EA023977B1 - Переработка углеводородного газа - Google Patents

Переработка углеводородного газа Download PDF

Info

Publication number
EA023977B1
EA023977B1 EA201200008A EA201200008A EA023977B1 EA 023977 B1 EA023977 B1 EA 023977B1 EA 201200008 A EA201200008 A EA 201200008A EA 201200008 A EA201200008 A EA 201200008A EA 023977 B1 EA023977 B1 EA 023977B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
stream
specified
condensate
cooled
heat
Prior art date
Application number
EA201200008A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201200008A1 (ru
Inventor
Эндрю Ф. Джонк
Ларри У. Льюис
Л. Дон Тайлер
Джон Д. Уилкинсон
Джо Т. Линч
Хэнк М. Хадсон
Кайл Т. Кьюллар
Original Assignee
Ортлофф Инджинирс, Лтд.
Эс.Эм.И. ПРОДАКТС ЭлПи
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
Priority claimed from US12/750,862 external-priority patent/US8881549B2/en
Priority claimed from PCT/US2010/029331 external-priority patent/WO2010144172A1/en
Priority claimed from PCT/US2010/033374 external-priority patent/WO2010144186A1/en
Priority claimed from US12/772,472 external-priority patent/US9933207B2/en
Priority claimed from US12/781,259 external-priority patent/US9939195B2/en
Priority claimed from PCT/US2010/035121 external-priority patent/WO2010144217A1/en
Priority claimed from US13/048,315 external-priority patent/US9052136B2/en
Application filed by Ортлофф Инджинирс, Лтд., Эс.Эм.И. ПРОДАКТС ЭлПи filed Critical Ортлофф Инджинирс, Лтд.
Publication of EA201200008A1 publication Critical patent/EA201200008A1/ru
Publication of EA023977B1 publication Critical patent/EA023977B1/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
    • F25J3/0204—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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G5/00—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas
    • C10G5/06—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas by cooling or compressing
    • 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
    • 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
    • F25J3/0238—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 2 carbon atoms 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
    • 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
    • F25J3/0242—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 3 carbon atoms or more
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1025—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
    • 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
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • 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
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/80—Processes or apparatus using separation by rectification using integrated mass and heat exchange, i.e. non-adiabatic rectification in a reflux exchanger or dephlegmator
    • 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/06—Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • 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
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed 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
    • 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
    • F25J2270/12—External 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
    • F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/40—Vertical layout or arrangement of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, condensers, heat exchangers etc.
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/42—Modularity, pre-fabrication of modules, assembling and erection, horizontal layout, i.e. plot plan, and vertical arrangement of parts of the cryogenic unit, e.g. of the cold box

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Представлены процесс и оборудование для компактной перерабатывающей установки извлечения компонентов С(или компонентов С) и более тяжелых углеводородных компонентов из потока газообразных углеводородов. Газовый поток охлаждается и разделяется на первый и второй потоки. Первый поток охлаждается далее до полной его конденсации, расширяется при более низком давлении и подается в верхнюю часть устройства абсорбции в качестве сырья. Второй поток также расширяется при более низком давлении и подается в качестве сырья в нижнюю часть устройства абсорбции. Поток отгонного пара из устройства абсорбции нагревается, попутно охлаждая поток газа и первый поток. Поток отгонного конденсата из устройства абсорбции подается в устройство тепломассообмена, где он нагревается и освобождается от летучих компонентов, попутно охлаждая поток газа. Устройство абсорбции и устройство тепломассообмена размещаются в перерабатывающей установке.

Description

Сущность изобретения
Такие углеводороды, как этилен, этан, пропилен, пропан, а также более тяжелые, могут извлекаться из различных газов, например из природного, нефтезаводского и синтезированного газа, полученного при переработке других углеводородных материалов, таких как уголь, сырая нефть, бензинолигроиновая фракция, горючие сланцы, нефтеносные пески и бурый уголь. Природный газ в основном состоит из метана и этана, т.е. молярный процент метана и этана в газе достигает 50%. Газ также содержит относительно малые количества более тяжелых углеводородов, таких как пропан, бутан, пентан и т.п., а также водород, азот, оксид углерода и другие газы.
В настоящем изобретении в основном рассматривается процесс извлечения этилена, этана, пропилена, пропана и более тяжелых углеводородов из таких газовых потоков. Газ, пригодный к переработке в соответствии с настоящим изобретением, имеет следующий типовой состав, выраженный в приблизительном молярном содержании: 90,0% метана; 4,0% этана и других компонентов С2; 1,7% пропана и других компонентов С3; 0,3% изобутана; 0,5% стандартного бутана; а также 0,8% пентанов и более тяжелых углеводородов, баланс поддерживается за счет азота и двуокиси углерода. Также иногда отмечается присутствие серосодержащих газов.
Исторически сложившиеся циклические изменения цен как на природный газ, так и на его газоконденсатные (N00 компоненты временами определяют снижение прироста этана, этилена, пропана, пропилена и более тяжелых компонентов в качестве жидких продуктов. В результате сформировалась потребность в технологических процессах, которые могли бы обеспечить более эффективное извлечение данных продуктов из сырьевого газа, при этом эффективность извлечения должна сопровождаться снижением капиталовложений. К уже известным процессам сепарации данных материалов относятся процессы, в основе которых лежит охлаждение и сжижение газа, абсорбция масла и абсорбция охлажденного масла. Кроме того, популярность приобрели криогенные процессы, благодаря наличию экономичного оборудования, вырабатывающего электроэнергию путем направления газа в детандер и одновременно отводящего тепло от перерабатываемого газа.
В зависимости от давления источника подачи газа, насыщенности газа (этаном, этиленом и более тяжелыми углеводородными составляющими), а также от нужного конечного продукта, может применяться любой из этих процессов или их сочетание.
На сегодняшний день для обработки природного газоконденсата в основном предпочтение отдается процессу криогенного расширения, так как он сочетает в себе максимальную простоту, легкость ввода в эксплуатацию, эксплуатационную гибкость, высокую эффективность, безопасность и высокую надежность. В патентах США 3292380; 4061481; 4140504; 4157904; 4171964; 4185978; 4251249; 4278457; 4519824; 4617039; 4687499; 4689063; 4690702; 4854955; 4869740; 4889545; 5275005; 5555748; 5566554; 5568737; 5771712; 5799507; 5881569; 5890378; 5983664; 6182469; 6578379; 6712880; 6915662; 7191617; 7219513; в заменяющем патенте США № 33408; а также в одновременно находящихся на рассмотрении заявках за номерами 11/430412; 11/839693; 11/971491; 12/206230; 12/689616; 12/717394; 12/750862; 12/772472; 12/781259; 12/868993; 12/869007; 12/869139; 12/979563 приводится описание соответствующих процессов (хотя в описании настоящего изобретения в некоторых случаях используются режимы переработки, отличные от тех, которые описаны в указанных патентах США).
В типовом процессе криогенного расширения подаваемый под давлением газ охлаждается путем теплообмена с другими технологическими потоками и/или с внешними источниками охлаждения, такими как система компрессионного охлаждения пропана. По мере охлаждения газа, в одном или более сепараторов происходит конденсация и сбор конденсата, так как конденсат под высоким давлением содержит некоторое количество необходимых компонентов С2+. В зависимости от насыщенности газа и количества полученного конденсата, конденсат под высоким давлением может быть подвергнут расширению при более низком давлении и разделению на фракции. Результатом испарения, которое происходит при расширении конденсата, является дальнейшее охлаждение рабочего потока. При определенных условиях может понадобиться предварительное охлаждение конденсата под высоким давлением перед его расширением с целью дальнейшего снижения температуры в результате расширения. Расширенный рабочий поток, состоящий из смеси конденсата и паров, разделяется на фракции в ректификационной колонне (даметанизаторе или деэтанизаторе). Внутри колонны охлаждаемый поток подвергается ректификации с целью сепарации остаточного метана, азота и других летучих газов в виде шлемовых паров, от нужных компонентов С2, компонентов С3 и более тяжелых углеводородных компонентов, которые отводятся снизу колонны в виде жидкого кубового продукта; либо с целью сепарации остаточного метана, компонентов С2, азота и других летучих газов в виде шлемовых паров, от нужных компонентов С3 и более тяжелых углеводородных компонентов, которые отводятся снизу колонны в виде жидкого кубового продукта.
При неполной конденсации сырьевого газа (обычно так и происходит) пары, остающиеся после неполной конденсации, можно разделить на два потока. Одна часть паров направляется через детандер или расширительный клапан в емкость с более низким давлением, где в результате дальнейшего охлаждения рабочего потока происходит дополнительная конденсация жидкости. Давление после расширения фактически равно давлению, под которым работает ректификационная колонна. Паровая и жидкая фазы, полученные в результате расширения, подаются в колонну в качестве сырья.
- 1 023977
Оставшиеся пары охлаждаются до полной конденсации путем теплообмена с другими технологическими потоками, например, с верхним холодным продуктом колонны ректификации. Перед охлаждением данные пары могут быть смешаны с частью конденсата под высоким давлением или со всем его объемом. Полученный охлажденный поток затем расширяется в соответствующем устройстве, например в расширительном клапане, рабочего давления деметанизатора. В процессе расширения часть конденсата испаряется, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. Дросселированный испарением поток затем подается в верхнюю часть деметанизатора. Обычно парообразная составляющая дросселированного испарением потока и шлемовые пары из деметанизатора смешиваются в верхней сепараторной секции ректификационной колонны и образуют остаточный синтетический метановый газ. Как вариант, возможна подача охлажденного расширенного рабочего потока в сепаратор, для его разделения на парообразный и жидкий потоки. Парообразный поток смешивается со шлемовыми парами колонны, а конденсат подается в верхнюю часть колонны в качестве жидкого сырья.
В настоящем изобретении применяются новейшие средства реализации различных этапов вышеописанного процесса, что позволяет повысить общую эффективность и снизить количество необходимых единиц оборудования. Это достигается путем объединения в одной установке нескольких единиц оборудования, которые ранее были самостоятельными, при этом сокращается площадь, необходимая для размещения технологической установки, а также снижаются капитальные затраты. Неожиданно для себя заявители выявили, что более компактная схема также способствует значительному снижению потребляемой мощности, необходимой для достижения заданного уровня переработки, что в целом повышает технологическую эффективность и снижает стоимость эксплуатации установки. Кроме того, более компактная компоновочная схема позволяет исключить значительную часть трубопроводов, с помощью которых соединялись отдельные единицы оборудования в установках традиционной конструкции, что еще более снижает капитальные затраты и позволяет убрать из конструкции соответствующие фланцевые соединения для подключения трубопроводов. Так как на фланцевых трубных соединениях потенциально возможна утечка углеводородов (которые представляют собой летучие органические соединения (УОС), участвующие в формировании газов, вызывающих парниковый эффект, а также создающие предпосылки для образования дыр в озоновом слое), отказ от данных фланцев в конструкции снижает возможность выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
В соответствии с настоящим изобретением было установлено, что возможно достижение уровня выделения С2 более 88%. Аналогично, в тех случаях, где выделение компонентов С2 нежелательно, возможно выделение компонентов С3 на уровне, превышающем 93%. Кроме того, настоящее изобретение позволяет обеспечить 100% сепарацию метана (или компонентов С2) и компонентов, более легких, чем компоненты С2 (или компоненты С3), а также более тяжелых компонентов, при более низкой энергоемкости по сравнению с известным уровнем техники, при этом уровень выделения остается неизменным. Настоящее изобретение (несмотря на то что оно реализуется при более низких давлениях и более высоких температурах) особенно эффективно при переработке сырьевых газов, в диапазоне давлений от 400 до 1500 фунт/кв.дюйм абс. [от 2758 до 10342 кПа(а)] или выше, при режимах, где температура верхнего продукта колонны выделения газоконденсата находится в пределах -50°Р [-46°С] или ниже.
Для облегчения понимания сути настоящего изобретения в описании приводятся следующие чертежи и примеры.
Ссылки на чертежи:
фиг. 1 - блок-схема установки переработки природного газа, выполненной в соответствии с известным уровнем техники, по патенту США № 4157904;
фиг. 2 - блок-схема установки переработки природного газа, выполненной в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 3-17 - блок-схемы, иллюстрирующие альтернативные способы применения настоящего изобретения для обработки потока природного газа.
В последующем описании вышеуказанных фигур приводятся таблицы с итоговыми данными о расходе газа, рассчитанном для типовых режимов переработки. В таблицах, приведенных в данном документе, значение расхода газа (моль/ч) округлено до ближайшего целого числа для удобства восприятия. Значения общего расхода, приведенные в таблицах, учитывают все неуглеводородные компоненты, а следовательно, больше значений суммы расхода углеводородных компонентов. Указанные в таблицах значения температуры являются приблизительными, округленными до градуса. Следует также отметить, что расчеты технологических схем с целью сравнения эффективности отображенных на рисунках техпроцессов, основаны на предположении, что между окружающей средой и процессом отсутствует утечка тепла (в обоих направлениях). Качество изолирующих материалов, представленных на рынке, позволяет считать такое предположение обоснованным, притом что специалисты с соответствующим уровнем технической подготовки обычно используют его в своих расчетах.
Для удобства восприятия технологические параметры указаны как в традиционных британских единицах измерения, так и в единицах измерения Международной системы единиц (СИ). Молярный расход газа, указанный в таблицах, может выражаться либо как фунт-моль/ч, либо как килограмм-моль/ч. Потребляемая энергия, выраженная в лошадиных силах (л.с.) и/или в тысячах британских тепловых еди- 2 023977 ниц в час (МБТЕ/ч), соответствует указанному молярному расходу, выраженному в фунт-молях в час. Потребляемая энергия, выраженная в киловаттах (кВт) соответствует указанному молярному потоку, выраженному в килограмм-молях в час.
Описание известного уровня техники
На фиг. 1 представлена блок-схема технологического процесса, где показано устройство перерабатывающей установки, предназначенной для выделения компонентов С2+ из природного газа, реализованная на базе известных технических решений, в соответствии с патентом США № 4157904. По данной схеме моделирования процесса входящий газ поступает в установку при температуре 101°Р [39°С] и давлении 915 фунт/кв.дюйм абс. [6,307 кПа(а)] в виде потока 31. Если входящий газ содержит сернистые соединения в концентрации, нарушающей требования к составу рабочего потока, они удаляются из входящего газа с помощью соответствующей установки предварительной обработки (на схеме не показана). Кроме того, сырьевой поток обычно подвергается дегидрации с целью предотвращения образования гидрата (льда) на режимах криогенной обработки. В этих целях обычно применяется твердый адсорбент.
Сырьевой поток 31 разделяется на два - потоки 32 и 33. Поток 32 охлаждается до -31°Р [-35°С] в теплообменнике 10 за счет отбора тепла холодным остаточным газом (поток 41а), а поток 33 охлаждается до -37°Р [-38°С] в теплообменнике 11 за счет отбора тепла жидким конденсатом ребойлера деметанизатора, имеющим температуру 43°Р [6°С] (поток 43), и побочным жидким конденсатом ребойлера, имеющим температуру -47°Р [-44°С] (поток 42). Потоки 32а и 33а рекомбинируются и образуют поток 31а, который поступает в сепаратор 12 при температуре -33°Р [-36°С] и давлении 893 фунт/кв.дюйм абс. [6,155 кПа(а)], где пар (поток 34) отделяется от жидкого конденсата (поток 35).
Пар (поток 34) из сепаратора 12 разделяется на два потока: поток 36 и поток 39.
Поток 36, содержащий около 32% общего объема паров, смешивается с концентратом в сепараторе (поток 35), а полученный поток 38 пропускается через теплообменник 13, где отбор тепла производится за счет взаимодействия с холодным остаточным газом (поток 41); здесь происходит охлаждение рабочего потока до полной его конденсации.
Полученный конденсированный поток 38а при температуре -131°Р [-90°С] затем подвергается быстрому испарению через расширительный клапан 14 до рабочего давления (приблизительно 410 фунт/кв.дюйм абс. [2827 кПа(а)]) ректификационной колонны 18. В процессе расширения часть потока испаряется, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. В технологическом процессе, который проиллюстрирован на фиг. 1, расширенный поток 38Ь после расширительного клапана 14 достигает температуры -137°Р [-94°С], а затем подается в секцию сепарации 18а в верхней зоне ректификационной колонны 18. Жидкий конденсат, отделенный в сепараторе, становится сырьем для верхней подачи в секцию деметанизации 18Ь.
Оставшиеся 68% объема пара из сепаратора 12 (поток 39) подаются в рабочий детандер 15, где энергия этой части сырья, находящейся под высоким давлением, превращается в механическую. В детандере 15 пар подвергается изоэнтропическому расширению до рабочего давления колонны, при этом расширенный поток 39а охлаждается до температуры приблизительно -97°Р [-72°С]. Типовые детандеры, представленные на рынке, позволяют выделить порядка 80-85% технологического сырья, теоретически доступного при идеальном изоэнтропическом расширении. Выделенная энергия часто применяется для приведения в движение центробежного компрессора (такого как элемент 16), который, к примеру, может применяться для повторного сжатия остаточного газа (поток 41Ь). Частично конденсированный расширенный поток 39а затем в качестве сырья подается в ректификационную колонну 18 в средней ее точке.
Деметанизатор в колонне 18 представляет собой обычную ректификационную колонну, в которой установлено несколько лотков с зазорами между ними, одна или несколько насадок, либо комбинация лотков и насадок. Как часто бывает в случае с установками переработки природного газа, ректификационная колонная может состоять из двух секций. Верхняя секция 18а представляет собой сепаратор, где подаваемое сверху сырье, содержащее пар, разделяется соответственно на пар и жидкую составляющую, и где пар, поступающий из нижней секции ректификации или деметанизации 18Ь, смешивается с паром, отделенным от подаваемого сверху сырья, в результате чего образуется холодный шлемовый пар деметанизатора (поток 41), который отводится из верха колонны при температуре -136°Р [-93°С]. Нижняя секция, секция деметанизации 18Ь содержит лотки и/или насадки и обеспечивает необходимый контакт между конденсатом, стекающим вниз и парами, поднимающимися вверх. В секции деметанизации 18Ь также установлены ребойлеры (такие как ребойлер и боковой ребойлер, описанные ранее), где производится нагрев и испарение части конденсата, стекающего в нижнюю часть колонны, чтобы образовывать отбензиненный пар, поднимающийся вверх колонны для отгонки жидкого продукта (поток 44), метана и более легких компонентов.
Поток жидкого продукта 44 покидает нижнюю часть колонны при температуре 65°Р [19°С], на основе типовых требований к соотношению метана и этана, равному 0,010:1, исходя из массы кубового продукта. Остаточный газ (шлемовый пар из деметанизатора, поток 41) движется навстречу поступающему сырьевому газу в теплообменнике 13, где он нагревается до -44°Р [-42°С] (поток 41а), а также в теплообменнике 10, где он нагревается до 96°Р [36°С] (поток 41Ь). Затем остаточный газ подвергается вторичному сжатию в два этапа. Первый этап - это компрессор 16, который приводится в движение де- 3 023977 тандером 15. Второй этап - это компрессор 20, который приводится в движение от дополнительного источника энергии; здесь остаточный газ (поток 416) сжимается до давления в трубопроводе сбыта. После охлаждения до 120°Р [49°С] в выпускном охладителе 21, остаточный газ (поток 41е) поступает в трубопровод сбыта под давлением 915 фунт/кв.дюйм абс. [6307 кПа(а)], которое является достаточным для соответствия требованиям по давлению в трубопроводе (обычно это входное давление).
Краткие данные по расходу и энергопотреблению для техпроцесса, показанного на фиг. 1, приводятся в следующей таблице.
Таблица I (фиг. 1)
Данные по расходу - фунт-моль/ч [кг-моль/ч]
Поток Метан Этан Пропан Бутаны+ Всего
31 12,359 546 233 229 13,726
32 8,404 371 159 155 9,334
33 3,955 175 74 74 4,392
34 12,117 493 172 70 13,196
35 242 53 61 159 530
36 3,829 156 54 22 4,170
38 4,071 209 115 181 4,700
39 8,288 337 118 48 9,026
41 12,350 62 5 1 12,620
44 9 484 228 228 1,106
Выделенные компоненты
Этан 88,54%
Пропан 97,70%
Бутаны+ 99,65%
Мощность
Сжатие остаточного газа 5,174 л.с. [ 8506 кВт] (На основе неокругленных значений расхода)
Подробное описание изобретения
На фиг. 2 приводится блок-схема техпроцесса в соответствии с настоящим изобретением. Состав и характеристики сырьевого газа, принятые во внимание в процессе, изображенном на фиг. 2, аналогичны таким же показателям, как и на фиг. 1. Соответственно, процесс, изображенный на фиг. 2, можно сравнить с процессом на фиг. 1, с целью наглядной демонстрации преимуществ настоящего изобретения.
При моделировании процесса по схеме, показанной на фиг. 2, входящий газ поступает в установку в виде потока 31, который делится в первом разделительном устройстве еще на два потока: поток 32 и поток 33. Первый поток, поток 32, поступает в первое теплообменное устройство в верхней части охладительной секции сырья 118а, которая расположена внутри перерабатывающей установки 118. В качестве первого теплообменного устройства может применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Данное первое теплообменное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 32, протекающим через один ход теплообменного устройства, и потоком отгонного пара, поднимающимся из секции сепарации 118Ь, расположенной внутри перерабатывающей установки 118, который нагревается во втором теплообменном устройстве нижней части секции охлаждения сырья 118а. Поток 32 охлаждается, попутно нагревая поток отгонного пара, при этом поток 32а покидает первое теплообменное устройство, имея температуру -26°Р [-32°С].
Вторая часть потока, поток 33, поступает в устройство тепломассообмена в секции деметанизации 1186, которая находится внутри перерабатывающей установки 118. В качестве теплообменного устройства может также применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Устройство тепломассообмена предназначено
- 4 023977 для обеспечения теплового обмена между потоком 33, протекающим по одному ходу устройства тепломассообмена, и потоком отгонного конденсата, направленного вниз из секции адсорбции 118с (устройство абсорбции), которая находится внутри перерабатывающей установки 118; таким образом, поток 33 охлаждается, нагревая поток отгонного конденсата, температура потока 33а снижается до -38°Р [-39°С] на выходе устройства тепломассообмена. По мере нагрева потока отгонного конденсата часть его испаряется и образует отбензиненные пары, которые поднимаются вверх, пока оставшийся жидкий конденсат продолжает стекать вниз через устройство тепломассообмена. Устройство тепломассообмена обеспечивает непрерывный контакт отбензиненных паров и потоком отгонного конденсата, тем самым поддерживая массообмен между парообразной и жидкой фазами и освобождая поток жидкого продукта 44 от метана и более легких компонентов.
Потоки 32а и 33а рекомбинируются в смешивающем устройстве и образуют поток 31а, который поступает в сепараторную секцию 118е (устройство сепарации), находящуюся внутри перерабатывающей установки 118, при температуре -30°Р [-34°С] и давлении 898 фунт/кв.дюйм абс.[6189 кПа(а)], после чего пар (поток 34) отделяется от жидкого конденсата (поток 35). Секция сепарации 118е отделена от секции деметанизации 1186 внутренней перегородкой или другими средствами, с тем чтобы обеспечить возможность работы двух этих секций внутри перерабатывающей установки 118 при разных давлениях.
Пар (поток 34) из секции сепарации 118е разделяется во втором разделительном устройстве на два потока: поток 36 и поток 39. Поток 36, содержащий около 32% общего количества пара, смешивается в дополнительном смешивающем устройстве с отделенным конденсатом (поток 35, через поток 37), а смешанный поток 38 поступает во второе устройство теплообмена, установленное в нижней зоне секции охлаждения сырья 118а, которая расположена внутри перерабатывающей установки 118. В качестве второго теплообменного устройства может также применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Второе теплообменное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 38, протекающим через один ход теплообменного устройства, и потоком отгонного пара, поднимающимся из секции сепарации 118Ь, так что поток 38 охлаждается до полной конденсации, при этом нагревая поток отгонного пара. Полученный конденсированный поток 38а при температуре -130°Р [-90°С], затем подвергается быстрому испарению через первое расширительное устройство в виде расширительного клапана 14 до рабочего давления (приблизительно 415 фунт/кв.дюйм [2861 кПа(а)]) секции абсорбции 118с (устройства абсорбции), расположенной внутри перерабатывающей установки 118. В процессе расширения часть потока испаряется, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. В технологическом процессе, который проиллюстрирован на фиг. 2, расширенный поток 38Ь после расширительного клапана 14 достигает температуры -136°Р [-94°С] и подается в секцию сепарации 118Ь внутри перерабатывающей установки 118. Отделенный здесь жидкий конденсат направляется в секцию абсорбции 118с, а оставшиеся пары смешиваются с парами, поднимающимися от секции абсорбции 118с, и образуют поток отгонного пара, который нагревается в секции охлаждения 118а.
Оставшиеся 68% объема пара из секции сепарации 118е (поток 39) подаются во второе расширительное устройство в виде детандера 15, где энергия этой части сырья, находящейся под высоким давлением, превращается в механическую. В детандере 15 пар подвергается изоэнтропическому расширению до рабочего давления секции абсорбции 118с, при этом расширенный поток 39а охлаждается до температуры приблизительно -94°Р [-70°С]. Частично расширенный конденсированный поток 39а затем в качестве сырья подается в нижнюю часть секции абсорбции 118с внутри перерабатывающей установки 118.
В секции абсорбции 118с установлено несколько лотков с зазорами между ними, одна или несколько насадок, либо комбинация лотков и насадок. Лотки и/или насадки в секции абсорбции 118с обеспечивает необходимый контакт между парами, поднимающимися вверх, и холодным конденсатом, стекающим вниз. Жидкая составляющая расширенного потока 39а смешивается с жидким конденсатом, стекающим вниз из секции абсорбции 118с, и смешанный конденсат поступает в устройство сбора конденсата, размещенное в перерабатывающей установке 118, обеспечивающее стекание конденсата в секцию деметанизации 1186. Отбензиненные пары, поднимающиеся из секции деметанизации 1186, смешиваются с парами от расширенного потока 39а и далее поднимаются в секцию абсорбции 118с, где они контактируют с холодным конденсатом, стекающим вниз, для конденсации и абсорбции компонентов С2, компонентов С3 и более тяжелых компонентов, содержащихся в этих парах.
Отгонный конденсат, стекающий вниз из устройства тепломассообмена в секции деметанизации 1186, находящегося внутри перерабатывающей установки 118, освобождается от метана и более легких компонентов. Полученный жидкий продукт (поток 44) удаляется из нижней части секции деметанизации 1186 и покидает перерабатывающую установку 118 при температуре 67°Р [20°С]. Поток отгонного пара, поднимающийся из секции сепарации 118Ь, собирается в паросборном устройстве, размещенном в перерабатывающей установке 118, и подогревается в секции охлаждения сырья 118а, при этом обеспечивая охлаждение потоков 32 и 38, как описано ранее, а полученный поток остаточного газа 41 покидает перерабатывающую установку 118 при температуре 96°Р [36°С]. Затем остаточный газ подвергается повторному сжатию в два этапа: в компрессоре 16, который приводится в действие детандером 15, и в компрес- 5 023977 соре 20, который приводится в действие дополнительным источником энергии. После охлаждения потока 41Ь до температуры 120°Р [49°С] в выпускном охладителе 21, остаточный газовый продукт (поток 41с) под давлением 915 фунт/кв.дюйм [6307 кПа(а)] поступает в трубопровод сбыта.
Краткие данные по расходу и энергопотреблению для техпроцесса, показанного на фиг. 2, приводятся в следующей таблице.
Таблица II (фиг. 2)
Данные по расходу - фунт-моль/ч [кг-моль/ч]
Поток Метан Этан Пропан Буганы+ Всего
31 12,359 546 233 229 13,726
32 8,651 382 163 160 9,608
33 3,708 164 70 69 4,118
34 12,139 498 176 74 13,234
35 220 48 57 155 492
36 3,860 158 56 24 4,208
37 220 48 57 155 492
38 4,080 206 113 179 4,700
39 8,279 340 120 50 9,026
41 12,350 62 5 1 12,625
44 9 484 228 228 1,101
Выделенные компоненты
Этан 88,58%
Пропан 97,67%
Бутан ы+ 99,64%
Мощность
Сжатие остаточного газа 4,829 л.с. [ 7 939 кВт] (На основе неокругленных значений расхода)
Сравнение табл. I и II показывает, что настоящее изобретение позволяет обеспечить практически такой же уровень извлечения продукта, что и известные технические решения. Однако, дальнейшее сравнение показателей в табл. I и II показывает, что тот же объем готового продукта был получен при гораздо меньших энергозатратах, чем в установке, собранной с применением известных технических решений. Что касается эффективности извлечения продукта (которая определяется количеством этана, извлеченного на единицу мощности), настоящее изобретение почти на 7% экономичнее процесса с применением известных технических решений, показанного на фиг. 1.
Повышение эффективности извлечения продукта, обеспечиваемое настоящим изобретением по сравнению с процессом на базе известных технических решений (фиг. 1) в основном связано с двумя факторами. Во-первых, компактная компоновка теплообменных устройств в секции охлаждения сырья 118а и устройств тепломассообмена в секции деметанизации 1186 перерабатывающей установки 118 исключает перепад давления, происходящий вследствие наличия соединительных трубопроводов в обычной перерабатывающей установке. Как результат, в установке, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, та часть сырьевого газа, которая поступает в детандер 15, находится под более высоким давлением, чем газ в установке, собранной с применением уже известных технических решений; это позволяет детандеру 15 в схеме настоящего изобретения производить такое же количество энергии при более высоком выходном давлении, сколько производит детандер 15 в схеме с применением уже известных технических решений, но при более низком выходном давлении. А следовательно, секция абсорбции 118с в перерабатывающей установке 118 настоящего изобретения может работать под более высоким давлением, чем ректификационная колонна 18 в схеме с применением уже известных технических решений, при этом уровень извлечения продукта остается одинаковым. Результатом повышения рабочего давления и снижение перепада давления благодаря упразднению соединительных трубопроводов, стано- 6 023977 вится то, что остаточный газ поступает в компрессор 20, под значительно более высоким давлением, снижая таким образом количество энергии, необходимой для доведения давления остаточного газа до уровня давления в трубопроводе.
Во-вторых, применение устройства тепломассообмена в секции деметанизации 118с1 для одновременного нагрева отгонного конденсата, покидающего секцию абсорбции 118с, при этом полученный пар имеет возможность контактировать с конденсатом и освобождать из него летучие компоненты, что более эффективно по сравнению с применением обычной ректификационной колонны с внешними ребойлерами. Летучие компоненты освобождаются из жидкого конденсата постоянно, тем самым их концентрация в отбензиненных парах снижается гораздо быстрее, что повышает эффективность отгонки легких фракций для настоящего изобретения.
Помимо повышения эффективности переработки, настоящее изобретение, по сравнению с установками текущего уровня техники, имеет еще два преимущества. Во-первых, компактная конструкция перерабатывающей установки 118 настоящего изобретения заменяет пять отдельных единиц оборудования, применяющихся в традиционной схеме (теплообменники 10, 11 и 13; сепаратор 12; ректификационная колонна 18 на фиг. 1) одной единицей (перерабатывающей установкой 118 на фиг. 2). При этом уменьшается площадь, необходимая для размещения установки, а также упраздняются соединительные трубопроводы, что ведет к снижению капитальных затрат на перерабатывающую установку, построенную по схеме настоящего изобретения, по сравнению с установкой, построенной с применением уже известных технических решений. Во-вторых, исключение из конструкции соединительных трубопроводов означает, что перерабатывающая установка, построенная по схеме настоящего изобретения, имеет гораздо меньше фланцевых соединений по сравнению с установкой, построенной с применением уже известных технических решений, что снижает количество потенциальных мест появления течей в такой установке. Углеводороды представляют собой летучие органические соединения (УОС), некоторые из которых классифицируются как газы, вызывающие парниковый эффект, а некоторые могут создавать предпосылки для образования дыр в озоновом слое; это означает, что настоящее изобретение снижает возможность выбросов, загрязняющих атмосферу.
Другие варианты воплощения.
В некоторых случаях может возникнуть необходимость удалить секцию охлаждения сырья 118а из перерабатывающей установки 118 и применить для охлаждения сырья внешние первое и второе теплообменные устройства, например, теплообменник 10, как показано на фиг. 10-17. Такая компоновочная схема позволяет уменьшить габариты перерабатывающей установки 118, что поможет уменьшить общую стоимость установки и/или сократить график монтажа (в некоторых случаях). Следует отметить, что во всех случаях теплообменник 10 представляет собой либо несколько отдельных теплообменников, либо один многоходовой теплообменник, возможна также комбинация обоих вариантов. Каждый такой теплообменник может представлять собой теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовой и/или многофункциональный теплообменник.
В некоторых случаях может возникнуть необходимость подачи потока жидкого конденсата 35 непосредственно в нижнюю зону секции абсорбции 118с через поток 40, как показано на фиг. 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 и 16. В этом случае применяется соответствующее третье расширительное устройство (например, расширительный клапан 17), где конденсат расширяется до рабочего давления секции абсорбции 118с, а полученный расширенный поток 40а в качестве сырья подается в нижнюю зону секции абсорбции 118с (как показано пунктирными линиями). В некоторых случаях может возникнуть необходимость смешать часть жидкого потока 35 (поток 37) с паром в потоке 36 (фиг. 2, 6, 10 и 14) либо с охлажденным вторым потоком 33а (фиг. 4, 8, 12 и 16) для образования смешанного потока 38 и направления оставшейся части конденсатного потока 35 в нижнюю часть секции абсорбции 118с в потоках 40/40а. В некоторых случаях может возникнуть необходимость смешать расширенный конденсатный поток 40а с расширенным потоком 39а (фиг. 2, 6, 10 и 14) либо с расширенным потоком 34а (фиг. 4, 8, 12 и 16), после чего подать смешанный поток в нижнюю часть секции абсорбции 118с в качестве сырья.
Если остаточный газ обогащен, то количество конденсата, отделенного в поток 35, может оказаться достаточным для того, чтобы разместить дополнительную зону массообмена в секции деметанизации 1186, между расширенным потоком 39а и расширенным конденсатным потоком 40а, как показано на фиг. 3, 7, 11 и 15, либо между расширенным потоком 34а и расширенным конденсатным потоком 40а, как показано на фиг. 5, 9, 13 и 17. В этом случае, в устройство тепломассообмена в секции деметанизации 1186 можно разместить в верхней и нижней ее зонах, так, чтобы расширенный поток конденсата 40а подавался в зону между двумя частями данного устройства. Как обозначено на схеме пунктирными линиями, в некоторых случаях может возникнуть необходимость смешать часть жидкого потока 35 (поток 37) с паром в потоке 36 (фиг. 3, 7, 11 и 15) либо с охлажденным вторым потоком 33а (фиг. 5, 9, 13 и 17), для образования смешанного потока 38, при этом оставшаяся часть жидкого потока 35 (поток 40) расширяется при более низком давлении и подается в зону между верхней и нижней частями устройства тепломассообмена, установленного в секции деметанизации 1186, в качестве потока 40а.
В некоторых случаях может возникнуть необходимость не смешивать охлажденные первую и вто- 7 023977 рую части (потоки 32а и 33а), как показано на фиг. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 и 17. В таких случаях, только охлажденная первая часть, поток 32а, подается в секцию сепарации 118е в перерабатывающей установке 118 (фиг. 4, 5, 12 и 13) либо в сепаратор 12 (фиг. 8, 9, 16 и 17), где пар (поток 34) отделяется от жидкого конденсата (поток 35). Парообразный поток 34 поступает в детандер 15, где подвергается изоэнтропическому расширению до рабочего давления секции абсорбции 118с, после чего расширенный поток 34а в качестве сырья подается в нижнюю часть секции абсорбции 118с, расположенной внутри перерабатывающей установки 118. Охлажденная вторая часть потока 33а смешивается с отделенным в сепараторе конденсатом (поток 35, через поток 37), и смешанный поток 38 направляется в устройство теплообмена в нижней части секции охлаждения сырья 118а в перерабатывающей установке 118, где охлаждается до полной конденсации. Конденсированный поток 38а подвергается быстрому испарению через расширительный клапан 14 до рабочего давления секции абсорбции 118с, после чего расширенный поток 38Ь подается в секцию сепарации 118Ь, находящуюся в перерабатывающей установке 118. В некоторых случаях может возникнуть необходимость смешать только часть (поток 37) конденсатного потока 35 с охлажденной второй частью - потоком 33 а, а оставшуюся часть (поток 40) подать в нижнюю часть секции абсорбции 118с через расширительный клапан 17. В другом случае может возникнуть необходимость направить весь поток конденсата 35 в нижнюю часть секции абсорбции 118с через расширительный клапан 17.
В некоторых случаях может понадобиться применение внешней емкости для сепарации охлажденного сырьевого потока 31а или охлажденной первой части - потока 32а, вместо того, чтобы включать газосборное устройство в сепараторную секцию118е, расположенную в перерабатывающей установке 118. Как показано на фиг. 6, 7, 14 и 15, сепаратор 12 может применяться для разделения охлажденного сырьевого потока 31а на поток пара 34 и поток конденсата 35. Также, как показано на фиг. 8, 9, 16 и 17, сепаратор 12 может применяться для разделения охлажденной части потока 32а на поток пара 34 и поток конденсата 35.
В зависимости от количества тяжелых углеводородов в сырьевом газе и от давления его подачи, охлажденный сырьевой поток 31а, поступающий в секцию сепарации 118е, как показано на фиг. 2, 3, 10 и 11, или в сепаратор 12, как показано на фиг. 6, 7, 14 и 15 (или охлажденная первая часть потока 32а, поступающая в секцию сепарации 118е, как показано на фиг. 4, 5, 12 и 13, или в сепаратор 12, как показано на фиг. 8, 9, 16 и 17) может не содержать жидкой составляющей (так как давление превышает точку начала конденсации или криконденбару). В таких случаях, в потоках 35 и 37 конденсат отсутствует (как показано пунктирными линиями), так что только пар из секции сепарации 118е в потоке 36 (фиг. 2, 3, 10 и 11), пар от сепаратора 12 в потоке 36 (фиг. 6, 7, 14 и 15), либо охлажденная вторая часть потока 33а (фиг. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 и 17) вливаются в поток 38; данный поток превращается в расширенный конденсированный поток 38Ь, поступающий в секцию сепарации 118Ь, находящуюся в перерабатывающей установке 118. В данном случае, секция сепарации 118е в перерабатывающей установке 118 (фиг. 2-5 и 10-13) или сепаратор 12 (фиг. 6-9 и 14-17) может не понадобиться.
Характеристики сырьевого газа, габариты установки, имеющееся оборудование или другие факторы могут указывать на то, что не требуется устанавливать детандер 15, либо его требуется заменить на другое расширительное устройство (например, расширительный клапан). И хотя на схеме отображены конкретные расширительные устройства для каждого потока, при необходимости вместо них можно использовать другие устройства. Например, режим обработки требует расширения полностью конденсированной части сырьевого потока (поток 38а).
В соответствии с настоящим изобретением возможно применение внешней охладительной установки для дополнительного охлаждения входящего газа, поступающего в потоках отгонного пара и конденсата, в особенности если используется обогащенный входящий газ. В таком случае в сепараторной секции 118е могут устанавливаться устройства тепломассообмена (или газосборные устройства, если охлажденный сырьевой поток 31а или охлажденная первая часть потока 32а не содержит жидкой составляющей), как показано пунктирными линиями на фиг. 2-5 и 10-13; либо устройства тепломассообмена могут устанавливаться в сепараторе 12, как показано пунктирными линиями на фиг. 6-9 и 14-17. Данные устройства тепломассообмена могут представлять собой теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник, либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовой и/или многофункциональный теплообменники. Теплообменное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком холодильного агента (например, пропаном), протекающим по одному ходу устройства тепломассообмена, и парообразной частью потока 31а (фиг. 2, 3,6, 7, 10, 11, 14 и 15) или потока 32а (фиг. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 и 17), которые движутся по направлению вверх, при этом холодильный агент охлаждает пар и способствует образованию дополнительного конденсата, который стекает вниз и объединяется с конденсатом, удаленным из потока 35. Как вариант, возможно применение обычных охладителей газа для понижения температуры потока 32а, потока 33а и/или потока 31а с помощью холодильного агента, до того как поток 31а поступит в секцию сепарации 118е (фиг. 2, 3, 10 и 11) или в сепаратор 12 (фиг. 6, 7, 14 и 15); либо поток 32а поступит в секцию сепарации 118е (фиг. 4, 5, 12 и 13) или в сепаратор 12 (фиг. 8, 9, 16 и 17).
В зависимости от температуры и степени обогащения сырьевого газа, а также от количества компо- 8 023977 нентов С2, которое нужно извлечь из потока жидкого продукта 44, обогрева только за счет потока 33 может оказаться недостаточно для того, чтобы конденсат, покидающий секцию деметанизации 1186, соответствовал требованиям к характеристикам продукта. В этом случае, в устройство тепломассообмена в секции деметанизации 1186 могут быть установлены дополнительные средства обогрева с помощью теплоносителя, как показано пунктирными линиями на фиг. 2-17. Как вариант, возможна установка еще одного устройства тепломассообмена в нижней части секции деметанизации 1186 для обеспечения дополнительного нагрева; либо поток 33 может нагреваться с помощью теплоносителя перед тем, как он поступит в устройство тепломассообмена, установленное в секции деметанизации 1186.
В зависимости от типа теплопередающих устройств, выбранных в качестве теплообменников для верхней и нижней частей секции охлаждения сырья 118а, возможно объединить данные теплообменные устройства в один многоходовой и/или многофункциональный теплообменник. В этом случае, многоходовое и/или многофункциональное теплообменное устройство должно иметь соответствующие средства распределения, разделения и сбора потока 32, потока 38, а также потока отгонного пара, с целью нагрева или охлаждения до нужного уровня.
В некоторых случаях может потребоваться установка дополнительного устройства тепломассообмена в верхней части секции деметанизации 1186. В этом случае устройство тепломассообмена можно разместить ниже точки подачи расширенного потока 39а (фиг. 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 и 15) или расширенного потока 34а (фиг. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 и 17) в нижнюю часть секции абсорбции 118с, и выше точки выхода охлажденной второй части потока 33а из устройства тепломассообмена в секции деметанизации 1186. Менее предпочтительной для вариантов воплощения настоящего изобретения, показанных на фиг. 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 и 15, является установка сепаратора для охлажденной первой части потока 32а, сепаратора для охлажденной второй части потока 33а; при этом потоки пара, отделенные в сепараторах, смешиваются, образуя поток пара 34, а потоки конденсата смешиваются и образуют конденсатный поток 35. Еще одним менее предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения является подача охлаждающего потока 37 через отдельное теплообменное устройство, расположенное в секции охлаждения сырья 118а на фиг. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9 или через раздельный поток в теплообменнике 10 на фиг. 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17 (вместо того, чтобы смешивать поток 37 с потоком 36 или потоком 33а для образования объединенного потока 38); при этом расширение охлажденного потока производится в отдельном расширительном устройстве, а расширенный поток подается в промежуточную часть секции абсорбции 118с.
Требуется отметить, что относительное количество сырья в каждом отводе разделенного парообразного сырья зависит от нескольких факторов, в том числе от давления и состава сырьевого газа, количества тепла, которое можно выделить из сырья, а также от доступного количества мощности. Увеличение подачи сырья в зону выше секции абсорбции 118с может привести к увеличению степени извлечения продукта при снижении мощности, получаемой в детандере, что, в свою очередь, ведет к увеличению мощности, необходимой для повторного сжатия продукта. Увеличение подачи сырья в зону ниже секции абсорбции 118с снижает уровень потребляемой мощности, но при этом также может упасть уровень извлечения продукта. Настоящее изобретение обеспечивает повышенную степень извлечения компонентов С2, С3 и более тяжелых углеводородов либо компонентов С3 и более тяжелых углеводородов на количество потребляемых вспомогательных сред, необходимых для функционирования техпроцесса. Экономия потребляемых вспомогательных сред, необходимых для функционирования техпроцесса, может проявляться в виде уменьшения потребляемой мощности для сжатия или повторного сжатия; уменьшения мощности, необходимой для внешней охлаждающей установки; уменьшения энергии, необходимой для дополнительного нагрева; либо в виде их сочетания.
Здесь приводится описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения; специалисты с соответствующим уровнем технической подготовки могут найти другие варианты или внести изменения в описанные здесь (например, адаптировать изобретение для работы в других режимах, с применением другого типа сырья или с изменением других требований), не отклоняясь от сути настоящего изобретения, определенной в следующей его формуле.

Claims (26)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ сепарации газового потока (31), содержащего метан, компоненты С2, компоненты С3 и более тяжелые углеводородные компоненты, на летучую фракцию (416) остаточного газа и относительно менее летучую фракцию (44), содержащую основную часть указанных компонентов С2, компонентов С3 и более тяжелых углеводородных компонентов либо указанных компонентов С3 и более тяжелых углеводородных компонентов, при этом:
    (a) указанный газовый поток (31) разделяют на первую (32) и вторую (33) части;
    (b) указанную первую часть потока (32) охлаждают (10);
    (c) указанную вторую часть потока (33) охлаждают (1186);
    (6) указанную охлажденную первую часть потока (32а) смешивают с указанной охлажденной второй частью потока (33а), при этом образуя поток охлажденного газа (31а), (34);
    - 9 023977 (е) указанный газовый поток (31а), (34) разделяют на первый (36) и второй (39) потоки;
    (ί) указанный первый поток (36) охлаждают (10) до практически полной его конденсации (38а), а затем расширяют (14) до более низкого давления, благодаря чему он охлаждается еще больше (38Ь);
    (д) указанный расширенный и охлажденный первый поток (38Ь) подают в качестве сырья в верхнюю часть устройства абсорбции, которое размещено внутри перерабатывающей установки (118) в секции абсорбции (118с);
    (Н) указанный второй поток (39) расширяют (15) до более низкого давления (39а) и подают в качестве сырья в нижнюю часть указанного устройства абсорбции;
    (ί) из верхней части указанного устройства абсорбции отбирают поток отгонного пара (41), который нагревают в одном или нескольких теплообменных устройствах (10), тем самым обеспечивая, по меньшей мере частичное, охлаждение на этапах (Ь) и (ί) способа по п.1, а затем указанный нагретый поток отгонного пара (41а) выводят из установки как указанную летучую фракцию остаточного газа (416);
    (ί) из нижней части указанного устройства абсорбции отбирают поток отгонного конденсата, который нагревают в устройстве тепломассообмена, размещенном в указанной перерабатывающей установке (118) в секции деметанизации (1186); тем самым обеспечивая, по меньшей мере частичное, охлаждение на этапе (с), при этом из указанного потока конденсата освобождаются более летучие компоненты, после чего указанный нагретый и очищенный от легких фракций поток отгонного конденсата выводят из перерабатывающей установки (118) как менее летучую фракцию (44);
    (к) количество и температура указанных сырьевых потоков (38Ь), (39а), направляемых в устройство абсорбции, являются достаточными для поддержания температуры в верхней части указанного устройства абсорбции, при которой из потока извлекается основная часть указанных менее летучих компонентов (44).
  2. 2. Способ по п.1, в котором:
    (a) указанную охлажденную первую часть потока (32а) смешивают с указанной охлажденной второй частью потока (33а), при этом образуя поток частично конденсированного газа (31а);
    (b) указанный поток частично конденсированного газа (31а) подают в устройство сепарации (12), где он разделяется на парообразный поток (34) и по меньшей мере один поток конденсата (35);
    (c) указанный парообразный поток (34) разделяют на указанные первый (36) и второй (39) потоки;
    (6) по меньшей мере часть (40) указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35) расширяют (17) до более низкого давлении и ее подают (40а) в качестве дополнительного сырья в нижнюю часть указанного устройства абсорбции.
  3. 3. Способ по п.2, в котором:
    (a) указанный первый поток (36) смешивают с по меньшей мере частью (37) жидкости указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35), образуя смешанный поток (38);
    (b) указанный смешанный поток (38) охлаждают (10) до практически полной его конденсации (38а), а затем расширяют (14) до более низкого давления, благодаря чему он охлаждается еще больше (38Ь);
    (c) указанный расширенный и охлажденный смешанный поток (38Ь) подают в качестве указанного сырья в верхнюю часть устройства абсорбции;
    (6) оставшуюся часть (40) указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35) расширяют (17) до более низкого давления и подают (40а) в качестве указанного дополнительного сырья в нижнюю часть указанного устройства абсорбции;
    (е) указанный поток отгонного пара (41) нагревают в одном или нескольких теплообменных устройствах (10), тем самым обеспечивая, по меньшей мере частичное, охлаждение на этапах (Ь) способов по пп.1 и 3.
  4. 4. Способ по п.1, в котором:
    (a) указанную первую часть потока (32) охлаждают (10), а затем ее расширяют (15) до указанного более низкого давления;
    (b) указанную расширенную и охлажденную первую часть потока (34а) подают в качестве указанного сырья в нижнюю часть устройства абсорбции;
    (c) указанную вторую часть потока (33) охлаждают (1186), (10) до практически полной конденсации (38а), а затем ее расширяют (14) до указанного более низкого давления, благодаря чему она охлаждается еще больше (38Ь);
    (6) указанную расширенную и охлажденную вторую часть потока (38Ь) подают в качестве указанного сырья в верхнюю часть устройства абсорбции;
    (е) из верхней части указанного устройства абсорбции отбирают поток отгонного пара (41), который нагревают в одном или нескольких теплообменных устройствах (10), тем самым обеспечивая, по меньшей мере частичное, охлаждение на этапах (а) и (с) данного способа;
    (ί) из нижней части указанного устройства абсорбции отбирают указанный поток отгонного конденсата, который нагревают в устройстве тепломассообмена, которое размещено внутри перерабатывающей установки (118) в секции деметанизации (1186), тем самым обеспечивая, по меньшей мере частичное, охлаждение на этапе (с) данного способа.
  5. 5. Способ по п.4, в котором:
    - 10 023977 (a) указанную первую часть потока (32) охлаждают (10) до частичной ее конденсации (32а);
    (b) указанную частично конденсированную (32а) первую часть потока подают в устройство сепарации (12), где она разделяется на парообразный поток (34) и по меньшей мере один поток конденсата (35);
    (c) указанный парообразный поток (34) расширяют (15) до более низкого давления и его подают в качестве указанного сырья (34а) в нижнюю часть устройства абсорбции;
    (6) по меньшей мере часть (40) указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35) расширяют до указанного более низкого давления и подают в качестве дополнительного сырья (40а) в нижнюю часть указанного устройства абсорбции.
  6. 6. Способ по п.5, в котором:
    (a) указанную вторую часть (33) потока охлаждают (1186), а затем смешивают с по меньшей мере частью (37) жидкости из указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35), образуя смешанный поток (38);
    (b) указанный смешанный поток (38) охлаждают (10) до практически полной его конденсации (38а), а затем его расширяют (14) до указанного более низкого давления, благодаря чему он охлаждается еще больше (38Ь);
    (c) указанный расширенный и охлажденный смешанный поток (38Ь) подают в качестве указанного сырья в верхнюю часть устройства абсорбции;
    (6) оставшуюся часть (40) указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35) расширяют (17) до указанного более низкого давления и подают в качестве указанного дополнительного сырья (40а) в нижнюю часть указанного устройства абсорбции;
    (е) поток отгонного пара (41) нагревают в одном или нескольких теплообменных устройствах (10), тем самым обеспечивая, по меньшей мере частичное, охлаждение на этапах (а) способа по пп.4 и 5 и на этапе (Ь) способа по данному пункту.
  7. 7. Способ по п.2 или 5, отличающийся тем, что:
    (a) указанное устройство тепломассообмена расположено в верхней и нижней зонах секции деметанизации (1186);
    (b) указанную расширенную часть указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата (40а) подают в указанную перерабатывающую установку (118), в пространство между указанными верхней и нижней зонами.
  8. 8. Способ по п.3 или 6, отличающийся тем, что:
    (a) указанное устройство тепломассообмена расположено в верхней и нижней зонах секции деметанизации (1186);
    (b) указанную расширенную оставшуюся часть указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата (40а) подают в указанную перерабатывающую установку (118), в пространство между указанными верхней и нижней зонами.
  9. 9. Способ по пп.2, 3, 5-7 или 8, отличающийся тем, что устройство сепарации размещено в указанной перерабатывающей установке (118) в сепараторной секции (118е).
  10. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что:
    (a) газосборное устройство размещено в указанной перерабатывающей установке (118) в сепараторной секции (118е);
    (b) внутри указанного газосборного устройства размещено дополнительное устройство тепломассообмена, причем указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента;
    (c) указанный охлажденный газовый поток (31а) подают в указанное газосборное устройство и направляют в указанное дополнительное устройство тепломассообмена, где он еще больше охлаждается с помощью указанного внешнего охлаждающего агента;
    (6) указанный охлажденный газовый поток (34) разделяют на первый (36) и второй (39) потоки.
  11. 11. Способ по п.4, отличающийся тем, что:
    (a) газосборное устройство размещено в указанной перерабатывающей установке (118) в сепараторной секции (118е);
    (b) внутри указанного газосборного устройства размещено дополнительное устройство тепломассообмена, причем указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента;
    (c) указанную охлажденную первую часть потока (32а) подают в указанное газосборное устройство и направляют в указанное дополнительное устройство тепломассообмена, где она еще больше охлаждается с помощью указанного внешнего охлаждающего агента;
    (6) указанную охлажденную первую часть потока (34) расширяют (15) до указанного более низкого давления, а затем ее подают в качестве указанного сырья (34а) в нижнюю часть указанного устройства абсорбции.
  12. 12. Способ по пп.2, 3, 5-8 или 9, отличающийся тем, что:
    (а) внутри устройства сепарации (12) размещено дополнительное устройство тепломассообмена, причем указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для
    - 11 023977 прохождения внешнего охлаждающего агента;
    (b) указанный парообразный поток направляют в указанное дополнительное устройство тепломассообмена, где с помощью внешнего охлаждающего агента он охлаждается до образования дополнительного конденсата;
    (c) указанный конденсат вливают в указанный по меньшей мере один из потоков конденсата (35), отделенных при сепарации.
  13. 13. Способ по пп.1-11 или 12, отличающийся тем, что в указанном устройстве тепломассообмена, размещенном в секции деметанизации (1186), имеется один или несколько каналов для внешнего теплоносителя, для дополнения нагрева, обеспечиваемого за счет сырьевого газа (33), до уровня, который достаточен для отделения более летучих компонентов от указанного потока отгонного конденсата.
  14. 14. Установка для реализации способа сепарации газового потока (31), содержащего метан, компоненты С2, компоненты С3 и более тяжелые углеводородные компоненты, на летучую фракцию остаточного газа (416) и относительно менее летучую фракцию (44), содержащую основную часть указанных компонентов С2, компонентов С3 и более тяжелых углеводородных компонентов либо указанных компонентов С3 и более тяжелых углеводородных компонентов по п.1, включающая:
    (a) первое разделительное устройство для разделения газового потока (31) на первую (32) и вторую (33) часть;
    (b) первое теплообменное устройство (10), соединенное с указанным первым разделительным устройством, предназначенное для приема и охлаждения первой части потока (32);
    (c) устройство тепломассообмена, установленное в перерабатывающей установке (118) в секции деметанизации (1186) и соединенное с указанным первым разделительным устройством, предназначенное для приема и охлаждения второй части потока (33);
    (6) смешивающее устройство, соединенное с указанным первым теплообменным устройством (10) и с указанным устройством тепломассообмена, предназначенное для смешивания охлажденных первой (32а) и второй (33а) частей потока и образования охлажденного газового потока (31а), (34);
    (е) второе разделительное устройство, соединенное с указанным смешивающим устройством, предназначенное для приема охлажденного газового потока (31а), (34) и его разделения на первый (36) и второй (39) потоки;
    (ί) второе теплообменное устройство (10), соединенное с указанным вторым разделительным устройством, предназначенное для приема первого потока (36) и его охлаждения до практически полной конденсации (38а);
    (д) первое расширительное устройство (14), соединенное с указанным вторым теплообменным устройством (10), предназначенное для приема полностью конденсированного потока (38а) и его расширения до более низкого давления (38Ь);
    (й) устройство абсорбции, размещенное в указанной перерабатывающей установке (118) в секции абсорбции (118с) и соединенное с первым расширительным устройством (14), предназначенное для приема расширенного охлажденного первого потока (38Ь) в свою верхнюю часть в качестве сырья;
    (ί) второе расширительное устройство (15), соединенное с указанным вторым разделительным устройством, предназначенное для приема второго потока (39) и его расширения до указанного пониженного давления (39а); причем указанное расширительное устройство (15) дополнительно соединено с указанным устройством абсорбции для подачи расширенного второго потока (39а) в его нижнюю часть в качестве сырья;
    (ί) паросборное устройство, размещенное в перерабатывающей установке (118) в сепараторной секции (118Ь) и соединенное с указанным устройством абсорбции, предназначенное для приема потока отгонного пара, поступающего из верхней части указанного устройства абсорбции;
    (k) указанное второе теплообменное устройство (10) дополнительно соединено с указанным паросборным устройством и предназначено для приема и нагрева указанного потока отгонного пара (41), тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (ί) способа по п.1;
    (l) указанное первое теплообменное устройство (10) дополнительно соединено со вторым теплообменным устройством (10) для приема и дальнейшего нагрева указанного потока отгонного пара (41), тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (Ь) способа по п.1, после чего указанный поток отгонного пара (41а) выводится из установки в виде указанной летучей фракции остаточного газа;
    (т) устройство сбора конденсата, размещенное в перерабатывающей установке (118) и соединенное с указанным устройством абсорбции, предназначенное для приема потока отгонного конденсата, поступающего из нижней части указанного устройства абсорбции;
    (п) указанное устройство тепломассообмена дополнительно соединено с указанным устройством сбора конденсата для приема и нагрева указанного потока отгонного конденсата, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (с) способа по п.1, при этом из потока отгонного конденсата одновременно высвобождаются более летучие компоненты, после чего указанный нагретый и освобожденный от легких фракций поток отгонного конденсата выводится из перерабатывающей установки (118) в качестве указанной относительно менее летучей фракции (44);
    - 12 023977 (о) устройство управления, предназначенное для регулирования количества и температуры указанных сырьевых потоков (38Ь), (39а), направляемых в указанное устройство абсорбции, для поддержания температуры в верхней части данного устройства абсорбции на уровне, при котором из потока извлекается основная часть указанной фракции (44) менее летучих компонентов.
  15. 15. Установка по п.14, в которой:
    (a) указанное смешивающее устройство приспособлено для приема и смешивания охлажденных первой (32а) и второй (33а) частей потока и образования частично конденсированного газового потока (31а);
    (b) устройство сепарации (12) соединено с указанным смешивающим устройством и предназначено для приема частично конденсированного газового потока (31а) и его разделения на парообразный поток (34) и по меньшей мере один поток жидкого конденсата (35);
    (c) второе разделительное устройство соединено с указанным устройством сепарации (12) и предназначено для приема указанного парообразного потока (34) и его разделения на первый (36) и второй (39) потоки;
    (6) третье расширительное устройство (17) соединено с указанным устройством сепарации (12) и предназначено для приема по меньшей мере части (40) указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35) и его расширения до указанного пониженного давления, причем указанное третье расширительное устройство (17) дополнительно соединено с указанным устройством абсорбции для подачи указанной расширенной по меньшей мере части (40а) жидкого конденсата в его нижнюю часть в качестве дополнительного сырья.
  16. 16. Установка по п.15, в которой:
    (a) дополнительное смешивающее устройство соединено с указанным вторым разделительным устройством и устройством сепарации (12) и предназначено для приема первого потока (36) и по меньшей мере части (37) указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35) и образования смешанного потока (38);
    (b) указанное второе теплообменное устройство (10) соединено с указанным дополнительным смешивающим устройством для приема смешанного потока (38) и его охлаждения до практически полной его конденсации (38а);
    (c) указанное первое расширительное устройство (14) соединено с указанным вторым теплообменным устройством (10) и предназначено для приема практически полностью конденсированного смешанного потока (38а) и его расширения до более низкого давления (38Ь);
    (6) указанное устройство абсорбции соединено с первым расширительным устройством (14) для приема расширенного охлажденного смешанного потока (38Ь) в свою верхнюю часть в качестве сырья;
    (е) указанное третье расширительное устройство (17) соединено с указанным устройством сепарации (12) для приема любой оставшейся части (40) указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35) и его расширения до указанного пониженного давления (40а), причем указанное третье расширительное устройство (17) дополнительно соединено с указанным устройством абсорбции для подачи в его нижнюю часть расширенной любой оставшейся части (40а) указанного по меньшей мере одного потока конденсата в качестве указанного дополнительного сырья;
    (Г) указанное второе теплообменное устройство (10) дополнительно соединено с указанным паросборным устройством и предназначено для приема и нагрева указанного потока отгонного пара (41), тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (Ь) способа по п.3.
  17. 17. Установка по п.14, в которой:
    (a) указанное второе теплообменное устройство (10) соединено с указанным устройством тепломассообмена и предназначено для приема охлажденной второй части потока (33 а) и дальнейшего ее охлаждения до практически полной конденсации (38а);
    (b) указанное первое расширительное устройство (14) соединено с указанным вторым теплообменным устройством (10) и предназначено для приема практически полностью конденсированной второй части потока (38а) и ее расширения при более низком давлении (38Ь);
    (c) указанное устройство абсорбции соединено с первым расширительным устройством (14) и предназначено для приема расширенной охлажденной второй части потока (38Ь) в свою верхнюю часть в качестве сырья;
    (6) указанное второе расширительное устройство (15) соединено с указанным первым теплообменным устройством (10) и предназначено для приема охлажденной первой части потока (32а) и ее расширения до указанного пониженного давления (34а), причем указанное второе расширительное устройство (15) дополнительно соединено с указанным устройством абсорбции для подачи в его нижнюю часть расширенной первой части потока (34а) в качестве сырья;
    (е) указанное второе теплообменное устройство (10) дополнительно соединено с указанным паросборным устройством и предназначено для приема и нагрева указанного потока отгонного пара (41), тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (а) способа по п.4.
  18. 18. Установка по п.17, в которой:
    (а) первое теплообменное устройство (10) приспособлено для приема указанной первой части пото- 13 023977 ка (32) и ее охлаждения до практически полной ее конденсации (32а);
    (b) устройство сепарации (12) соединено с указанным первым теплообменным устройством (10) и предназначено для приема частично конденсированной первой части потока (32а) и его разделения на парообразный поток (34) и по меньшей мере один поток жидкого конденсата (35);
    (c) второе расширительное устройство (15) соединено с указанным устройством сепарации (12) и предназначено для приема и расширения указанного парообразного потока (34) до указанного пониженного давления (34а), причем указанное второе расширительное устройство (15) дополнительно соединено с указанным устройством абсорбции для подачи в его нижнюю часть указанного расширенного парообразного потока (34а) в качестве указанного сырья;
    (б) третье расширительное устройство (17) соединено с указанным устройством сепарации (12) и предназначено для приема по меньшей мере части (40) указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35) и его расширения до указанного пониженного давления (40а), причем указанное третье расширительное устройство (17) дополнительно соединено с указанным устройством абсорбции для подачи по меньшей мере части (40а) указанного расширенного одного потока конденсата в его нижнюю часть в качестве дополнительного сырья.
  19. 19. Установка по п.18, в которой:
    (a) смешивающее устройство соединено с указанным устройством тепломассообмена и устройством сепарации (12) и предназначено для приема охлажденной указанной второй части потока (33 а) и по меньшей мере части (37) указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35) и образования смешанного потока (38);
    (b) указанное второе теплообменное устройство (10) соединено с указанным смешивающим устройством и предназначено для охлаждения смешанного потока (38) до практически полной его конденсации (38а);
    (c) указанное первое расширительное устройство (14) соединено с указанным вторым теплообменным устройством (10) для приема указанного практически полностью конденсированного смешанного потока (38а) и его расширения до более низкого давления (38Ь);
    (б) указанное устройство абсорбции соединено с первым расширительным устройством (14) и предназначено для приема расширенного охлажденного смешанного потока (38Ь) в свою верхнюю часть в качестве указанного сырья;
    (е) указанное третье расширительное устройство (17) соединено с указанным устройством сепарации (12) и предназначено для приема любой оставшейся части (40) указанного по меньшей мере одного потока конденсата (35) и ее расширения до указанного пониженного давления (40а), причем указанное третье расширительное устройство (17) дополнительно соединено с указанным устройством абсорбции для подачи в его нижнюю часть указанной расширенной по меньшей мере части (40а) указанного по меньшей мере одного потока конденсата в качестве указанного дополнительного сырья;
    (ί) указанное второе теплообменное устройство (10) дополнительно соединено с указанным паросборным устройством и предназначено для приема и нагрева указанного потока отгонного пара (41а), тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (Ь) способа по п.6.
  20. 20. Установка по п.15 или 18, отличающаяся тем, что:
    (a) указанное устройство тепломассообмена установлено в верхней и нижней зонах секции деметанизации (118б);
    (b) указанная перерабатывающая установка (118) соединена с третьим расширительным устройством (17) для приема указанной расширенной по меньшей мере части указанного по меньшей мере одного потока конденсата (40а) и направления ее в зону между указанными верхней и нижней зонами, где установлено указанное устройство тепломассообмена.
  21. 21. Установка по п.16 или 19, отличающаяся тем, что:
    (a) указанное устройство тепломассообмена установлено в верхней и нижней зонах секции деметанизации (118б);
    (b) указанная перерабатывающая установка соединена с третьим расширительным устройством (17) для приема любой оставшейся части указанного по меньшей мере одного расширенного потока конденсата (40а) и направления ее в зону между указанными верхней и нижней зонами, где установлено указанное устройство тепломассообмена.
  22. 22. Установка по пп.15, 16, 18-20 или 21, отличающаяся тем, что устройство сепарации размещено в указанной перерабатывающей установке (118) в сепараторной секции (118е).
  23. 23. Установка по п.14, отличающаяся тем, что:
    (a) газосборное устройство размещено в указанной перерабатывающей установке (118) в сепараторной секции (118е);
    (b) внутри указанного газосборного устройства размещено дополнительное устройство тепломассообмена, причем указанное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента;
    (c) указанное газосборное устройство соединено с указанным смешивающим устройством для приема охлажденного газового потока (31а) и его направления в указанное дополнительное устройство теп- 14 023977 ломассообмена для дальнейшего охлаждения с помощью указанного внешнего охлаждающего агента;
    (ά) указанное второе разделительное устройство соединено с указанным газосборным устройством для приема охлажденного газового потока (34) и его разделения на первый (36) и второй (39) потоки.
  24. 24. Установка по п.17, отличающаяся тем, что:
    (a) газосборное устройство размещено в указанной перерабатывающей установке (118) в сепараторной секции (118е), (b) внутри указанного газосборного устройства размещено дополнительное устройство тепломассообмена, причем указанное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента;
    (c) указанное газосборное устройство соединено с первым теплообменным устройством (10) для приема охлажденной первой части потока (32а) и ее направления в указанное дополнительное устройство тепломассообмена для дальнейшего охлаждения с помощью внешнего охлаждающего агента;
    (ά) второе расширительное устройство (15) соединено с указанным газосборным устройством для приема указанной дополнительно охлажденной первой части потока (34) и ее расширения до указанного пониженного давления (34а), причем указанное второе расширительное устройство (15) дополнительно соединено с указанным устройством абсорбции для подачи в его нижнюю часть указанной расширенной и дополнительно охлажденной первой части потока (34а) в качестве указанного сырья.
  25. 25. Установка по пп.15, 16, 18-21 или 22, отличающаяся тем, что внутри устройства сепарации (12) размещено дополнительное устройство тепломассообмена, причем указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента, обеспечивающего охлаждение указанного парообразного потока до образования дополнительного конденсата при прохождении через указанное дополнительное устройство тепломассообмена; и вливание указанного конденсата в указанный по меньшей мере один поток конденсата (35), отделенный при сепарации.
  26. 26. Установка по пп.14-24 или 25, отличающаяся тем, что в указанном устройстве тепломассообмена, размещенном в секции деметанизации (118ά), имеется один или несколько каналов для внешнего теплоносителя, для дополнения нагрева, обеспечиваемого за счет указанной второй части потока (33) до уровня, который достаточен для отделения более летучих компонентов от указанного потока отгонного конденсата.
EA201200008A 2010-03-31 2011-03-17 Переработка углеводородного газа EA023977B1 (ru)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/750,862 US8881549B2 (en) 2009-02-17 2010-03-31 Hydrocarbon gas processing
PCT/US2010/029331 WO2010144172A1 (en) 2009-06-11 2010-03-31 Hydrocarbon gas processing
PCT/US2010/033374 WO2010144186A1 (en) 2009-06-11 2010-05-03 Hydrocarbon gas processing
US12/772,472 US9933207B2 (en) 2009-02-17 2010-05-03 Hydrocarbon gas processing
US12/781,259 US9939195B2 (en) 2009-02-17 2010-05-17 Hydrocarbon gas processing including a single equipment item processing assembly
PCT/US2010/035121 WO2010144217A1 (en) 2009-06-11 2010-05-17 Hydrocarbon gas processing
US13/048,315 US9052136B2 (en) 2010-03-31 2011-03-15 Hydrocarbon gas processing
PCT/US2011/028872 WO2011123253A1 (en) 2010-03-31 2011-03-17 Hydrocarbon gas processing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201200008A1 EA201200008A1 (ru) 2013-03-29
EA023977B1 true EA023977B1 (ru) 2016-08-31

Family

ID=56291220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201200008A EA023977B1 (ru) 2010-03-31 2011-03-17 Переработка углеводородного газа

Country Status (9)

Country Link
JP (1) JP5798180B2 (ru)
CN (1) CN102510987B (ru)
AU (1) AU2011233648B2 (ru)
BR (1) BRPI1105257B1 (ru)
CA (1) CA2764737C (ru)
CO (1) CO6480967A2 (ru)
EA (1) EA023977B1 (ru)
TN (1) TN2012000333A1 (ru)
WO (1) WO2011123253A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11543180B2 (en) * 2017-06-01 2023-01-03 Uop Llc Hydrocarbon gas processing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5890377A (en) * 1997-11-04 1999-04-06 Abb Randall Corporation Hydrocarbon gas separation process
US6361582B1 (en) * 2000-05-19 2002-03-26 Membrane Technology And Research, Inc. Gas separation using C3+ hydrocarbon-resistant membranes
US6565626B1 (en) * 2001-12-28 2003-05-20 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas separation using nitrogen-selective membranes
US20080000265A1 (en) * 2006-06-02 2008-01-03 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied Natural Gas Processing

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5568737A (en) * 1994-11-10 1996-10-29 Elcor Corporation Hydrocarbon gas processing
US6889523B2 (en) * 2003-03-07 2005-05-10 Elkcorp LNG production in cryogenic natural gas processing plants
US7159417B2 (en) * 2004-03-18 2007-01-09 Abb Lummus Global, Inc. Hydrocarbon recovery process utilizing enhanced reflux streams
MXPA06011644A (es) * 2004-04-26 2007-01-23 Ortloff Engineers Ltd Licuefaccion de gas natural.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5890377A (en) * 1997-11-04 1999-04-06 Abb Randall Corporation Hydrocarbon gas separation process
US6361582B1 (en) * 2000-05-19 2002-03-26 Membrane Technology And Research, Inc. Gas separation using C3+ hydrocarbon-resistant membranes
US6565626B1 (en) * 2001-12-28 2003-05-20 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas separation using nitrogen-selective membranes
US20080000265A1 (en) * 2006-06-02 2008-01-03 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied Natural Gas Processing

Also Published As

Publication number Publication date
AU2011233648A2 (en) 2012-03-01
AU2011233648A1 (en) 2012-02-02
CA2764737A1 (en) 2011-10-06
CA2764737C (en) 2016-10-11
AU2011233648A8 (en) 2012-06-14
EA201200008A1 (ru) 2013-03-29
JP2013527414A (ja) 2013-06-27
CN102510987A (zh) 2012-06-20
BRPI1105257B1 (pt) 2021-01-26
WO2011123253A8 (en) 2012-03-08
AU2011233648B2 (en) 2016-01-07
JP5798180B2 (ja) 2015-10-21
WO2011123253A1 (en) 2011-10-06
TN2012000333A1 (en) 2013-12-12
CN102510987B (zh) 2015-05-13
BRPI1105257A2 (pt) 2016-05-03
CO6480967A2 (es) 2012-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2752291C (en) Hydrocarbon gas processing
EA022763B1 (ru) Переработка углеводородного газа
EA022661B1 (ru) Переработка углеводородного газа
EA024494B1 (ru) Способ сепарации газового потока
EA023957B1 (ru) Переработка углеводородного газа
EA023919B1 (ru) Переработка углеводородного газа
KR101680922B1 (ko) 탄화수소 가스 처리 방법
KR101758394B1 (ko) 탄화수소 가스 처리 방법
EA023977B1 (ru) Переработка углеводородного газа
EA027815B1 (ru) Переработка углеводородного газа
KR101676069B1 (ko) 탄화수소 가스 처리 방법
AU2011233590B2 (en) Hydrocarbon gas processing
KR101758395B1 (ko) 탄화수소 가스 처리 방법
KR20120139655A (ko) 탄화수소 가스 처리 방법
EP2553368A1 (en) Hydrocarbon gas processing

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 KG MD TJ

PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment