EA035250B1 - Способ удаления азота из быстротекущего природного газа - Google Patents

Способ удаления азота из быстротекущего природного газа Download PDF

Info

Publication number
EA035250B1
EA035250B1 EA201792037A EA201792037A EA035250B1 EA 035250 B1 EA035250 B1 EA 035250B1 EA 201792037 A EA201792037 A EA 201792037A EA 201792037 A EA201792037 A EA 201792037A EA 035250 B1 EA035250 B1 EA 035250B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
nitrogen
gas
methane
natural gas
removal
Prior art date
Application number
EA201792037A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201792037A1 (ru
Inventor
Мишель Мурино
Жан-Марк Пейрон
Поль Террьен
Original Assignee
Льер Ликид, Сосьете Аноним Пур Льетюд Э Льексплоатасён Дэ Проседе Жорж Клод
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Льер Ликид, Сосьете Аноним Пур Льетюд Э Льексплоатасён Дэ Проседе Жорж Клод filed Critical Льер Ликид, Сосьете Аноним Пур Льетюд Э Льексплоатасён Дэ Проседе Жорж Клод
Publication of EA201792037A1 publication Critical patent/EA201792037A1/ru
Publication of EA035250B1 publication Critical patent/EA035250B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—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
    • 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
    • F25J2200/04—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
    • F25J2200/70—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
    • F25J2200/78—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
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/50—Arrangement of multiple equipments fulfilling the same process step in parallel

Abstract

Предложен способ разделения компонентов смеси (1) газов, подлежащей обработке, содержащей метан, азот и по меньшей мере один углеводород, имеющий по меньшей мере два атома углерода, или смесь таких углеводородов, включающий следующие стадии: a) введение потока указанной смеси (1) газов, подлежащей обработке, при расходе, равном 2000000 норм.м/ч или больше, в установку для деметанизации, содержащую N колонн (7) для деметанизации; b) частичная конденсация смеси (15) газов, содержащей менее 1 мол.% углеводородов, имеющих по меньшей мере два атома углерода, извлеченной из установки (7) для деметанизации, с получением жидкости (29), по меньшей мере одну часть которой обрабатывают с извлечением в виде продукта (30) деазотированного природного газа, и второго газа (26); c) введение указанного второго газа (26) в установку (31) для удаления азота, содержащую N колонн для удаления азота, из которой получают газ (36) и жидкость (33), по меньшей мере одну часть которой обрабатывают с извлечением в виде продукта (30) деазотированного природного газа; характеризующийся тем, что указанный деазотированный природный газ (30), полученный таким образом, содержит менее 5 мол.% азота, и тем, что N равняется 3 или больше.

Description

Настоящее изобретение относится к способу разделения компонентов смеси газов, содержащей метан, азот и углеводороды, более тяжелые, чем метан.
В связи с этим настоящее изобретение применяется к способам удаления азота из природного газа с извлечением гелия или без него.
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 подобных.
Природный газ находится во многих месторождениях, удаленных от пользователей природного газа. Природный газ обычно состоит из метана (C1), этана (C2) и более тяжелых соединений, таких как углеводороды, имеющие по меньшей мере три атома углерода, такие как пропан, бутан и т.д. (C3+).
Часто может быть выгодно отделять соединения C2 и C3+ от природного газа, чтобы продавать их в качестве отдельных попутных продуктов.
Конкретно их коммерческое применение в целом шире, чем самого природного газа, поскольку их можно использовать непосредственно для химических процессов (например, производство этилена из этана), в качестве моторных топлив (C3/C4 является известным моторным топливом, называемым СУГ (GPL)) или для многих других применений.
Другим компонентом, часто присутствующим в природном газе, является азот. Присутствие азота в природном газе может приводить к затруднениям в удовлетворении требований к природному газу (как правило, требуемого значения минимальной низшей теплоты сгорания).
Еще более правильным является удаление углеводородов, более тяжелых, чем метан (C2 и C3+), поскольку они имеют более высокое значение низшей теплоты сгорания, чем метан, поэтому при их удалении значение низшей теплоты сгорания снижается, и оно затем потенциально должно увеличиваться путем отделения азота. Следовательно, прилагались определенные усилия для создания средств для удаления азота, присутствующего в природном газе.
Эксплуатируемые залежи природного газа содержат все увеличивающиеся количества азота. Это заметно, поскольку месторождения, являющиеся достаточно богатыми для того, чтобы перед выведением газа в коммерческий оборот не требовалась обработка для обогащения, истощаются и становятся все более редко встречающимися.
Эти источники природного газа часто также содержат гелий. Последний можно вводить в коммерческое потребление путем осуществления предварительного концентрирования перед конечной обработкой и сжижением.
Нетрадиционные ресурсы, такие как сланцевые газы, также разделяют тот же набор проблем: чтобы сделать их коммерчески целесообразными, может оказаться необходимым увеличить их теплоту сгорания путем обработки, заключающейся в удалении азота из газа.
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. Установки для удаления азота из природного газа обычно перерабатывают газы, происходящие непосредственно из скважин при высоком давлении. После удаления азота обработанный газ должен быть возвращен в сеть, часто под давлением, близким к давлению, под которым он вошел в нее.
При эксплуатации залежей природного газа может быть предусмотрено множество стадий. Одной сравнительно общепринятой стадией после сушки и удаления примесей является отделение жидкостей, связанных с природным газом (NGL).
У этой стадии может быть множество преимуществ, но часто преимущество заключается во вводе в коммерческое использование различных тяжелых углеводородных продуктов, содержащих по меньшей мере два атома углерода (C2, C3 и т.д.), которые обычно продаются значительно дороже, чем продукт природного газа.
Если природный газ содержит азот, существует риск снова получить природный газ со слишком низкой теплотой сгорания вследствие полученного низкого содержания C2, C3 и т.д. Поэтому обычно существует необходимость затем отделять азот от этого газа, чтобы сделать его пригодным для продажи.
Одно общепринятое решение состоит в борьбе с двумя проблемами независимо.
Первая установка производит отделение NGL (далее обозначается как установка NGL), тогда как вторая установка отделяет азот от природного газа (далее обозначается как установка NRU).
Преимуществом этого решения является эксплуатационная гибкость. Например, если установка NRU включает цикл охлаждения, связанные с этим машины имеют ограниченную надежность, и сбой в работе компрессора цикла приведет к выключению NRU, но не приведет при этом к выключению NGL.
К сожалению, это отключение не сможет быть длительным, поскольку тогда было бы необходимо сжигать продукцию (вследствие ее чрезмерно низкой теплоты сгорания). Кроме того, эта схема ограничена в отношении эффективности, поскольку весь газ охлаждается, а затем снова нагревается в установке NGL, затем охлаждается и снова нагревается в NRU.
Другое решение может заключаться в полном объединении установок NGL и NRU, в этом случае
- 1 035250 возникает проблема, что в случае сбоя в работе цикла охлаждения установки NRU будет необходимо немедленно выключать весь узел.
Поэтому авторы настоящего изобретения разработали решение, позволяющее устранить изложенные выше проблемы.
Объектом настоящего изобретения является способ разделения компонентов подлежащей обработке смеси газов, содержащей метан, азот и по меньшей мере один углеводород, имеющий по меньшей мере два атома углерода, или смесь таких углеводородов, включающий следующие стадии:
a) введение потока указанной смеси газов, подлежащей обработке, при расходе, равном 2000000 норм.м3/ч или больше, в установку для удаления метана, содержащую N колонн для удаления метана;
b) частичная конденсация смеси газов, содержащей менее 1 мол.% углеводородов, имеющих по меньшей мере два атома углерода, извлеченной из установки для удаления метана, с получением жидкости, по меньшей мере одну часть которой обрабатывают с извлечением в виде продукта деазотированного природного газа, и второго газа;
c) введение указанного второго газа в установку для удаления азота, содержащую N колонн для удаления азота, из которой получают газ и жидкость, по меньшей мере одну часть которой обрабатывают с извлечением в виде продукта деазотированного природного газа;
характеризующийся тем, что указанный деазотированный природный газ, полученный таким образом, содержит менее 5 мол.% азота, и тем, что N равняется 3 или больше.
Согласно другим вариантам осуществления способ, являющийся объектом настоящего изобретения, включает по меньшей мере следующие особенности.
Способ, определенный выше, характеризуется тем, что он включает дополнительную стадию
d) обработки указанного газа (36) из стадии c) во второй установке (В) для удаления азота с получением потока газообразного азота, содержащего не более 2 мол.% метана, и потока газообразного метана, содержащего не более 5 мол.% азота.
Способ, определенный выше, характеризуется тем, что вторая установка (В) для удаления азота содержит не более N-1 колонн для удаления азота.
Способ, определенный выше, характеризуется тем, что N равняется 6 или больше.
Способ, определенный выше, характеризуется тем, что вторая установка (В) для удаления азота содержит от N-5 колонн для удаления азота до N-1 колонн для удаления азота, предпочтительно от N-4 до N-2 колонн для удаления азота.
Способ, определенный выше, характеризуется тем, что стадии b) и c) осуществляют при температуре ниже -50°С и текучую среду не нагревают повторно выше -50°С между стадией b) и стадией с).
Изобретение будет описано более подробно со ссылкой на чертеж, иллюстрирующий способ по настоящему изобретению.
Поток 1 природного газа, предварительно обработанный (отделение воды, CO2, метанола, очень тяжелых углеводородов, то есть имеющих более шести или семи атомов углерода (таких как, например, углеводороды С8+), содержащий по меньшей мере 30 мол.% метана, 0,1 мол.% углеводородов, более тяжелых, чем метан (то есть содержащих по меньшей мере два атома углерода), и 4 мол.% азота, вводят в систему 2, обеспечивающую, по меньшей мере, частичную конденсацию указанного потока 1.
Давление этого потока 1 составляет от 20 бар абс. (бар абсолютного давления) до 100 бар абс. (как правило, от 30 до 70 бар абс.), а температура близка к температуре окружающей среды, например от 10 до 30°С.
Система 2 представляет собой, например, теплообменник. Смесь 3, выходящая из этой системы 2, находится в двухфазном (газ и жидкость) состоянии. Эту смесь 3 вводят в сосуд 4 разделения фаз.
Рабочее давление составляет от 20 до 100 бар абс., как правило, от 30 до 70 бар абс. Температура данного сосуда составляет от -100 до 0°С, как привило, от -80 до -20°С.
Жидкая фаза 5 из сосуда 4 разделения расширяется через клапан 6, затем нагнетается под давлением от 10 до 40 бар абс. и при температуре, например, от -110 до -30°С в колонну 7 для удаления метана.
Под колонной для удаления метана понимается установка для перегонки, предназначенная для получения по меньшей мере двух потоков различных составов из подаваемых потоков, происходящих из потока 1 природного газа, подлежащего обработке согласно способу по настоящему изобретению.
По меньшей мере два потока представляют собой следующее: один газообразный, обедненный углеводородами, имеющими по меньшей мере два атома углерода, то есть содержащий менее половины тяжелых углеводородов, содержавшихся в подаваемом газе (этан, пропан, бутан и т.д.), и другой в жидком виде, содержащий менее 5 мол.% метана, изначально присутствующего в потоке 1 природного газа, подлежащего обработке.
Под установкой для удаления метана понимается любая система, включающая по меньшей мере одну ректификационную колонну для обогащения метаном газа из верхней части и обеднения метаном кубовой жидкости.
По меньшей мере одна часть газовой фазы 8 (как правило, только одна часть) из сосуда 4 разделения расширяется посредством турбины 9.
- 2 035250
Поток из турбины 9 вводят в колонну 7 на более высокой ступени 10 по сравнению со ступенью, на которой вводят жидкость 5, выходящую из клапана 6.
Жидкий поток 12 из более тяжелых углеводородов, чем метан, извлекают в нижней части 16 колонны 7.
Ребойлер 11 размещают на уровне, позволяющем повторно кипятить кубовую жидкость из колонны 7 для повторного нагрева части жидкости указанной колонны с целью регулирования максимального предела метана, содержащегося в потоке 12 тяжелых углеводородов.
По меньшей мере 50 мол.% (как правило, по меньшей мере 85 мол.%) тяжелых углеводородов, присутствующих в смеси 1 газов, подлежащей обработке, извлекаются в этом потоке 12. Предпочтительно извлекаются по меньшей мере 90%.
Предпочтительно жидкий поток 12 углеводородов не содержит более чем 1 мол.% метана.
Для повторного нагрева нижней части колонны 7 (нижняя часть = ниже ввода жидкости, выходящей из сосуда 4) может быть установлен теплообменник 13. Этот теплообменник питается газообразным подаваемым потоком 1. Этот повторный нагрев улучшает равновесие между поиском максимальной эффективности и чистоты потока, выходящего из колонны 7 для удаления метана.
Наверху 14 колонны 7 (верх = самый верхний выход колонны) извлекается обогащенный метаном поток 15 газов, как правило, содержащий менее 0,5 мол.% углеводородов, имеющих более двух атомов углерода (содержащий не более половины от количества тяжелых углеводородов, имеющих более 2 атомов углерода, присутствующих в подаваемом газе). Температура потока 15 газов составляет ниже -80°С.
Следовательно, холод можно возвращать путем конденсации обогащенного метаном газа под давлением. Эту конденсацию осуществляют с помощью теплообменника 17, питаемого как частью потока 8 газов из сосуда 4 разделения, так и обогащенным метаном потоком 15 газов из верха 14 колонны 7 для удаления метана.
Это лишь один пример осуществления способа, являющегося объектом настоящего изобретения. Но согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения в этот теплообменник можно вводить третий поток, подлежащий конденсации.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения только один из двух описанных потоков подлежит конденсации.
Под обогащенным метаном газом понимается смесь газов, содержащая метан, азот и, как правило, менее 0,5% углеводородов, имеющих более двух атомов углерода (содержащая не более половины от количества тяжелых углеводородов, имеющих более 2 атомов углерода, присутствующих в подаваемом газе).
Поток(и) 18 (18a и 18b), охлажденный(охлажденные) в теплообменнике 17, расширяют посредством, например, по меньшей мере одного клапана 19 (19a, 19b), затем вводят в верхнюю часть (верхняя часть = выше подачи 10, выходящей из турбины 9) колонны 7.
Поток 20, повторно нагретый в теплообменнике 17, содержит не более половины от количества тяжелых углеводородов, имеющих более 2 атомов углерода, присутствующих в подаваемом газе.
Поток 20 газов, повторно нагретый в теплообменнике 17 до температуры от -40 до -70°С, предпочтительно порядка -60°С, затем частично конденсируют посредством, например, теплообменника 21.
На выходе из этого теплообменника 21 выходит двухфазный (газ-жидкость) поток 22 (содержащий от 20 до 80 мол.% газа).
В качестве альтернативы можно обойтись без предыдущей стадии, то есть прохождением потока 15, извлеченного из верха колонны 7 для удаления метана, в теплообменник 17.
Поэтому возможным является поддержание температуры потока 15 ниже -80°С (или даже ниже -100°С) и введение указанного потока 15 непосредственно в теплообменник 21 с получением потока 22.
Поток 22 затем направляют в систему А для удаления азота согласно описанному ниже изобретению.
В системе А для удаления азота двухфазный поток 22 после возможного расширения в клапане или турбине 23 вводят в сосуд 25 разделения фаз.
Жидкую фазу 29, полученную из сосуда 25 разделения фаз, после возможного расширения в клапане (не представлен на фигуре) повторно нагревают с помощью теплообменников 27, затем 21 и наконец 2 для возврата в выходящий поток 30 богатого метаном газа, получаемого по завершению процесса.
Выходящий поток 30 содержит менее 5 мол.% азота.
Газовую фазу 26, полученную из сосуда 25 разделения, частично конденсируют в теплообменнике 27, затем расширяют после выхода из указанного теплообменника 27 посредством турбины или клапана перед вводом в ректификационную колонну 31.
Ректификационная колонна 31 представляет собой колонну для отгонки азота, назначением которой является отделение азота от обогащенной метаном выходящей жидкости, также называемую колонной для удаления азота.
Обогащенная метаном жидкость содержит менее 5 мол.% азота. Здесь возникает вопрос о том, что ректификационная колонна соединена с ребойлером 32, но не имеет связанной системы конденсации.
Внизу колонны 31 при температуре ниже -100°С, предпочтительно ниже -110°С извлекается очень богатый метаном поток 33 в жидком виде. Этот поток 33 содержит менее 5 мол.% азота, предпочтитель- 3 035250 но менее 4%. Жидкий поток 33 затем смешивается с жидкой фазой 29, полученной из сосуда 25 разделения фаз, и следует тем же путем к выходящему потоку 30.
Часть 32 смешанного потока, содержащего частично жидкую фазу 29 и жидкость 33 и повторно нагретого с помощью теплообменника 27, рециркулируют в нижнюю часть 34 колонны 31 для удаления азота.
Наверху 35 колонны 31 образуется богатый азотом поток 36 газов при температуре ниже -110°С. Указанный богатый азотом поток 36 содержит по меньшей мере 20 мол.% азота.
Богатый азотом поток 36 нагревают с помощью последовательно расположенных теплообменников 27, 21, затем 2. Они могут представлять собой один и тот же теплообменник согласно одному конкретному варианту осуществления настоящего изобретения. А согласно другому конкретному варианту осуществления настоящего изобретения можно применять более трех теплообменников.
Это приводит к получению потока 37 при температуре, близкой к температуре окружающей среды (как правило, выше -10°С и ниже 50°С), направляемого в дополнительную систему В для удаления азота.
Назначением системы В для удаления азота является получение потока газов, еще более богатого азотом, чем поток 37.
Эта система В может включать, например, по меньшей мере один сосуд разделения и колонну для удаления азота. Если требования к азоту на выходе из системы В являются строгими (обычно <100 ч./млн), может оказаться необходимым добавить компрессор цикла, например компрессор для азота, к системе В для обеспечения дефлегмации, требуемой для получения чистоты азота наверху колонны для удаления азота системы В.
Способ, являющийся объектом настоящего изобретения, делает возможным отсутствие необходимости в сжигании газа в режиме сбоя в работе цикла охлаждения системы для удаления азота (сбой в работе компрессора цикла);
улучшение эффективности способа.
Конкретно, если в системе В для удаления азота происходит сбой в работе, все равно будет возможность продолжать выполнение способа и производить значительную часть, как правило, по меньшей мере 80% целевых продуктов (деазотированного метана), благодаря системе А для удаления азота.
Это обусловлено тем, что предложенное решение должно частично объединять систему для удаления азота с системой для извлечения продуктов, происходящих из части NGL. Это частичное объединение состоит в интегрировании, по меньшей мере, первого сосуда разделения после колонны для удаления метана способа NGL. По меньшей мере одна часть продукта природного газа в жидком виде будет извлекаться из этого первого сосуда разделения. Этот продукт будет, по меньшей мере частично, деазотирован, что в определенных случаях позволяет удовлетворять требованиям в отношении теплоты сгорания продукта. Помимо этого первого сосуда, в часть NGL можно интегрировать первую колонну для удаления азота, это позволяет увеличивать долю продукта, соответствующего требованиям, который непосредственно образуется с использованием системы для удаления азота.
Под выражением часть NGL понимаются все стадии способа по настоящему изобретению, предшествующие стадии с).
Затем остается последняя часть, предусматривающая очень холодные температуры, в которой уровни достигаемой температуры составляют ниже -140°С, предпочтительно ниже -160°С, в которой при необходимости можно применять цикл охлаждения.
Тогда сбой в работе цикла охлаждения будет приводить к отключению удаления азота, но будет возможным поддержание части производства деазотированного природного газа, а также производство продуктов, происходящих из части NGL.
Кроме того, применение способов по настоящему изобретению позволяет, помимо улучшения надежности установки, оптимизировать общие капитальные затраты путем оптимизации ряда элементов, составляющих различные установки для осуществления указанного способа в отношении расхода входящего потока в каждой установке.
Конкретнее, не будет необходимости добавлять столько же систем В для удаления азота, сколько систем А для удаления азота.
В случае очень больших значений расхода для части NGL необходимы один или несколько агрегатов, при этом применение в части NRU по меньшей мере на один агрегат меньше, нежели в части NGL (например, семь агрегатов для части NGL и три агрегата для части NRU), позволяет, помимо улучшения надежности установки, оптимизировать общие капитальные затраты путем оптимизации количества агрегатов относительно расхода потока, входящего в каждую установку.
Агрегат представляет собой установку обработки, содержащую, как правило, отдельную единицу оборудования для каждой функции по данному способу (одну турбину 9, один сосуд 4 разделения и т.д.).
С другой стороны, можно специально удваивать количество одной или нескольких единиц оборудования в пределах одного и того же агрегата. Если расход слишком большой, необходимо применять несколько одинаковых агрегатов, то есть несколько установок обработки, работающих параллельно и при наличии одинаковых единиц оборудования.

Claims (4)

1. Способ разделения компонентов смеси (1) газов, подлежащей обработке, содержащей метан, азот и по меньшей мере один углеводород, имеющий по меньшей мере два атома углерода, или смесь таких углеводородов, включающий следующие стадии:
a) введение потока указанной смеси (1) газов, подлежащей обработке, при расходе, равном 2000000 норм.м3/ч или больше, в установку для удаления метана, содержащую N колонн (7) для удаления метана;
b) частичная конденсация смеси (15) газов, содержащей менее 1 мол.% углеводородов, имеющих по меньшей мере два атома углерода, извлеченной из установки (7) для удаления метана, с получением жидкости (29), по меньшей мере одну часть которой извлекают в виде продукта (30) деазотированного природного газа, и второго газа (26);
c) введение указанного второго газа (26) в установку (31) для удаления азота, содержащую N колонн для удаления азота, из которой получают газ (36) и жидкость (33), по меньшей мере одну часть которой смешивают с указанной жидкостью (29) или по меньшей мере одной ее частью и извлекают в виде продукта (30) деазотированного природного газа;
где указанный деазотированный природный газ (30), полученный таким образом, содержит менее 5 мол.% азота, и при этом N равняется 3 или больше;
d) обработку указанного газа (36) из стадии с) во второй установке (В) для удаления азота с получением потока газообразного азота, содержащего не более 2 мол.% метана, и потока газообразного метана, содержащего не более 5 мол.% азота, где вторая установка (В) для удаления азота содержит не более N-1 колонн для удаления азота.
2. Способ по п.1, где N равняется 6 или больше.
3. Способ по предыдущему пункту, где вторая установка (В) для удаления азота содержит от N-5 колонн для удаления азота до N-1 колонн для удаления азота, предпочтительно от N-4 до N-2 колонн для удаления азота.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, где стадии b) и c) осуществляют при температуре ниже -50°С и текучую среду не нагревают повторно выше -50°С между стадией b) и стадией c).
EA201792037A 2015-04-01 2015-10-01 Способ удаления азота из быстротекущего природного газа EA035250B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1552781A FR3034428B1 (fr) 2015-04-01 2015-04-01 Procede de desazotation du gaz naturel a haut debit
PCT/FR2015/052632 WO2016156675A1 (fr) 2015-04-01 2015-10-01 Procédé de déazotation du gaz naturel à haut débit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201792037A1 EA201792037A1 (ru) 2017-12-29
EA035250B1 true EA035250B1 (ru) 2020-05-20

Family

ID=53177676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201792037A EA035250B1 (ru) 2015-04-01 2015-10-01 Способ удаления азота из быстротекущего природного газа

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180087833A1 (ru)
AU (1) AU2015388736B2 (ru)
EA (1) EA035250B1 (ru)
FR (1) FR3034428B1 (ru)
MX (1) MX2017012611A (ru)
WO (1) WO2016156675A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4195979A (en) * 1978-05-12 1980-04-01 Phillips Petroleum Company Liquefaction of high pressure gas
DE10106484A1 (de) * 2001-02-13 2002-08-14 Linde Ag Verfahren zum gleichzeitigen Gewinnen einer Helium- und einer Stickstoff-Reinfraktion
US20070193303A1 (en) * 2004-06-18 2007-08-23 Exxonmobil Upstream Research Company Scalable capacity liquefied natural gas plant
US20090248174A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Saudi Arabian Oil Company Control method of refrigeration systems in gas plants with parallel trains

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687499A (en) * 1986-04-01 1987-08-18 Mcdermott International Inc. Process for separating hydrocarbon gas constituents
US4710212A (en) 1986-09-24 1987-12-01 Union Carbide Corporation Process to produce high pressure methane gas
US7234322B2 (en) * 2004-02-24 2007-06-26 Conocophillips Company LNG system with warm nitrogen rejection
DE102008056196A1 (de) * 2008-11-06 2010-05-12 Linde Ag Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4195979A (en) * 1978-05-12 1980-04-01 Phillips Petroleum Company Liquefaction of high pressure gas
DE10106484A1 (de) * 2001-02-13 2002-08-14 Linde Ag Verfahren zum gleichzeitigen Gewinnen einer Helium- und einer Stickstoff-Reinfraktion
US20070193303A1 (en) * 2004-06-18 2007-08-23 Exxonmobil Upstream Research Company Scalable capacity liquefied natural gas plant
US20090248174A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Saudi Arabian Oil Company Control method of refrigeration systems in gas plants with parallel trains

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HARPER E A, RUST J R, LEAN L E: "TROUBLE FREE LNG", CHEMICAL ENGINEERING PROGRESS., AMERICAN INSTITUTE OF CHEMICAL ENGINEERS, NEW YORK, NY, US, vol. 71, no. 11, 1 January 1975 (1975-01-01), NEW YORK, NY, US, pages 75 - 79, XP009073630, ISSN: 0360-7275 *
HARVEY L. VINES: "Upgrading Natural Gas", CHEMICAL ENGINEERING PROGRESS., AMERICAN INSTITUTE OF CHEMICAL ENGINEERS, NEW YORK, NY, US, vol. 82, no. 11, 1 November 1986 (1986-11-01), NEW YORK, NY, US, pages 46 - 50, XP001269618, ISSN: 0360-7275 *
O'BRIEN JOHN V; MALONEY JAMES J: "Continuous improvement in nitrogen rejection unit design", PROCEEDINGS, SEVENTY-SIXTH ANNUAL CONVENTION / GAS PROCESSORS ASSOCIATION : [SAN ANTONIO, TEXAS, MARCH 10 - 12, 1997], vol. 76, 1 January 1997 (1997-01-01) - 12 March 1997 (1997-03-12), pages 73 - 78, XP009166620 *
SCHOPFER G.: "Cryogenic nitrogen rejection technology for current market developments", GASTECH 2011, 22 March 2011 (2011-03-22), XP009153772 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2015388736B2 (en) 2021-05-13
US20180087833A1 (en) 2018-03-29
EA201792037A1 (ru) 2017-12-29
AU2015388736A1 (en) 2017-11-09
FR3034428A1 (fr) 2016-10-07
WO2016156675A1 (fr) 2016-10-06
FR3034428B1 (fr) 2020-01-10
MX2017012611A (es) 2018-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU739319B2 (en) Process for liquefying a gas, notably a natural gas or air, comprising a medium pressure drain and application
AU2020200538A1 (en) Process and apparatus for heavy hydrocarbon removal from lean natural gas before liquefaction
US5421167A (en) Enhanced olefin recovery method
JP5481480B2 (ja) 拡張二成分冷却システムを用いた冷却方法
US11486636B2 (en) Method to recover LPG and condensates from refineries fuel gas streams
US20110265511A1 (en) Natural gas liquefaction method with enhanced propane recovery
RU2731351C2 (ru) Способ и система для получения потока тощего метансодержащего газа
US20110036120A1 (en) Method and apparatus for recovering and fractionating a mixed hydrocarbon feed stream
MX2007000242A (es) Configuraciones y metodos para la separacion de condensados de gas a partir de mezclas de hidrocarburos a alta presion.
WO2018048478A1 (en) Pretreatment of natural gas prior to liquefaction
EP0467860A1 (en) Method for the recovery of ethylene and propylene from a gas produced by the pyrolysis of hydrocarbons
EA035004B1 (ru) Возврат флегмы в колоннах для деметанирования
WO2017019423A1 (en) Processes for producing a natural gas stream
AU2018306365B2 (en) Method for purifying a natural gas stream
RU2464510C2 (ru) Способ и устройство для охлаждения потока углеводородов
AU2015388735B2 (en) Process for removing nitrogen from natural gas
EA035250B1 (ru) Способ удаления азота из быстротекущего природного газа
RU2720366C1 (ru) Способ криогенного разделения потока природного газа
US11060037B2 (en) Method for purifying a gas rich in hydrocarbons
EA036459B1 (ru) Оптимизация способа деазотирования потока природного газа
US20190277565A1 (en) Bath-type vaporiser-condenser for a method of cryogenically separating a natural gas stream
KR101561385B1 (ko) 천연가스의 예비 분리를 통한 천연가스오일 회수방법
EA032739B1 (ru) Способ фракционирования потока крекинг-газа с использованием промежуточного рециркуляционного потока и установка для его осуществления
CA2777416A1 (en) A method to recover lpg and condensates from refineries fuel gas streams

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