EA035004B1 - Reflux of demethanization columns - Google Patents
Reflux of demethanization columns Download PDFInfo
- Publication number
- EA035004B1 EA035004B1 EA201891032A EA201891032A EA035004B1 EA 035004 B1 EA035004 B1 EA 035004B1 EA 201891032 A EA201891032 A EA 201891032A EA 201891032 A EA201891032 A EA 201891032A EA 035004 B1 EA035004 B1 EA 035004B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- distillation column
- methane
- stream
- column
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
- F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0233—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
- F25J3/028—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases
- F25J3/029—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases of helium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual 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
- F25J2200/30—Processes or apparatus using separation by rectification using a side column in a single pressure column system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/76—Refluxing the column with condensed overhead gas being cycled in a quasi-closed loop refrigeration cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/78—Refluxing the column with a liquid stream originating from an upstream or downstream fractionator column
-
- 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
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
-
- 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
- F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- 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.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу разделения компонентов смеси газов, содержащей метан, азот и углеводороды, более тяжелые, чем метан.The present invention relates to a method for separating components of a mixture of gases containing methane, nitrogen and hydrocarbons heavier than methane.
Следовательно, настоящее изобретение применяется к способам деазотирования природного газа с извлечением гелия или без него.Therefore, the present invention is applied to methods for de-nitriding natural gas with or without helium recovery.
Природный газ востребован для применения в качестве топлива, предназначенного к использованию для обогрева зданий, для обеспечения тепла для промышленных способов получения электроэнергии, для применения в качестве сырья для различных синтетических способов получения олефинов, полимеров и т.п.Natural gas is in demand for use as a fuel intended for use in heating buildings, for providing heat for industrial methods of generating electricity, for use as a raw material for various synthetic methods for producing olefins, polymers, etc.
Природный газ находится во многих месторождениях, удаленных от пользователей природного газа. Природный газ обычно состоит из метана (С1), этана (С2) и более тяжелых соединений, таких как углеводороды, содержащие по меньшей мере три атома углерода, такие как пропан, бутан и т.д. (С3+). Часто может быть выгодно отделять соединения С2 и С3+ от природного газа, чтобы продавать их в качестве отдельных побочных продуктов.Natural gas is found in many fields remote from natural gas users. Natural gas usually consists of methane (C1), ethane (C2) and heavier compounds, such as hydrocarbons containing at least three carbon atoms, such as propane, butane, etc. (C3 +). It can often be beneficial to separate C2 and C3 + compounds from natural gas in order to sell them as separate by-products.
Это объясняется тем, что их ценность обычно выше, чем у самого природного газа, поскольку их можно применять непосредственно для химических способов (например, изготовление этилена из этана), в качестве топлив (С3/С4 является традиционным топливом, известным как СУГ (LPG)), или для многих других областей применения.This is because their value is usually higher than that of natural gas itself, since they can be used directly for chemical methods (for example, the manufacture of ethylene from ethane), as fuels (C3 / C4 is a traditional fuel known as LPG) ), or for many other applications.
Другим компонентом, часто присутствующим в природном газе, является азот. Присутствие азота в природном газе может вызывать затруднения в соблюдении требований к природному газу (как правило, требуемого значения минимальной низшей теплоты сгорания). Еще более правильным является удаление углеводородов, более тяжелых, чем метан (С2 и С3+), поскольку они имеют более высокое значение низшей теплоты сгорания, чем метан, поэтому при их удалении значение низшей теплоты сгорания, таким образом, снижается, и затем его может быть необходимо увеличивать путем отделения азота.Another component often found in natural gas is nitrogen. The presence of nitrogen in natural gas can cause difficulties in meeting the requirements for natural gas (usually the required minimum net calorific value). Even more correct is the removal of hydrocarbons heavier than methane (C2 and C3 +), since they have a higher value of lower calorific value than methane, so when they are removed, the value of lower calorific value decreases, and then it can be must be increased by nitrogen separation.
Следовательно, прилагались определенные усилия для создания средств для удаления азота, присутствующего в природном газе.Therefore, some efforts have been made to create means for removing nitrogen present in natural gas.
Эксплуатируемые залежи природного газа содержат все увеличивающиеся количества азота. Это, в частности, объясняется выработкой и увеличением дефицита месторождений, достаточно богатых, чтобы перед выведением газа на рынок не требовалась обработка для обогащения.The exploited natural gas deposits contain increasing amounts of nitrogen. This, in particular, is explained by the development and increase in the deficit of deposits rich enough so that processing for enrichment is not required before the gas is brought to the market.
Эти источники природного газа часто также содержат гелий. Последний можно вводить в коммерческое потребление путем проведения предварительного концентрирования перед конечной обработкой и сжижением.These natural gas sources often also contain helium. The latter can be introduced into commercial consumption by pre-concentration before final processing and liquefaction.
Нетрадиционные ресурсы, такие как сланцевые газы, также имеют ту же проблему: чтобы сделать их реализуемыми на рынке, может оказаться необходимым увеличение значения их теплоты сгорания путем обработки, заключающейся в деазотировании газа.Non-traditional resources, such as shale gases, also have the same problem: in order to make them marketable, it may be necessary to increase the value of their calorific value through processing consisting in gas de-nitration.
Наиболее широко используемым способом разделения азота и углеводородов, более тяжелых, чем метан, является криогенное разделение. Способ криогенного отделения азота, более конкретно способ с использованием двойной колонны, описан в заявке на патент US-A-4778498.The most widely used method for the separation of nitrogen and hydrocarbons heavier than methane is cryogenic separation. A cryogenic nitrogen separation method, more specifically a double column method, is described in US-A-4,778,498.
На установках для деазотирования природного газа обычно осуществляют обработку газов, поступающих непосредственно из скважин при высоком давлении. После деазотирования обработанный газ должен быть возвращен в сеть, часто под давлением, близким к давлению на входе.Natural gas de-nitriding plants typically process gases coming directly from wells at high pressure. After de-nitriding, the treated gas must be returned to the network, often under pressure close to the inlet pressure.
При эксплуатации залежей природного газа может быть предусмотрено множество стадий. Сравнительно общепринятой стадией после сушки и удаления примесей является отделение жидкостей, связанных с природным газом (NGL).When exploiting natural gas deposits, many stages can be envisaged. A relatively common step after drying and removing impurities is the separation of liquids associated with natural gas (NGL).
У этой стадии может быть множество преимуществ, но часто они заключаются во вводе в коммерческое использование различных тяжелых углеводородных продуктов, содержащих по меньшей мере два атома углерода (соединений С2, C3 и т.д.), которые обычно продаются значительно дороже, чем продукт природного газа.This stage can have many advantages, but often they include the commercialization of various heavy hydrocarbon products containing at least two carbon atoms (compounds C2, C3, etc.), which are usually sold significantly more expensive than the natural product gas.
Если природный газ содержит азот, существует риск снова получить природный газ со слишком низким значением теплоты сгорания вследствие полученного низкого содержания соединений С2, C3 и т.д. Поэтому обычно существует необходимость затем отделять азот от этого газа, чтобы сделать его пригодным для продажи.If natural gas contains nitrogen, there is a risk of producing natural gas with too low a calorific value due to the resulting low content of compounds C2, C3, etc. Therefore, there is usually a need then to separate nitrogen from this gas to make it suitable for sale.
Общепринятое решение состоит в борьбе с двумя проблемами независимо.A common solution is to deal with two problems independently.
На первой установке осуществляют отделение NGL (далее обозначается как установка NGL), тогда как на второй установке осуществляют отделение азота от природного газа (далее обозначается как NRU). Преимуществом этого решения является эксплуатационная гибкость.In the first unit, NGL is separated (hereinafter referred to as the NGL unit), while in the second unit, nitrogen is separated from natural gas (hereinafter referred to as NRU). The advantage of this solution is operational flexibility.
Например, если установка NRU включает цикл охлаждения, связанные с этим устройства имеют ограниченную надежность, и сбой в работе компрессора цикла приведет к отключению NRU, но не приведет при этом к отключению NGL.For example, if the NRU installation includes a cooling cycle, the associated devices have limited reliability, and a failure in the compressor of the cycle will disable the NRU, but will not disable the NGL.
К сожалению, это отключение не сможет быть длительным, поскольку тогда будет необходимо сжигать продукцию (вследствие ее чрезмерно низкого значения теплоты сгорания).Unfortunately, this shutdown cannot be long, because then it will be necessary to burn products (due to its excessively low value of calorific value).
Кроме того, данная схема ограничена в отношении эффективности.In addition, this scheme is limited in terms of efficiency.
При обработке в установке для отделения NGL значительную часть (обычно более 10%) подаваемо- 1 035004 го газа конденсируют. Во время данного конденсирования метан конденсируют с более тяжелыми углеводородами (соединениями С2+ и/или C3+).When processed in an NGL separation unit, a significant portion (usually more than 10%) of the supplied 1,035,004 gas is condensed. During this condensation, methane is condensed with heavier hydrocarbons (compounds C2 + and / or C3 +).
Затем обычно необходимо применение колонны под названием деметанизатор для повторного выпаривания метана, и чтобы метан не был потерян в продуктах С2+ и/или C3+. Если присутствует азот, он, с другой стороны, будет конденсирован в очень незначительном количестве и преимущественно снова перейдет в газообразную фазу, которую подают в колонну для деметанирования.Then, it is usually necessary to use a column called a demethanizer to re-evaporate the methane so that methane is not lost in the C2 + and / or C3 + products. If nitrogen is present, it will, on the other hand, be condensed in very small amounts and will predominantly revert to the gaseous phase, which is fed to the demethanation column.
Таким образом, авторы настоящего изобретения разработали решение, которое позволяет решить указанные выше проблемы и при этом оптимизирует затраты энергии, такие как, например, связанные с потреблением электроэнергии при осуществлении данных способов.Thus, the authors of the present invention have developed a solution that allows to solve the above problems and at the same time optimizes energy costs, such as, for example, associated with the consumption of electricity in the implementation of these methods.
Объектом настоящего изобретения является способ разделения компонентов подлежащей обработке смеси газов, содержащей метан, азот и по меньшей мере один углеводород, содержащий по меньшей мере два атома углерода, или смесь таких углеводородов, включающий следующие стадии:An object of the present invention is a method for separating components of a gas mixture to be processed containing methane, nitrogen and at least one hydrocarbon containing at least two carbon atoms, or a mixture of such hydrocarbons, comprising the following steps:
a) введение подлежащей обработке смеси газов в первую ректификационную колонну с получением в кубе колонны первого жидкого потока, обогащенного углеводородом, содержащим по меньшей мере два атома углерода, и в верхней части колонны первого обогащенного метаном потока газов;a) introducing the gas mixture to be treated into the first distillation column to obtain in the cube of the column a first liquid stream enriched in at least two carbon atoms and in the upper part of the column of the first methane-enriched gas stream;
b) введение указанного первого жидкого потока, обогащенного углеводородом, содержащим по меньшей мере два атома углерода, полученного на стадии а), во вторую ректификационную колонну с получением в верхней части данной колонны второго потока газов с высоким содержанием метана и в кубе данной колонны второго жидкого потока, содержащего по меньшей мере 85 мол.% углеводородов, содержащих по меньшей мере два атома углерода, изначально присутствующих в подлежащей обработке смеси;b) introducing said first liquid stream enriched in a hydrocarbon containing at least two carbon atoms obtained in step a) into a second distillation column to obtain a second gas stream with a high methane content in the upper part of the column and in the cube of the second liquid column a stream containing at least 85 mol% of hydrocarbons containing at least two carbon atoms initially present in the mixture to be treated;
характеризующийся тем, что часть второго потока газов с высоким содержанием метана, полученного на стадии b), на выходе из верхней части второй ректификационной колонны сжимают до значения давления, превышающего на 1 бар значение давления во второй ректификационной колонне, и затем конденсируют для введения одной части в верхнюю часть первой ректификационной колонны и другой части в верхнюю часть второй ректификационной колонны для обеспечения возврата флегмы в указанных ректификационных колоннах.characterized in that part of the second gas stream with a high methane content obtained in stage b) is compressed at the outlet of the upper part of the second distillation column to a pressure value exceeding 1 bar the pressure in the second distillation column, and then condensed to introduce one part in the upper part of the first distillation column and another part in the upper part of the second distillation column to ensure the return of reflux in these distillation columns.
Более конкретно объект настоящего изобретения относится к следующему.More specifically, an object of the present invention relates to the following.
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что понижают давление части второго потока газов в турбине до значения давления, которое по меньшей мере на 1 бар ниже, чем значение давления в ректификационной колонне.The method defined above, which is characterized in that the pressure of part of the second gas stream in the turbine is reduced to a pressure value that is at least 1 bar lower than the pressure value in the distillation column.
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что содержание азота в указанном втором потоке газов по меньшей мере в 1,5 раза меньше, чем содержание азота в первом потоке газов.The method defined above, which is characterized in that the nitrogen content in the specified second gas stream is at least 1.5 times less than the nitrogen content in the first gas stream.
Способ, определенный выше, дополнительно включающий стадию с): введение указанного первого обогащенного метаном потока газов, полученного на стадии а), в установку для деазотирования для отделения азота от остальных компонентов данного потока газов.The method defined above, further comprising step c): introducing said first methane-enriched gas stream obtained in stage a) into a de-nitration unit to separate nitrogen from the remaining components of this gas stream.
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что второй поток газов, полученный на стадии b), не обрабатывают в установке для деазотирования.The method defined above, which is characterized in that the second gas stream obtained in stage b) is not processed in a de-nitriding apparatus.
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что от 5 до 30 мол.% метана, который изначально присутствует в подлежащей обработке смеси газов, входит в состав первого жидкого потока, обогащенного углеводородом, содержащим по меньшей мере два атома углерода, полученного на стадии а).The method defined above, which is characterized in that from 5 to 30 mol% of methane, which is initially present in the gas mixture to be treated, is included in the first liquid stream enriched in hydrocarbon containing at least two carbon atoms obtained in stage a )
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что от 10 до 20 мол.% метана, который изначально присутствует в подлежащей обработке смеси газов, входит в состав первого жидкого потока, обогащенного углеводородом, содержащим по меньшей мере два атома углерода, полученного на стадии а).The method defined above, which is characterized in that from 10 to 20 mol% of methane, which is initially present in the gas mixture to be treated, is included in the first liquid stream enriched in hydrocarbon containing at least two carbon atoms obtained in stage a )
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что перед стадией а) он включает следующие стадии:The method defined above, which is characterized in that before stage a) it includes the following stages:
по меньшей мере, частичная конденсация указанной подлежащей обработке смеси газов с получением двухфазной смеси;at least partial condensation of the gas mixture to be treated to form a two-phase mixture;
нагнетание паровой фазы указанной двухфазной смеси в указанную первую ректификационную колонну;injecting a vapor phase of said biphasic mixture into said first distillation column;
нагнетание жидкой фазы указанной двухфазной смеси в указанную вторую ректификационную колонну.injecting a liquid phase of said biphasic mixture into said second distillation column.
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что поток газов, который извлекают из первой ректификационной колонны на стадии а), содержит не более половины от количества углеводородов, содержащих более двух атомов углерода, присутствующих в подаваемом газе.The method defined above, which is characterized in that the gas stream that is extracted from the first distillation column in stage a) contains not more than half of the amount of hydrocarbons containing more than two carbon atoms present in the feed gas.
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что жидкость, которую извлекают из указанной первой ректификационная колонны на стадии а), содержит по меньшей мере 90 мол.% углеводородов, содержащих по меньшей мере два атома углерода, и при этом он предпочтительно содержит по меньшей мере 95%.The method defined above, characterized in that the liquid that is extracted from the specified first distillation column in stage a) contains at least 90 mol.% Hydrocarbons containing at least two carbon atoms, and it preferably contains at least least 95%.
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что указанная подлежащая обработке смесь газов содержит 70 мол.% метана, по меньшей мере 4 мол.% азота и 2 мол.% углеводородов, содер- 2 035004 жащих по меньшей мере два атома углерода.The method as defined above, characterized in that said gas mixture to be treated contains 70 mol% of methane, at least 4 mol% of nitrogen and 2 mol% of hydrocarbons containing at least two carbon atoms.
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что во время стадии b) жидкий поток, обогащенный углеводородом, содержащим по меньшей мере два атома углерода, полученный на стадииThe method defined above, which is characterized in that during stage b) a liquid stream enriched in a hydrocarbon containing at least two carbon atoms obtained in stage
а), вводят в указанную вторую ректификационную колонну на теоретическую ступень ниже верхней части данной указанной второй колонны.a), introduced into the specified second distillation column at a theoretical stage below the upper part of this specified second column.
Способ, определенный выше, который характеризуется тем, что указанный поток газов, полученный на стадии b), извлекают непосредственно из указанной второй ректификационной колонны при давлении выше 20 бар абс., и при этом он содержит 95 мол.% метана.The method defined above, which is characterized in that the gas stream obtained in stage b) is extracted directly from the specified second distillation column at a pressure above 20 bar abs., And while it contains 95 mol.% Methane.
Таким образом, способ, который представляет собой объект настоящего изобретения, делает возможным то преимущество, что только газ, который подают в колонну для метанирования, содержит азот в значительном количестве.Thus, the method that is the object of the present invention makes it possible that only the gas which is fed to the methanation column contains a significant amount of nitrogen.
Это вызвано тем, что предложенное решение по сравнению со способами, известными из уровня техники, заключается в разделении стандартно используемой колонны для деметанирования на две, при этом в одной (другими словами, в первой ректификационной колонне) получают продукт природного газа с низким содержанием С2+ и высоким содержанием азота и в другой (другими словами, во второй ректификационной колонне) содержится продукт природного газа с низким содержанием С2+ и деазотированный.This is because the proposed solution, compared with methods known from the prior art, consists in dividing the standardly used column for demethanation into two, while in one (in other words, in the first distillation column) a natural gas product with a low content of C2 + and high nitrogen content and in another (in other words, in the second distillation column) contains a natural gas product with a low content of C2 + and de-nitrated.
Способ по настоящему изобретению обеспечивает возможность выделения неочищенного газа с высоким содержанием С2+ и азота (обычно по меньшей мере 1% С2+ и по меньшей мере 2% азота). В соответствии с конкретным вариантом осуществления способ в соответствии с настоящим изобретением обычно включает следующие стадии.The method of the present invention allows the release of a crude gas with a high content of C2 + and nitrogen (usually at least 1% C2 + and at least 2% nitrogen). In accordance with a specific embodiment, the method in accordance with the present invention typically includes the following steps.
Предварительная обработка подлежащего обработке неочищенного газа (например, отделение воды, СО2, метанола и тяжелых углеводородов).Pre-treatment of the untreated gas to be treated (e.g., separation of water, CO 2 , methanol and heavy hydrocarbons).
Охлаждение неочищенного газа до первой температуры ниже окружающей среды (обычно от -30 до -70°С) с возможностью получения охлажденного двухфазного потока.Cooling the crude gas to a first temperature below ambient (usually from -30 to -70 ° C) with the possibility of obtaining a cooled two-phase stream.
Разделение охлажденного двухфазного потока на первый газ и первую жидкость.Separation of the cooled two-phase stream into a first gas and a first liquid.
Понижение давления по меньшей мере части первой жидкости для ее нагнетания в нижнюю колонну для деметанирования, названную выше второй ректификационной колонной. В качестве альтернативы поток газов, содержащий меньше азота, чем исходный подлежащий обработке поток газов, отводят на уровне ниже верхней части первой колонны для деметанирования для нагнетания в нижнюю колонну для деметанирования, названную выше второй ректификационной колонной.Pressure reduction of at least a portion of the first liquid to be pumped into the lower demethanation column, referred to above as the second distillation column. Alternatively, a gas stream containing less nitrogen than the original gas stream to be treated is diverted below the top of the first demethanation column for injection into the lower demethanation column, referred to above as the second distillation column.
Понижение давления по меньшей мере части газа в турбине и его введение после понижения давления в куб верхней колонны для деметанирования, названной выше первой ректификационной колонной.Decreasing the pressure of at least a portion of the gas in the turbine and introducing it after decreasing the pressure into the cube of the upper demethanation column, referred to above as the first distillation column.
Конденсирование по меньшей мере части газа с его применением в качестве обратного потока в верхней колонне для деметанирования.Condensation of at least a portion of the gas with its use as a reverse flow in the upper demethanation column.
Введение жидкости из верхней колонны для деметанирования в нижнюю колонну для деметанирования по меньшей мере на одну теоретическую ступень ниже верхней части колонны.The introduction of fluid from the upper column for demethanation in the lower column for demethanation at least one theoretical stage below the upper part of the column.
Получение в верхней части верхней колонны для деметанирования газа с низким содержанием С2+ и высоким содержанием азота (более высоким, чем в неочищенном газе).Obtaining in the upper part of the upper column for demethanation of gas with a low content of C2 + and a high nitrogen content (higher than in untreated gas).
Получение в верхней части нижней колонны для деметанирования газа с низким содержанием С2+ и низким содержанием азота (обычно содержащего по меньшей мере в два раза меньше азота по сравнению с газом в верхней части верхней колонны и ниже четверти содержания азота по сравнению с содержанием азота в верхней части верхней колонны).Obtaining in the upper part of the lower column for demethanation of gas with a low content of C2 + and a low nitrogen content (usually containing at least two times less nitrogen compared to the gas in the upper part of the upper column and below a quarter of the nitrogen content compared to the nitrogen content in the upper top column).
Это также обеспечивает возможность значительного упрощения обработки листового металла колонн для деметанирования, стандартно применяемых в способах, известных из уровня техники.This also provides the possibility of significantly simplifying the processing of sheet metal columns for demethanation, standardly used in the methods known from the prior art.
Это вызвано тем, что обычно верхняя часть колонны гораздо шире, чем куб колонны, что накладывает механические ограничения и, таким образом, приводит к дополнительным затратам. Разделение колонн обеспечивает возможность устранения данного ограничения.This is because the top of the column is usually much wider than the cube of the column, which imposes mechanical limitations and, thus, leads to additional costs. Separation of columns provides an opportunity to eliminate this limitation.
Для истощения верхней части нижней колонны для деметанирования обеспечивают дополнительный возврат флегмы. Данный возврат флегмы должен при возможности характеризоваться очень низким содержанием азота. Возможно несколько способов обеспечения данного возврата флегмы.For depletion of the upper part of the lower column for demethanation provide an additional return of reflux. This reflux should, if possible, be characterized by a very low nitrogen content. There are several ways to ensure this return phlegm.
Применение специального конденсатора, например с жидким метаном, при давлении более низком, чем в верхней части колонны. Данный жидкий метан можно получать посредством части процесса ниже по потоку (NRU).The use of a special condenser, for example with liquid methane, at a pressure lower than in the upper part of the column. This liquid methane can be obtained through part of the process downstream (NRU).
Применение повторно сжатого и повторно конденсированного газа из нижней колонны для деметанирования.The use of re-compressed and re-condensed gas from the bottom column for demethanation.
Изобретение будет описано более подробно со ссылкой на чертеж, иллюстрирующий способ по настоящему изобретению.The invention will be described in more detail with reference to the drawing, illustrating the method of the present invention.
На чертеже поток 1 природного газа, прошедшего предварительную обработку (обычно подвергнутого отделению части по меньшей мере одного из следующих компонентов: воды, СО2, метанола, соединений серы, очень тяжелых углеводородов, другими словами, имеющих более шести или семи атомов углерода, например, таких как соединения С8+), содержащего по меньшей мере 30 мол.% метана, поIn the drawing, pre-treated natural gas stream 1 (typically subjected to separation of at least one of the following components: water, CO 2 , methanol, sulfur compounds, very heavy hydrocarbons, in other words, having more than six or seven carbon atoms, for example, such as compounds C8 +) containing at least 30 mol.% methane, according
- 3 035004 меньшей мере 0,1 мол.% углеводородов тяжелее метана (другими словами, содержащих по меньшей мере два атома углерода) и от по меньшей мере 4 до 50 мол.%, или даже 80 мол.% азота вводят в систему 2 с обеспечением возможности, по меньшей мере, частичной конденсации указанного потока 1.- 3 035004 at least 0.1 mol.% Of hydrocarbons heavier than methane (in other words, containing at least two carbon atoms) and from at least 4 to 50 mol.%, Or even 80 mol.% Of nitrogen are introduced into the system 2 s enabling at least partial condensation of said stream 1.
Давление данного потока 1 составляет от 20 до 100 бар абс. (как правило, от 30 до 70 бар абс.), и температура является близкой к температуре окружающей среды, например от 0 до 60°С.The pressure of this stream 1 is from 20 to 100 bar abs. (typically from 30 to 70 bar abs.), and the temperature is close to ambient temperature, for example from 0 to 60 ° C.
Система 2 представляет собой, например, теплообменник. Смесь 3, выходящая из этой системы 2, находится в двухфазном (газ и жидкость) состоянии. Данную смесь 3 вводят в сепаратор 4 фаз.System 2 is, for example, a heat exchanger. Mixture 3 emerging from this system 2 is in a two-phase (gas and liquid) state. This mixture 3 is introduced into the separator 4 phases.
Рабочее давление составляет от 20 до 100 бар абс., как правило, от 30 до 70 бар абс. Температура данного сепаратора составляет от -100 до 0°С, как правило от -80 до -20°С.The operating pressure is from 20 to 100 bar abs., Usually from 30 to 70 bar abs. The temperature of this separator is from -100 to 0 ° C, usually from -80 to -20 ° C.
По меньшей мере в части 8' газообразной фазы 8, полученной из сепаратора 4, понижают давление с помощью турбины 9. Поток, получаемый из турбины 9, вводят в первую ректификационную колонну 7 на ступень 10, расположенную в нижней части указанной колонны 7.In at least a portion 8 ′ of the gaseous phase 8 obtained from the separator 4, the pressure is reduced by means of a turbine 9. The stream obtained from the turbine 9 is introduced into the first distillation column 7 to a stage 10 located in the lower part of the said column 7.
В жидкой фазе 5, полученной из сепаратора 4, понижают давление с помощью клапана 6 и затем при давлении от 10 до 40 бар абс. и температуре, например, от -110 до -30°С нагнетают ее в указанную колонну 7' для деметанирования, далее также названную второй ректификационной колонной Жидкую фазу 5 вводят на теоретическую ступень 10' ниже верхней части указанной колонны 7'.In the liquid phase 5 obtained from the separator 4, the pressure is reduced by means of valve 6 and then at a pressure of 10 to 40 bar abs. and a temperature, for example, from -110 to -30 ° C, is pumped into said demethanation column 7 ′, hereinafter also referred to as the second distillation column. The liquid phase 5 is introduced to the theoretical stage 10 ′ below the upper part of said column 7 ′.
Жидкий поток 12 углеводородов тяжелее метана извлекают в самой нижней части 16 (в кубе) колонны 7'.A liquid stream of hydrocarbons 12 heavier than methane is recovered in the lowest part 16 (in the cube) of the column 7 '.
Ребойлер 11 размещают на уровне, который обеспечивает возможность повторного кипячения кубовой жидкости из колонны 7' для повторного нагрева части жидкости из указанной колонны с целью регулирования максимального предела метана, содержащегося в потоке 12 тяжелых углеводородов.The reboiler 11 is placed at a level that allows the boiling of the bottled liquid from the column 7 'to reheat part of the liquid from the specified column in order to control the maximum limit of methane contained in the heavy hydrocarbon stream 12.
По меньшей мере 50 мол.% (как правило, по меньшей мере 85 мол.%) тяжелых углеводородов, присутствующих в подлежащей обработке смеси 1 газов, извлекаются в данном потоке 12. Предпочтительно извлекается по меньшей мере 90%.At least 50 mol% (typically at least 85 mol%) of the heavy hydrocarbons present in the gas mixture 1 to be treated are recovered in this stream 12. Preferably, at least 90% is recovered.
Предпочтительно жидкий поток 12 углеводородов не содержит более 1 мол.% метана.Preferably, the liquid hydrocarbon stream 12 does not contain more than 1 mol.% Methane.
Для повторного нагрева нижней части колонны 7' (нижняя часть = ниже ввода жидкости, выходящей из сепаратора 4) может быть установлен теплообменник 13. В данный теплообменник подают подаваемый поток 1 газов. Данное повторное нагревание улучшает равновесие между поиском максимального выхода и чистоты выходящего потока из второй ректификационной колонны 7' для деметанирования.To reheat the bottom of the column 7 '(bottom = below the liquid inlet from the separator 4), a heat exchanger 13 can be installed. A gas feed stream 1 is supplied to this heat exchanger. This reheating improves the balance between finding the maximum yield and the purity of the effluent from the second distillation column 7 ′ for demethanation.
В верхней части 14 первой ректификационной колонны 7 (верхняя часть = самый верхний выход колонны) извлекают обогащенный метаном поток 15 газов, как правило, содержащий менее 0,5 мол.% углеводородов, содержащих более двух атомов углерода (содержащий не более половины от количества тяжелых углеводородов, содержащих более 2 атомов углерода, присутствующих в подаваемом газе). Температура потока 15 газов составляет менее -80°С.In the upper part 14 of the first distillation column 7 (upper part = the highest outlet of the column) a methane-enriched gas stream 15 is recovered, typically containing less than 0.5 mol% of hydrocarbons containing more than two carbon atoms (containing not more than half of the amount of heavy hydrocarbons containing more than 2 carbon atoms present in the feed gas). The temperature of the gas stream 15 is less than -80 ° C.
В кубе 38 первой ректификационной колонны 7 извлекают жидкий поток 39 для введения в указанную вторую ректификационную колонну 7' на ступень 10, по сути, на том же уровне, что и ступень 10', на которую вводят жидкую фазу 5, полученную из сепаратора 4 фаз.In the cube 38 of the first distillation column 7, a liquid stream 39 is recovered for introduction into said second distillation column 7 'to the stage 10, essentially at the same level as the stage 10', to which the liquid phase 5 obtained from the phase separator 4 is introduced .
Данный жидкий поток 39, полученный из первой ректификационной колонны 7, обеднен по азоту (обычно содержит менее 10%, предпочтительно менее 5%), так же, как жидкая фаза 5, полученная из сепаратора 4. Под газом, обедненным по азоту, подразумевается поток газов с содержанием азота ниже половины содержания азота в изначальном подлежащем обработке потоке 1 газов и предпочтительно ниже четверти данного содержания. В результате, во вторую ректификационную колонну 7' вводят очень малое количество азота.This liquid stream 39, obtained from the first distillation column 7, is depleted in nitrogen (usually contains less than 10%, preferably less than 5%), in the same way as the liquid phase 5 obtained from the separator 4. By a nitrogen depleted gas is meant a stream gases with a nitrogen content below half the nitrogen content in the initial gas stream 1 to be treated, and preferably below a quarter of the content. As a result, a very small amount of nitrogen is introduced into the second distillation column 7 '.
Следовательно, поток газов, который будут извлекать из данной второй ректификационной колонны, не нужно будет вводить в установку NRU, что значительно уменьшит нагрузку на данную установку NRU, в которой будут обрабатывать поток 15 газов, полученный из первой ректификационной колонны 7.Therefore, the gas stream that will be extracted from this second distillation column will not need to be introduced into the NRU unit, which will significantly reduce the load on this NRU unit, which will process the gas stream 15 obtained from the first distillation column 7.
Обычно от 10 до 20% метана, который изначально присутствует в подлежащем обработке потоке 1 газов, снова перейдет в данный жидкий поток 39, который вводят во вторую ректификационную колонну 7', и, таким образом, его не нужно будет вводить в установку NRU.Typically, from 10 to 20% of methane, which is initially present in the gas stream 1 to be treated, will again transfer to this liquid stream 39, which is introduced into the second distillation column 7 ', and thus, it will not need to be introduced into the NRU unit.
Под колонной для деметанирования подразумевается ректификационная колонна, предназначенная для получения по меньшей мере двух потоков разной композиции, исходя из подаваемого потока, подлежащего обработке в соответствии со способом по настоящему изобретению.Under the column for demethanation refers to a distillation column designed to receive at least two streams of different compositions, based on the feed stream to be processed in accordance with the method of the present invention.
По меньшей мере два потока представляют собой следующее: один из них, газообразный, в верхней части колонны, обедненный по углеводородам, содержащим по меньшей мере два атома углерода, другими словами, содержащий менее половины тяжелых углеводородов, присутствующих в подаваемом газе (этан, пропан, бутан и т.д.), и другой в кубе колонны, в жидкой форме, обедненный по метану, который присутствует в подаваемом подлежащем обработке потоке.At least two streams are the following: one of them, gaseous, at the top of the column, depleted in hydrocarbons containing at least two carbon atoms, in other words, containing less than half of the heavy hydrocarbons present in the feed gas (ethane, propane, butane, etc.), and another in the cube of the column, in liquid form, depleted in methane, which is present in the feed to be treated.
В таблице ниже приведены молярные концентрации различных компонентов потоков на различных стадиях способа, изображенного на чертеже.The table below shows the molar concentrations of the various components of the streams at various stages of the process depicted in the drawing.
Таким образом, можно видеть, что поток 39 представляет собой жидкость, содержащую в основном метан и в меньшей степени этан и пропан, и практически не содержит азота.Thus, it can be seen that stream 39 is a liquid containing mainly methane and, to a lesser extent, ethane and propane, and practically does not contain nitrogen.
- 4 035004- 4 035004
Под установкой для деметанирования подразумевается любая система, включающая по меньшей мере одну ректификационную колонну для обогащения метаном газа из верхней части и обеднения по метану кубовой жидкости.Under the installation for demethanation refers to any system that includes at least one distillation column for the enrichment of methane gas from the upper part and the methane depletion of bottoms liquid.
Поток 15' газов извлекают в верхней части 14' второй ректификационной колонны 7' при температуре от -80 до -120°С и при давлении выше 10 бар абс. (обычно от 15 до 30 бар абс.). Часть данного потока 15' газов вводят в теплообменник 17 для повторного нагревания до температуры от -50 до -110°С, затем вводят в турбину 43 перед объединением обогащенного метаном потока 30 на выходе из установки А для деазотирования и получают по завершении процесса в виде природного газа. Давление данного полученного природного газа составляет, например, от 15 до 30 бар абс. (до повторного сжатия), и температура составляет выше 0°С после повторного нагревания в теплообменнике 2.The gas stream 15 'is recovered in the upper part 14' of the second distillation column 7 'at a temperature of from -80 to -120 ° C and at a pressure above 10 bar abs. (usually from 15 to 30 bar abs.). A part of this gas stream 15 'is introduced into the heat exchanger 17 for reheating to a temperature of from -50 to -110 ° C, then it is introduced into the turbine 43 before combining the methane-enriched stream 30 at the outlet of the de-nitriding unit A and is obtained as a natural gas. The pressure of this produced natural gas is, for example, from 15 to 30 bar abs. (before re-compression), and the temperature is above 0 ° C after re-heating in the heat exchanger 2.
Можно конденсировать обогащенный метаном газ под давлением для улучшения его характеристик.Methane-enriched gas can be condensed under pressure to improve its performance.
Данное конденсирование проводят с помощью теплообменника 17, в который подают часть 8 потока 8 газов, полученного из сепаратора 4 фаз, и часть 44 потока 15' газов, извлеченного из верхней части 14' второй ректификационной колонны 7'.This condensation is carried out using a heat exchanger 17, which serves part 8 of the gas stream 8 obtained from the phase separator 4, and part 44 of the gas stream 15 'extracted from the upper part 14' of the second distillation column 7 '.
Перед введением в теплообменник 17 данный поток 44 газов сжимают с помощью компрессора 46, предпочтительно компрессора с охлаждением, другими словами, компрессора, температура которого составляет менее 0°С. Именно этот сжатый поток 45 подают в теплообменник 17. Мощность компрессора 46 может преимущественно создаваться турбиной 43, что обеспечивает возможность оптимизации сжатия.Before being introduced into the heat exchanger 17, this gas stream 44 is compressed using a compressor 46, preferably a refrigerated compressor, in other words, a compressor whose temperature is less than 0 ° C. It is this compressed stream 45 that is supplied to the heat exchanger 17. The power of the compressor 46 can advantageously be generated by the turbine 43, which makes it possible to optimize the compression.
Давление потока 44 увеличивается на несколько бар абс. только для обеспечения возможности повторного конденсирования потока 45 в противотоке. В потоке или потоках 18 (18а и 18b), который(которые) охлаждали в теплообменнике 17, понижают давление, например с помощью по меньшей мере одного клапана 19 (19а, 19b), и затем вводят в верхнюю часть 42 (верхняя часть = выше подачи 10, выходящей из турбины 9) колонны 7.The pressure of flow 44 increases by several bar abs. only to allow re-condensation of stream 45 in countercurrent. In the stream or streams 18 (18a and 18b), which (which) were cooled in the heat exchanger 17, the pressure is reduced, for example by means of at least one valve 19 (19a, 19b), and then introduced into the upper part 42 (upper part = higher supply 10 exiting the turbine 9) of the column 7.
Обеспечивают возврат флегмы во второй ректификационной колонне 7' так же, как и возврат флегмы в первой ректификационной колонне 7, путем введения в ее верхнюю часть 41 по меньшей мере одного потока 18с, который охлаждали в теплообменнике 17 и уменьшали его давление, например, с помощью по меньшей мере одного клапана 19с.The reflux in the second distillation column 7 'is provided as well as the reflux in the first distillation column 7 by introducing at least one stream 18c into its upper part 41, which was cooled in the heat exchanger 17 and its pressure was reduced, for example, by at least one valve 19c.
Данные стадии обеспечения возврата флегмы являются необходимыми для подачи в две колонны 7 и 7' холодной жидкости с низким содержанием С2+.These stages of reflux recovery are necessary for supplying cold liquid with a low C2 + content to two columns 7 and 7 '.
Применение части 44 обогащенного метаном и не содержащего азота потока 15' газов позволяет избежать необходимости рециркуляции выходящих потоков с целью повышения выхода продуктов С2+.The use of part 44 of a methane-enriched and nitrogen-free gas stream 15 'avoids the need for recirculation of the effluent in order to increase the yield of C2 + products.
Обогащенный метаном поток 15 газов, полученный из верхней части 14 ректификационной колонны 7, частично конденсируют, например, с помощью теплообменника 21. На выходе из этого теплообменника 21 образуется двухфазный (газ/жидкость) поток 22 (содержащий от 20 до 80 мол.% газа).The methane-enriched gas stream 15 obtained from the upper part 14 of the distillation column 7 is partially condensed, for example, by means of a heat exchanger 21. At the outlet of this heat exchanger 21, a two-phase (gas / liquid) stream 22 (containing from 20 to 80 mol% of gas )
Температуру данного потока 15 поддерживают ниже -80°С (или даже ниже -100°С), и указанный поток 15 поступает непосредственно в теплообменник 21 с получением потока 22.The temperature of this stream 15 is maintained below -80 ° C (or even below -100 ° C), and the specified stream 15 enters directly into the heat exchanger 21 to obtain a stream 22.
Затем поток 22 направляют в систему А для деазотирования.Then, stream 22 is sent to system A for de-nitration.
В системе А для деазотирования двухфазный поток 22 после необязательного понижения давления в клапане или турбине 23 (поток 24) вводят в сепаратор 25 фаз.In system A for de-nitriding, a two-phase stream 22, after an optional decrease in pressure in the valve or turbine 23 (stream 24), is introduced into the phase separator 25.
Жидкую фазу 29, полученную из сепаратора 25 фаз, после необязательного понижения давления повторно нагревают с помощью теплообменников 27, затем 21 и наконец 2 для возврата в выходящий поток 30 газа с высоким содержанием метана, получаемого на выходе из процесса. Выходящий поток 30 содержит менее 5 мол.% азота.The liquid phase 29 obtained from the separator 25 of the phases, after an optional decrease in pressure, is reheated using heat exchangers 27, then 21 and finally 2 to return to the effluent stream 30 a gas with a high methane content obtained at the outlet of the process. Exit stream 30 contains less than 5 mol.% Nitrogen.
Газообразную фазу 26, полученную из сепаратора 25, частично конденсируют в теплообменнике 27 и затем понижают ее давление на выходе из указанного теплообменника 27 с помощью турбины или клапана 28, после чего вводят в ректификационную колонну 31.The gaseous phase 26 obtained from the separator 25 is partially condensed in the heat exchanger 27 and then its pressure is reduced at the outlet of the heat exchanger 27 using a turbine or valve 28, after which it is introduced into the distillation column 31.
- 5 035004- 5,035,004
Ректификационная колонна 31 представляет собой колонну для отгонки азота, назначением которой является отделение азота от обогащенной метаном жидкости на выходе, также называемую колонной для деазотирования. Обогащенная метаном жидкость содержит менее 5 мол.% азота. В данном случае рассматривается ректификационная колонна, объединенная с ребойлером 32, но без связанной системы конденсации.The distillation column 31 is a nitrogen stripping column, the purpose of which is to separate nitrogen from the methane-rich liquid at the outlet, also called a de-nitriding column. The methane-enriched liquid contains less than 5 mol.% Nitrogen. In this case, a distillation column is considered, combined with a reboiler 32, but without an associated condensation system.
Поток 33 с высоким содержанием метана в жидкой форме извлекают в кубе колонны 31 при температуре ниже -100°С, предпочтительно ниже -110°С. Данный поток 33 содержит менее 5 мол.% азота, предпочтительно менее 4%. Затем жидкий поток 33 смешивают с жидкой фазой 29, полученной из сепаратора 25 фаз, и передают тем же путем к выходящему потоку 30.Stream 33 with a high methane content in liquid form is recovered in the bottom of the column 31 at a temperature below −100 ° C., preferably below −110 ° C. This stream 33 contains less than 5 mol.% Nitrogen, preferably less than 4%. Then, the liquid stream 33 is mixed with the liquid phase 29 obtained from the phase separator 25 and transferred in the same way to the effluent 30.
Получают поток 36 газов с высоким содержанием азота при температуре ниже -110°С в верхней части 35 колонны 31. Указанный поток 36 с высоким содержанием азота содержит по меньшей мере 20 мол.% азота.A stream of gases with a high nitrogen content 36 is obtained at a temperature below -110 ° C. in the upper part 35 of the column 31. Said stream 36 with a high nitrogen content contains at least 20 mol% of nitrogen.
Поток 36 с высоким содержанием азота повторно нагревают с помощью последовательно расположенных теплообменников 27, 21, затем 2. Это также может быть один и тот же теплообменник в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения. Более того, в соответствии с другим конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения можно использовать более трех теплообменников.High nitrogen stream 36 is reheated using sequential heat exchangers 27, 21, then 2. It can also be the same heat exchanger in accordance with a particular embodiment of the present invention. Moreover, in accordance with another specific embodiment of the present invention, more than three heat exchangers can be used.
Это затем приводит к получению потока 37 при температуре, близкой к температуре окружающей среды (как правило, выше -10 и ниже 50°С), направляемого в дополнительную систему В для удаления азота.This then leads to a stream 37 at a temperature close to ambient temperature (typically above -10 and below 50 ° C), sent to additional system B to remove nitrogen.
Назначением системы В для деазотирования является получение потока газов с еще более высоким содержанием азота, чем в потоке 37. Данная система В может, например, включать по меньшей мере один сепаратор и одну колонну для деазотирования.The purpose of system B for de-nitriding is to produce a gas stream with an even higher nitrogen content than stream 37. This system B may, for example, include at least one separator and one column for de-nitriding.
Если требования к азоту на выходе из системы В являются строгими (обычно <100 ppm), может оказаться необходимым добавление компрессора цикла, например компрессора азота или метана, в систему В для обеспечения возврата необходимой части флегмы с получением чистоты азота в верхней части колонны для деазотирования системы В.If the nitrogen requirements at the outlet of system B are strict (typically <100 ppm), it may be necessary to add a cycle compressor, such as a nitrogen or methane compressor, to system B to ensure that the necessary portion of the reflux is returned to produce a nitrogen purity at the top of the decontamination column B. systems
На данном чертеже изображена конкретная установка NRU, но способ, который является объектом настоящего изобретения, применяется к любому типу установки NRU ниже по потоку относительно установки NGL.This drawing depicts a specific NRU installation, but the method that is an object of the present invention applies to any type of NRU installation downstream of the NGL installation.
Еще более предпочтительно способ, который является объектом настоящего изобретения, обеспечивает возможность снижения затрат в отношении, например, потребления электроэнергии. Это вызвано тем, что только часть метана, который содержится в подлежащем обработке газе, передают в установку NRU, в то время как другая часть, которая находится в кубе первой ректификационной колонны в жидкой форме, не содержит азота, так что установка NRU ниже по потоку относительно установки NGL гораздо меньше загружена.Even more preferably, the method, which is the object of the present invention, provides the opportunity to reduce costs in relation to, for example, electricity consumption. This is because only part of the methane contained in the gas to be treated is transferred to the NRU unit, while the other part, which is in the cube of the first distillation column in liquid form, does not contain nitrogen, so that the NRU unit is downstream regarding the installation of NGL is much less loaded.
Это соответствует снижению затрат на потребление электроэнергии порядка от 10 до 30%.This corresponds to a reduction in energy consumption costs of about 10 to 30%.
Преимущественно способ, который представляет собой объект настоящего изобретения, позволяет в отношении устройства, в котором он будет применяться для обработки, избежать пониженной производительности за счет рециркулируемого потока, поступающего извне, что необходимо в обычных способах, известных из уровня техники: применяют только выходящий поток подлежащей обработке смеси 1 газов. Это может соответствовать снижению расхода газа, обычно применяемого для возврата флегмы в ректификационных колоннах, порядка 10%.Advantageously, the method which is the object of the present invention allows, in relation to the device in which it will be used for processing, to avoid reduced productivity due to recirculated flow coming from outside, which is necessary in conventional methods known from the prior art: only the outgoing stream is used processing a mixture of 1 gases. This may correspond to a reduction in gas consumption, usually used to return reflux in distillation columns, of the order of 10%.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1560528A FR3042983B1 (en) | 2015-11-03 | 2015-11-03 | REFLUX OF DEMETHANIZATION COLUMNS |
PCT/FR2016/052489 WO2017077203A1 (en) | 2015-11-03 | 2016-09-29 | Reflux of demethanization columns |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201891032A1 EA201891032A1 (en) | 2018-09-28 |
EA035004B1 true EA035004B1 (en) | 2020-04-16 |
Family
ID=55022582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201891032A EA035004B1 (en) | 2015-11-03 | 2016-09-29 | Reflux of demethanization columns |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20180320960A1 (en) |
EA (1) | EA035004B1 (en) |
FR (1) | FR3042983B1 (en) |
WO (1) | WO2017077203A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10330382B2 (en) | 2016-05-18 | 2019-06-25 | Fluor Technologies Corporation | Systems and methods for LNG production with propane and ethane recovery |
MX2019001888A (en) | 2016-09-09 | 2019-06-03 | Fluor Tech Corp | Methods and configuration for retrofitting ngl plant for high ethane recovery. |
EP3694959A4 (en) * | 2017-09-06 | 2021-09-08 | Linde Engineering North America Inc. | Methods for providing refrigeration in natural gas liquids recovery plants |
US11112175B2 (en) | 2017-10-20 | 2021-09-07 | Fluor Technologies Corporation | Phase implementation of natural gas liquid recovery plants |
US12098882B2 (en) * | 2018-12-13 | 2024-09-24 | Fluor Technologies Corporation | Heavy hydrocarbon and BTEX removal from pipeline gas to LNG liquefaction |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3213631A (en) * | 1961-09-22 | 1965-10-26 | Lummus Co | Separated from a gas mixture on a refrigeration medium |
US20050000245A1 (en) * | 2001-10-31 | 2005-01-06 | Henri Paradowski | Method and installation for separating a gas containing methane and ethane with two columns operating at two different pressures |
US20060032269A1 (en) * | 2003-02-25 | 2006-02-16 | Ortloff Engineers, Ltd. | Hydrocarbon gas processing |
US20070056318A1 (en) * | 2005-09-12 | 2007-03-15 | Ransbarger Weldon L | Enhanced heavies removal/LPG recovery process for LNG facilities |
US20080271480A1 (en) * | 2005-04-20 | 2008-11-06 | Fluor Technologies Corporation | Intergrated Ngl Recovery and Lng Liquefaction |
US20110067442A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-24 | Ortloff Engineers, Ltd. | Hydrocarbon Gas Processing |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4435198A (en) * | 1982-02-24 | 1984-03-06 | Phillips Petroleum Company | Separation of nitrogen from natural gas |
US4889545A (en) * | 1988-11-21 | 1989-12-26 | Elcor Corporation | Hydrocarbon gas processing |
US20020166336A1 (en) * | 2000-08-15 | 2002-11-14 | Wilkinson John D. | Hydrocarbon gas processing |
US7234322B2 (en) * | 2004-02-24 | 2007-06-26 | Conocophillips Company | LNG system with warm nitrogen rejection |
FR2947897B1 (en) * | 2009-07-09 | 2014-05-09 | Technip France | PROCESS FOR PRODUCING METHANE - RICH CURRENT AND CURRENT HYDROCARBON - RICH CURRENT AND ASSOCIATED. |
US9816754B2 (en) * | 2014-04-24 | 2017-11-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Integrated nitrogen removal in the production of liquefied natural gas using dedicated reinjection circuit |
-
2015
- 2015-11-03 FR FR1560528A patent/FR3042983B1/en active Active
-
2016
- 2016-09-29 EA EA201891032A patent/EA035004B1/en not_active IP Right Cessation
- 2016-09-29 US US15/773,431 patent/US20180320960A1/en not_active Abandoned
- 2016-09-29 WO PCT/FR2016/052489 patent/WO2017077203A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3213631A (en) * | 1961-09-22 | 1965-10-26 | Lummus Co | Separated from a gas mixture on a refrigeration medium |
US20050000245A1 (en) * | 2001-10-31 | 2005-01-06 | Henri Paradowski | Method and installation for separating a gas containing methane and ethane with two columns operating at two different pressures |
US20060032269A1 (en) * | 2003-02-25 | 2006-02-16 | Ortloff Engineers, Ltd. | Hydrocarbon gas processing |
US20080271480A1 (en) * | 2005-04-20 | 2008-11-06 | Fluor Technologies Corporation | Intergrated Ngl Recovery and Lng Liquefaction |
US20070056318A1 (en) * | 2005-09-12 | 2007-03-15 | Ransbarger Weldon L | Enhanced heavies removal/LPG recovery process for LNG facilities |
US20110067442A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-24 | Ortloff Engineers, Ltd. | Hydrocarbon Gas Processing |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
BROWNE L W; ABERLE J L: "FLEXIBLE, INTEGRATED NGL RECOVERY/NITROGEN REJECTION SYSTEMS", PROCEEDINGS, 62ND ANNUAL CONVENTION - GAS PROCESSORS ASSOCIATION, 1 January 1983 (1983-01-01), pages 167 - 175, XP009166789 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3042983A1 (en) | 2017-05-05 |
FR3042983B1 (en) | 2017-10-27 |
US20180320960A1 (en) | 2018-11-08 |
EA201891032A1 (en) | 2018-09-28 |
WO2017077203A1 (en) | 2017-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20220252343A1 (en) | Process and apparatus for heavy hydrocarbon removal from lean natural gas before liquefaction | |
RU2641778C2 (en) | Complex method for extraction of gas-condensate liquids and liquefaction of natural gas | |
US20220373257A1 (en) | Pretreatment of natural gas prior to liquefaction | |
RU2491487C2 (en) | Method of natural gas liquefaction with better propane extraction | |
KR101720645B1 (en) | Nitrogen removal with iso-pressure open refrigeration natural gas liquids recovery | |
AU739319B2 (en) | Process for liquefying a gas, notably a natural gas or air, comprising a medium pressure drain and application | |
CA2728716C (en) | Method of recovery of natural gas liquids from natural gas at ngls recovery plants | |
EA035004B1 (en) | Reflux of demethanization columns | |
RU2731351C2 (en) | Method and system for production of lean methane-containing gas flow | |
EA028835B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
KR20110010776A (en) | Iso-pressure open refrigeration ngl recovery | |
JP2018530726A (en) | Liquefied natural gas production process | |
WO2009010558A2 (en) | Method and apparatus for recovering and fractionating a mixed hydrocarbon feed stream | |
WO2010040735A2 (en) | Methods of treating a hydrocarbon stream and apparatus therefor | |
US20160187057A1 (en) | Liquefied natural gas from rich natural gas | |
US20160258675A1 (en) | Split feed addition to iso-pressure open refrigeration lpg recovery | |
AU2015388735B2 (en) | Process for removing nitrogen from natural gas | |
AU2015388736B2 (en) | Process for removing nitrogen from high-flow natural gas | |
EA036459B1 (en) | Optimization of a process for denitrogenation of natural gas stream | |
KR101561385B1 (en) | Method of recovering natural gas oil using pre-fraction of natural gas | |
EA032739B1 (en) | Method for fractionating a stream of cracked gas using an intermediate recirculation stream, and related plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM |