (74) подачи, содержащие первый выходной теплообменник (52), для получения второго охлажденного потока (80) подачи;
фракционирующую колонну (50), содержащую несколько теоретических ступеней фракционирования;
средства введения первого охлажденного потока (76) подачи и второго охлажденного потока (80) подачи во фракционирующую колонну (50);
средства отбора по меньшей мере одного потока (84) повторного кипячения и средства циркуляции потока (84) повторного кипячения в первом выходном теплообменнике (52) для охлаждения второго потока (74) подачи;
средства отбора из донной части фракционирующей колонны (50) донного потока (86), предназначенного для получения деазотированного потока (14) углеводородов;
средства отбора из головной части фракционирующей колонны (50) головного потока (90) с высоким содержанием азота;
средства нагрева головного потока (90) с высоким содержанием азота, содержащие по меньшей мере один второй выходной теплообменник (54, 56), для получения нагретого потока (92) с высоким содержанием азота;
средства отбора и расширения первой части (94) нагретого потока (92) с высоким содержанием азота для получения потока (16) газообразного азота;
- 10 020215 пературы;
нагретый поток (132) хладагента сжимают для получения сжатого потока (134) хладагента и охлаждают в теплообменнике (32) цикла за счет теплообмена с нагретым потоком (132) хладагента, выходящим из первого входного теплообменника (28), для получения охлажденного сжатого потока (136) хладагента;
охлажденный сжатый поток (136) хладагента подвергают динамическому расширению для получения потока (130) хладагента, который вводят в первый входной теплообменник (28).
- 11 020215 средства (58) сжатия второй части (96) нагретого потока (92) с высоким содержанием азота для получения сжатого рециркулируемого потока (100) азота и средства охлаждения сжатого рециркулируемого потока (100) азота за счет циркуляции через первый выходной теплообменник (52) и/или через по меньшей мере один второй выходной теплообменник (54, 56);
средства (104) частичного сжижения и расширения рециркулируемого потока (100) азота для получения расширенного потока (106) с высоким содержанием азота;
первый сепаратор (60);
средства введения по меньшей мере части из расширенного потока (106) с высоким содержанием азота в первый сепаратор (60);
средства извлечения головного газового потока из первого сепаратора (60) для получения потока (20) с высоким содержанием гелия;
средства извлечения жидкого потока (110) из донной части первого сепаратора (60) и разделения этого потока на поток (112) жидкого азота и на первый поток (114) флегмы;
средства введения первого потока (114) флегмы в виде флегмы в головную часть фракционирующей колонны (50);
второй сепаратор (142), установленный перед первым сепаратором (60), и средства введения расширенного потока (106) с высоким содержанием азота во второй сепаратор (142), при этом установка содержит средства введения головного потока (144), выходящего из второго сепаратора (142), в первый сепаратор (60) и средства введения по меньшей мере части донного потока (148) из второго сепаратора (142) в виде флегмы в головную часть фракционирующей колонны (50).
EA201100584A 2008-10-07 2009-10-02 Способ получения потоков жидкого и газообразного азота, газового потока с высоким содержанием гелия и деазотированного потока углеводородов и установка для его осуществления EA020215B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0856788A FR2936864B1 (fr) 2008-10-07 2008-10-07 Procede de production de courants d'azote liquide et gazeux, d'un courant gazeux riche en helium et d'un courant d'hydrocarbures deazote et installation associee.
PCT/FR2009/051884 WO2010040935A2 (fr) 2008-10-07 2009-10-02 Procede de production de courants d'azote liquide et gazeux, d'un courant gazeux riche en helium et d'un courant d'hydrocarbures deazote et installation associee

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201100584A1 EA201100584A1 (ru) 2011-10-31
EA020215B1 true EA020215B1 (ru) 2014-09-30

Family

ID=40793055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201100584A EA020215B1 (ru) 2008-10-07 2009-10-02 Способ получения потоков жидкого и газообразного азота, газового потока с высоким содержанием гелия и деазотированного потока углеводородов и установка для его осуществления

Country Status (15)

Country Link
US (1) US9316434B2 (ru)
EP (1) EP2344821B1 (ru)
CN (1) CN102216711B (ru)
AR (1) AR073416A1 (ru)
AU (1) AU2009300946B2 (ru)
BR (1) BRPI0920814B1 (ru)
CA (1) CA2739696C (ru)
EA (1) EA020215B1 (ru)
ES (1) ES2665719T3 (ru)
FR (1) FR2936864B1 (ru)
IL (1) IL212087A (ru)
MX (1) MX2011003757A (ru)
MY (1) MY160839A (ru)
NZ (1) NZ592143A (ru)
WO (1) WO2010040935A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA035364B1 (ru) * 2016-02-18 2020-06-02 Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Способ избежания мгновенного испарения сжиженного природного газа во время транспортировки

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130086939A1 (en) * 2011-10-11 2013-04-11 Guy D. Cusumano Distributed lng device
AU2014257935B2 (en) * 2013-04-22 2017-07-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for producing a liquefied hydrocarbon stream
MY172908A (en) * 2013-04-22 2019-12-13 Shell Int Research Method and apparatus for producing a liquefied hydrocarbon stream
US20150114034A1 (en) * 2013-10-25 2015-04-30 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of Carbon Dioxide
US9816754B2 (en) 2014-04-24 2017-11-14 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated nitrogen removal in the production of liquefied natural gas using dedicated reinjection circuit
US20150308737A1 (en) 2014-04-24 2015-10-29 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated Nitrogen Removal in the Production of Liquefied Natural Gas Using Intermediate Feed Gas Separation
US9945604B2 (en) 2014-04-24 2018-04-17 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated nitrogen removal in the production of liquefied natural gas using refrigerated heat pump
DE102015004120A1 (de) * 2015-03-31 2016-10-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
TWI707115B (zh) * 2015-04-10 2020-10-11 美商圖表能源與化學有限公司 混合製冷劑液化系統和方法
US10619918B2 (en) 2015-04-10 2020-04-14 Chart Energy & Chemicals, Inc. System and method for removing freezing components from a feed gas
TWI608206B (zh) * 2015-07-15 2017-12-11 艾克頌美孚上游研究公司 藉由預冷卻天然氣供給流以增加效率的液化天然氣（ｌｎｇ）生產系統
FR3038973B1 (fr) * 2015-07-16 2019-09-27 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Production d'helium a partir d'un courant de gaz naturel
US10215488B2 (en) 2016-02-11 2019-02-26 Air Products And Chemicals, Inc. Treatment of nitrogen-rich natural gas streams
US11674749B2 (en) * 2020-03-13 2023-06-13 Air Products And Chemicals, Inc. LNG production with nitrogen removal

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3818714A (en) * 1971-03-04 1974-06-25 Linde Ag Process for the liquefaction and subcooling of natural gas
US4415345A (en) * 1982-03-26 1983-11-15 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen from natural gas
US4778498A (en) * 1986-09-24 1988-10-18 Union Carbide Corporation Process to produce high pressure methane gas
US5329775A (en) * 1992-12-04 1994-07-19 Praxair Technology, Inc. Cryogenic helium production system
US5339641A (en) * 1993-07-07 1994-08-23 Praxair Technology, Inc. Cryogenic liquid nitrogen production system
EP0725256A1 (en) * 1995-02-03 1996-08-07 Air Products And Chemicals, Inc. Process to remove nitrogen from natural gas
US20040231359A1 (en) * 2003-05-22 2004-11-25 Brostow Adam Adrian Nitrogen rejection from condensed natural gas

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2940271A (en) * 1959-03-24 1960-06-14 Fluor Corp Low temperature fractionation of natural gas components
US3355902A (en) * 1964-05-11 1967-12-05 Pullman Inc Helium recovery process
US4479871A (en) * 1984-01-13 1984-10-30 Union Carbide Corporation Process to separate natural gas liquids from nitrogen-containing natural gas
US4662919A (en) * 1986-02-20 1987-05-05 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection fractionation system for variable nitrogen content natural gas
DE3871220D1 (de) * 1987-04-07 1992-06-25 Boc Group Plc Lufttrennung.
US5345773A (en) * 1992-01-14 1994-09-13 Teisan Kabushiki Kaisha Method and apparatus for the production of ultra-high purity nitrogen
AR007346A1 (es) * 1996-06-05 1999-10-27 Shell Int Research Un metodo para separar dioxido de carbono, etano y componentes mas pesados de una corriente de gas natural a alta presion
US6298688B1 (en) * 1999-10-12 2001-10-09 Air Products And Chemicals, Inc. Process for nitrogen liquefaction
EP1715267A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-25 Air Products And Chemicals, Inc. Dual stage nitrogen rejection from liquefied natural gas
FR2891900B1 (fr) * 2005-10-10 2008-01-04 Technip France Sa Procede de traitement d'un courant de gnl obtenu par refroidissement au moyen d'un premier cycle de refrigeration et installation associee.
EP2350546A1 (en) * 2008-10-07 2011-08-03 Exxonmobil Upstream Research Company Helium recovery from natural gas integrated with ngl recovery

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3818714A (en) * 1971-03-04 1974-06-25 Linde Ag Process for the liquefaction and subcooling of natural gas
US4415345A (en) * 1982-03-26 1983-11-15 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen from natural gas
US4778498A (en) * 1986-09-24 1988-10-18 Union Carbide Corporation Process to produce high pressure methane gas
US5329775A (en) * 1992-12-04 1994-07-19 Praxair Technology, Inc. Cryogenic helium production system
US5339641A (en) * 1993-07-07 1994-08-23 Praxair Technology, Inc. Cryogenic liquid nitrogen production system
EP0725256A1 (en) * 1995-02-03 1996-08-07 Air Products And Chemicals, Inc. Process to remove nitrogen from natural gas
US20040231359A1 (en) * 2003-05-22 2004-11-25 Brostow Adam Adrian Nitrogen rejection from condensed natural gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA035364B1 (ru) * 2016-02-18 2020-06-02 Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Способ избежания мгновенного испарения сжиженного природного газа во время транспортировки

Also Published As

Publication number Publication date
AR073416A1 (es) 2010-11-03
BRPI0920814A2 (pt) 2015-12-22
CN102216711B (zh) 2015-05-27
WO2010040935A2 (fr) 2010-04-15
CA2739696A1 (fr) 2010-04-15
FR2936864A1 (fr) 2010-04-09
IL212087A (en) 2015-04-30
FR2936864B1 (fr) 2010-11-26
EP2344821A2 (fr) 2011-07-20
NZ592143A (en) 2012-11-30
AU2009300946B2 (en) 2015-09-17
ES2665719T3 (es) 2018-04-26
US9316434B2 (en) 2016-04-19
AU2009300946A1 (en) 2010-04-15
BRPI0920814B1 (pt) 2020-04-07
US20110226009A1 (en) 2011-09-22
CA2739696C (fr) 2017-01-24
MX2011003757A (es) 2011-06-20
MY160839A (en) 2017-03-31
IL212087A0 (en) 2011-06-30
WO2010040935A3 (fr) 2011-06-03
EA201100584A1 (ru) 2011-10-31
CN102216711A (zh) 2011-10-12
EP2344821B1 (fr) 2018-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA020215B1 (ru) Способ получения потоков жидкого и газообразного азота, газового потока с высоким содержанием гелия и деазотированного потока углеводородов и установка для его осуществления
RU2436024C2 (ru) Способ и устройство для обработки потока углеводородов
JP5984192B2 (ja) 天然ガスの液化プロセス
RU2554736C2 (ru) Способ очистки многофазного углеводородного потока и предназначенная для этого установка
US6751985B2 (en) Process for producing a pressurized liquefied gas product by cooling and expansion of a gas stream in the supercritical state
RU2641778C2 (ru) Комплексный способ извлечения газоконденсатных жидкостей и сжижения природного газа
RU2447382C2 (ru) Способ и устройство для сжижения потока сырья, содержащего углеводороды
US6378330B1 (en) Process for making pressurized liquefied natural gas from pressured natural gas using expansion cooling
US8549876B2 (en) Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
RU2549905C2 (ru) Способ обработки природного газа, содержащего диоксид углерода
JP6087978B2 (ja) 貢献する再注入回路を使用した液化天然ガスの生成における統合された窒素除去
JP5147845B2 (ja) 炭化水素流の液化方法
US7628035B2 (en) Method for processing a stream of LNG obtained by means of cooling using a first refrigeration cycle and associated installation
TWI390167B (zh) 液化天然氣流之方法和裝置
RU2452908C2 (ru) Способ и устройство для получения охлажденного потока углеводородов
US20140245780A1 (en) Multi nitrogen expansion process for lng production
JP5325284B2 (ja) 炭化水素流の液化方法及び装置
AU2008203713B2 (en) Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream
JP2005043036A (ja) 凝縮天然ガスからの窒素除去方法及び装置
RU2463535C2 (ru) Способ для сжижения углеводородных потоков и устройство для его осуществления
RU2423653C2 (ru) Способ для сжижения потока углеводородов и установка для его осуществления
GB2571945A (en) Method for operating a natural gas processing plant
RU2702441C1 (ru) Комплекс по переработке и сжижению природного газа (варианты)
CN108474613B (zh) 用于液化天然气和氮气的方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM