EA041607B1 - METHOD FOR SEPARATING A MIXTURE OF COMPONENTS - Google Patents
METHOD FOR SEPARATING A MIXTURE OF COMPONENTS Download PDFInfo
- Publication number
- EA041607B1 EA041607B1 EA202092067 EA041607B1 EA 041607 B1 EA041607 B1 EA 041607B1 EA 202092067 EA202092067 EA 202092067 EA 041607 B1 EA041607 B1 EA 041607B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- distillation
- temperature level
- fluid
- level
- mixture
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относится к способу разделения смеси компонентов, содержащей, по существу, углеводороды, имеющие два или два или более атомов углерода, метан и водород, и к устройству разделения, описанным в независимых пунктах формулы изобретения.The invention relates to a method for separating a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two or two or more carbon atoms, methane and hydrogen, and to a separation device described in independent claims.
Уровень техникиState of the art
Способы и устройства для парового крекинга углеводородов известны и описаны, например, в статье Этилен в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, размещенной онлайн 15 апреля 2007, DOI 10.1002/14356007.al0_045.pub2. Путем парового крекинга, а также используя другие способы и устройства, смеси компонентов получают в форме так называемых неочищенных газов или крекинг-газов, которые после переработки, включающей удаление воды и диоксида углерода и масло- или бензиноподобных компонентов, разделяют, по меньшей мере частично, на компоненты, присутствующие в каждом случае. Это можно осуществлять различными путями.Methods and devices for steam cracking of hydrocarbons are known and are described, for example, in the article Ethylene in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry posted online April 15, 2007, DOI 10.1002/14356007.al0_045.pub2. By steam cracking, as well as using other methods and devices, mixtures of components are obtained in the form of so-called crude gases or cracked gases, which, after processing, including the removal of water and carbon dioxide and oil or gasoline-like components, are separated, at least partially, to the components present in each case. This can be done in various ways.
Настоящее изобретение можно применять для удаления метана и водорода из смеси компонентов, содержащей, по существу, углеводороды, имеющие два атома углерода, метан и водород, а также имеющей пониженное содержание более тяжелых углеводородов или свободной от более тяжелых углеводородов, и оно описано в данной заявке, в частности, со ссылкой на этот вариант. Смесь компонентов этого типа получают с помощью последовательности разделения, известной в процитированной литературе, в частности в процессе деэтанизации переработанного крекинг-газа, когда такая деэтанизация происходит первой в способе разделения. Как еще раз подчеркивается ниже, смесь компонентов этого типа или соответствующий поток вещества обычно называют еще С2минус поток.The present invention can be used to remove methane and hydrogen from a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two carbon atoms, methane and hydrogen, and also having a reduced content of heavier hydrocarbons or free of heavier hydrocarbons, and it is described in this application. in particular with reference to this option. A mixture of components of this type is obtained by means of a separation sequence known in the cited literature, in particular in the process of deethanization of the processed cracked gas, when such deethanization occurs first in the separation process. As emphasized again below, a mixture of this type of component, or the corresponding stream of matter, is commonly referred to as C2 minus stream.
Однако настоящее изобретение можно еще применять для удаления метана и водорода из смеси компонентов, содержащей по существу углеводороды, имеющие два и более атомов углерода, метан и водород. Смесь компонентов этого типа может находиться по существу в форме крекинг-газа, который был обработан, как указано, но еще должен быть дополнительно подвергнут обработке с помощью способов разделения.However, the present invention can still be used to remove methane and hydrogen from a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two or more carbon atoms, methane and hydrogen. A mixture of components of this type may be substantially in the form of a cracked gas which has been treated as indicated, but must still be further processed by separation methods.
В обоих случаях, то есть как удаления метана и водорода из смеси компонентов, содержащей, по существу, углеводороды, имеющие два атома углерода, метан и водород, но более низкое содержание более тяжелых углеводородов, или свободной от тяжелых углеводородов, так и удаления метана и водорода из смеси компонентов, содержащей, по существу, углеводороды, имеющие два или более атомов углерода, метан и водород, то есть в настоящем изобретении, осуществляют то, что называется деметанизацией. Эта операция происходит второй в соответствующей последовательности разделения в первом случае и первой в последнем случае.In both cases, i.e. both the removal of methane and hydrogen from a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two carbon atoms, methane and hydrogen, but a lower content of heavier hydrocarbons, or free of heavy hydrocarbons, and the removal of methane and hydrogen from a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two or more carbon atoms, methane and hydrogen, that is, in the present invention, carry out what is called demethanization. This operation occurs second in the respective splitting sequence in the first case and first in the last case.
Традиционные способы, например, способ, проиллюстрированный на фиг. 1, включает поэтапное охлаждение С2минус потока под давлением в теплообменниках и отделение жидких конденсатов в каждом случае ниже по потоку от этих теплообменников. Фракцию С2минус потока, первоначально поданную в него, которая остается в газообразном состоянии при давлении примерно 3 МПа (30 бар) (абс.) и температуре ниже примерно -100°C, расширяют в детандере. Фракцию, расширенную в детандере, и конденсаты, отделенные от С2минус потока ранее, подают в ректификационную колонну (называемую деметанайзер) на разных уровнях.Conventional methods, such as the method illustrated in FIG. 1 involves stepwise cooling of the C2 minus pressurized flow in heat exchangers and separation of liquid condensates in each case downstream of these heat exchangers. The fraction C2 minus the flow initially fed into it, which remains in a gaseous state at a pressure of about 3 MPa (30 bar) (abs.) and a temperature below about -100° C., is expanded in an expander. The fraction expanded in the expander and the condensates separated from the C2 minus stream earlier are fed to a distillation column (called a demethanizer) at different levels.
В нижней части ректификационной колонны образуется и извлекается жидкий кубовый продукт, содержащий по существу углеводороды, имеющие два атома углерода. Газообразный продукт из верхней части, содержащий, по существу, метан и водород, извлекают в верхней части ректификационной колонны в виде верхнего потока и охлаждают до примерно -160°C путем расширения в детандере.At the bottom of the distillation column, a liquid bottom product containing essentially hydrocarbons having two carbon atoms is formed and recovered. The overhead product gas, containing essentially methane and hydrogen, is removed at the top of the distillation column as an overhead stream and cooled to about -160° C. by expansion in an expander.
Расширенный верхний поток используют для охлаждения и по меньшей мере частичного сжижения первого газообразного потока вещества из ректификационной колонны в первом пластинчатом теплообменнике и второго газообразного потока вещества во втором пластинчатом теплообменнике. Используемая ректификационная колонна состоит из двух частей, и газообразные потоки вещества, которые были, по меньшей мере частично, сжижены в каждом случае, используют как обратный поток в две части ректификационной колонны. Затем расширенный верхний поток используют для охлаждения С2минус потока и, следовательно, используют в образовании конденсатов.The expanded overhead stream is used to cool and at least partially liquefy the first gaseous material stream from the distillation column in the first plate heat exchanger and the second gaseous material stream in the second plate heat exchanger. The distillation column used consists of two parts and the gaseous substance streams which have been at least partially liquefied in each case are used as a return flow to the two parts of the distillation column. The expanded overhead stream is then used to cool the C2 minus stream and hence is used in the formation of condensates.
Соответствующий способ также описан в DE 102005050388 A1. Кроме того, в FR 957931 A1 и JP S61189233 A показаны способы обработки газовых смесей из способов парового крекинга.A corresponding method is also described in DE 102005050388 A1. In addition, FR 957931 A1 and JP S61189233 A show methods for treating gas mixtures from steam cracking processes.
Недостаток указанного способа состоит в том, что указанные пластинчатые теплообменники, которые применяют для охлаждения и частичного сжижения первого газообразного потока вещества и второго газообразного потока вещества из ректификационной колонны, должны быть расположены выше ректификационной колонны, чтобы эти потоки вещества или сжиженные фракции могли протекать обратно в ректификационную колонну в виде обратного потока. Расширенный верхний поток с некоторой фракцией жидкости из-за расширения нужно переместить обратно в эти пластинчатые теплообменники сложным путем. Применение расширенного верхнего потока в качестве охладителя в пластинчатых теплообменниках на большой высоте сопряжено с техническими сложностями, поскольку жидкая фаза и газовая фаза предпочтительно направляются по отдельности в пластинчатые теплообменники, и может поддерживаться меньшее падение давления.The disadvantage of this method is that said plate heat exchangers, which are used to cool and partially liquefy the first gaseous substance stream and the second gaseous substance stream from the distillation column, must be located upstream of the distillation column so that these substance streams or liquefied fractions can flow back into distillation column in the form of reverse flow. The expanded top stream, with some liquid fraction due to expansion, must be transferred back to these plate heat exchangers in a complicated way. The use of expanded overhead as a coolant in high altitude plate heat exchangers is technically difficult because the liquid phase and gas phase are preferably sent separately to the plate heat exchangers and a lower pressure drop can be maintained.
В итоге монтаж пластинчатых теплообменников вверху ректификационной колонны является не- 1 041607 удобным и затратным. То же справедливо при сравнении деметанизации смеси компонентов, содержащей не только углеводороды, имеющие два атома углерода, но еще и более тяжелые углеводороды. Таким образом, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в решении указанных недостатков уровня техники.As a result, the installation of plate heat exchangers at the top of the distillation column is inconvenient and costly. The same is true when comparing the demethanization of a mixture of components containing not only hydrocarbons having two carbon atoms, but also heavier hydrocarbons. Thus, the problem to which the present invention is directed is to solve these shortcomings of the prior art.
Описание изобретенияDescription of the invention
В отличие от уровня техники в настоящем изобретении предложен способ разделения смеси компонентов, содержащей, по существу, углеводороды, имеющие два или два или более атомов углерода, метан и водород, и соответствующее устройство разделения, которые имеют соответствующие признаки, указанные в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные конфигурации являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения и нижеследующего описания.In contrast to the prior art, the present invention proposes a method for separating a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two or two or more carbon atoms, methane and hydrogen, and a corresponding separation device, which have the corresponding features specified in the independent claims . Preferred configurations are the subject of the dependent claims and the following description.
Перед тем, как раскрыть признаки и преимущества настоящего изобретения, будут раскрыты основы и даны определения используемым терминам.Before disclosing the features and advantages of the present invention, the basics will be disclosed and definitions of the terms used will be given.
Настоящее изобретение, в частности, используют для разделения смесей компонентов, которые получают способами парового крекинга. Однако этим оно не ограничивается. Смесь компонентов, содержащая, по существу, углеводороды, имеющие два или два или более атомов углерода, метан и водород, если она произведена способом парового крекинга, образуется как фракция крекинг-газа, полученного в способе парового крекинга. С этой целью соответствующий крекинг-газ обычно освобождают от воды, кислых газов и масло- и бензиноподобных компонентов, и сжимают, как уже было указано. После этого он представляет собой смесь компонентов, содержащую, по существу, углеводороды, имеющие два или более атомов углерода, метан и водород. Смесь компонентов, содержащая, по существу, углеводороды, имеющие два атома углерода, метан и водород, может, в свою очередь, образовываться из нее путем удаления углеводородов, имеющих три или возможно более атомов углерода, особенно посредством ректификации. Согласно настоящему изобретению может быть переработана (деметанизирована) либо смесь компонентов, содержащая по существу углеводороды, имеющие два или более атомов углерода, метан и водород, либо смесь компонентов, содержащая по существу углеводороды, имеющие два атома углерода, метан и водород.The present invention is particularly useful for separating mixtures of components that are produced by steam cracking processes. However, it is not limited to this. A mixture of components containing essentially hydrocarbons having two or two or more carbon atoms, methane and hydrogen, if produced by the steam cracking process, is formed as a fraction of the cracked gas produced by the steam cracking process. To this end, the corresponding cracking gas is usually freed from water, acid gases and oil- and gasoline-like components, and compressed, as already indicated. After that, it is a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two or more carbon atoms, methane and hydrogen. A mixture of components containing essentially hydrocarbons having two carbon atoms, methane and hydrogen, can, in turn, be formed from it by removing hydrocarbons having three or possibly more carbon atoms, especially by rectification. According to the present invention, either a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two or more carbon atoms, methane and hydrogen, or a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two carbon atoms, methane and hydrogen can be processed (demethanized).
Стандартные способы включают разделение крекинг-газа на ряд фракций на основании разных температур кипения присутствующих компонентов. Эти фракции называют в уровне техники с помощью сокращений, указывающих число атомов углерода в углеводородах, преимущественно или исключительно присутствующих в каждом случае. Таким образом, C1 фракция представляет собой фракцию, содержащую преимущественно или исключительно метан (но путем превращения в некоторых случаях также водород, поэтому также называемую С1минус фракция). Напротив, C2 фракция содержит преимущественно или исключительно этан, этилен и/или ацетилен. C3 фракция преимущественно содержит пропан, пропилен, метилацетилен и/или пропадиен. C4 фракция содержит преимущественно или исключительно бутан, бутен, бутадиен и/или бутин, причем соответствующие изомеры могут присутствовать в разных соотношениях в зависимости от источника C4 фракции. То же относится, соответственно, к C5 фракции и фракциям с более высокой молекулярной массой. Несколько фракций такого типа могут быть также объединены в смысле способа и/или назначения. Например, С2плюс фракция содержит преимущественно или исключительно углеводороды, имеющие два или более атомов углерода, а С2минус фракция содержит преимущественно или исключительно углеводороды, имеющие один или два атома углерода.Standard methods involve separating the cracked gas into a number of fractions based on the different boiling points of the components present. These fractions are referred to in the art by abbreviations indicating the number of carbon atoms in the hydrocarbons predominantly or exclusively present in each case. Thus, the C1 fraction is a fraction containing predominantly or exclusively methane (but by conversion in some cases also hydrogen, therefore also called the C1 minus fraction). In contrast, the C2 fraction contains predominantly or exclusively ethane, ethylene and/or acetylene. The C3 fraction predominantly contains propane, propylene, methylacetylene and/or propadiene. The C4 fraction contains predominantly or exclusively butane, butene, butadiene and/or butyne, the respective isomers being present in different proportions depending on the source of the C4 fraction. The same applies, respectively, to the C5 fraction and the higher molecular weight fractions. Several fractions of this type may also be combined in terms of method and/or purpose. For example, the C2 plus fraction contains predominantly or exclusively hydrocarbons having two or more carbon atoms, and the C2 minus fraction contains predominantly or exclusively hydrocarbons having one or two carbon atoms.
В используемой в настоящей заявке терминологии смеси компонентов могут быть насыщены или бедны одним или более компонентов, причем насыщенный может соответствовать содержанию по меньшей мере 90, 95, 99, 99,5, 99,9, 99,99 или 99,999%, а бедный может соответствовать содержанию не более 10, 5, 1, 0,1, 0,01% или 0,001% в молях, по массе или по объему. В используемой в настоящей заявке терминологии смеси компонентов также могут быть обогащены или обеднены одним или более компонентов, причем эти термины относятся к содержанию в другой смеси компонентов, из которой была получена интересующая смесь компонентов. Смесь компонентов обогащена, когда она содержит не менее 1,1-кратного, 1,5-кратного, 2-кратного, 5-кратного, 10-кратного, 100-кратного или 1000кратного содержания, и обеднена, когда она содержит не более 0,9-кратного, 0,5-кратного, 0,1кратного, 0,01-кратного или 0,001-кратного содержания компонента, в расчете на другую смесь компонентов. Если в данной заявке говорится, что смесь компонентов содержит по существу один или более компонентов, это, в частности, следует понимать так, что смесь компонентов, по меньшей мере, насыщена одним или более компонентом в указанном выше смысле или исключительно содержит один или более компонентов.In the terminology used in this application, mixtures of components may be saturated or poor in one or more components, and saturated may correspond to a content of at least 90, 95, 99, 99.5, 99.9, 99.99 or 99.999%, and lean may correspond to a content of not more than 10, 5, 1, 0.1, 0.01% or 0.001% in moles, by mass or by volume. In the terminology used in this application, mixtures of components can also be enriched or depleted in one or more components, and these terms refer to the content in another mixture of components from which the mixture of components of interest was obtained. A mixture of components is enriched when it contains at least 1.1-fold, 1.5-fold, 2-fold, 5-fold, 10-fold, 100-fold or 1000-fold content, and depleted when it contains no more than 0, 9-fold, 0.5-fold, 0.1-fold, 0.01-fold or 0.001-fold content of the component, based on another mixture of components. If this application says that a mixture of components contains essentially one or more components, this, in particular, should be understood so that the mixture of components is at least saturated with one or more components in the above sense or exclusively contains one or more components .
Смесь компонентов получена из другой смеси компонентов, когда она содержит, по меньшей мере, некоторые компоненты, присутствующие в или полученные из другой смеси компонентов. Смесь компонентов, полученная таким образом, может быть получена из другой смеси компонентов путем отделения или отведения части или одного или более компонентов, обогащения или обеднения в отношении одного или более компонентов, химического или физического превращения одного или более компонентов, нагревания, охлаждения, сжатия и тому подобного.A mixture of components is derived from another mixture of components when it contains at least some of the components present in or derived from the other mixture of components. The mixture of components thus obtained can be obtained from another mixture of components by separating or diverting a portion or one or more components, enriching or depleting one or more components, chemically or physically converting one or more components, heating, cooling, compressing and the like.
Термины уровень давления и уровень температуры используют в настоящей заявке, чтобы оха- 2 041607 рактеризовать давления и температуры, они предназначены, чтобы выразить тот факт, что соответствующие давления и температуры не обязательно должны использоваться в виде точных значений давления/температуры. Однако такие давления и температуры обычно изменяются в определенных диапазонах, например, ± 1% или 10% от среднего значения. Соответствующие уровни давления и уровни температуры могут находиться в непересекающихся диапазонах или в пересекающихся диапазонах. Более конкретно, уровни давления включают небольшую разницу давлений, которая возникает из-за неизбежных или ожидаемых падений давления. То же касается уровней температуры. Уровни давления, указанные в данной заявке в барах, являются абсолютными давлениями.The terms pressure level and temperature level are used in this application to characterize pressures and temperatures and are intended to express the fact that the corresponding pressures and temperatures need not be used as precise pressure/temperature values. However, such pressures and temperatures usually vary within certain ranges, such as ± 1% or 10% of the mean value. The respective pressure levels and temperature levels may be in non-overlapping ranges or in overlapping ranges. More specifically, pressure levels include small pressure differences that occur due to unavoidable or expected pressure drops. The same goes for temperature levels. The pressure levels given in this application in bar are absolute pressures.
Теплообменник служит для непрямой передачи тепла между по меньшей мере двумя потоками вещества, проводимыми, например, в противотоке друг к другу, например, более теплым газообразным потоком вещества и одним или более более холодных жидких потоков вещества. Теплообменник может быть сформирован из одной секции теплообменника или множества параллельно и/или последовательно соединенных секций теплообменника, например, одного или более блоков пластинчатых теплообменников. Теплообменник имеет проходы, сформированные в виде отдельных каналов для текучей среды, с поверхностями для теплообмена.The heat exchanger serves to indirectly transfer heat between at least two substance streams, carried out, for example, in countercurrent to each other, for example, a warmer gaseous substance stream and one or more cold liquid substance streams. The heat exchanger may be formed from a single heat exchanger section or a plurality of heat exchanger sections connected in parallel and/or in series, such as one or more plate heat exchanger units. The heat exchanger has passages formed as separate fluid channels with heat exchange surfaces.
Жидкостной сепаратор или резервуар разделения представляет собой сосуд, в котором жидкость, называемую конденсатом, отделяют от газообразного потока вещества или выделяют из двухфазного потока (который частично находится в жидком состоянии и частично в газообразном состоянии). Конденсат может быть удален по меньшей мере частично в газообразном состоянии из жидкостного сепаратора (обычно из верхней области, сверху).A liquid separator or separation tank is a vessel in which a liquid, called condensate, is separated from a gaseous stream of matter or separated from a two-phase stream (which is partly liquid and partly gaseous). The condensate can be removed at least partially in the gaseous state from the liquid separator (usually from the upper region, from above).
В используемой в настоящей заявке терминологии ректификационная колонна представляет собой блок для разделения, предназначенный для по меньшей мере частичного разделения на фракции смеси компонентов (текучей среды), обеспеченной в газообразной или жидкой форме или в форме двухфазной смеси, имеющей жидкий и газообразный компоненты, возможно даже в свехкритическом состоянии, то есть для получения чистых веществ или смеси компонентов в каждом случае из смеси компонентов, которые обогащены/обеднены или насыщены/бедны в отношении по меньшей мере одного компонента по сравнению со смесью компонентов в указанном выше смысле. Ректификационные колонны достаточно хорошо известны в области технологии разделения. Ректификационные колонны обычно имеют форму цилиндрических металлических сосудов, снабженных внутренними элементами, например, ректификационные тарелки или упорядоченные или неупорядоченные насадки. Одной из особенностей ректификационной колонны является то, что жидкая фракция отделяется в ее нижней области, называемой также кубом. Эту жидкую фракцию, называемую в данной заявке кубовой жидкостью, нагревают в ректификационной колонне с помощью ребойлера, так что часть кубовой жидкости непрерывно испаряется и поднимается в газообразном состоянии в ректификационной колонне. Ректификационная колонна также обычно снабжена так называемым верхним конденсатором, в который подают по меньшей мере часть газовой смеси, которая накапливается в верхней области ректификационной колонны, или соответствующий чистый газ, называемый в данной заявке верхним газом, частично сжижают с получением конденсата и применяют в качестве обратного потока жидкости в верхней части ректификационной колонны. Часть конденсата, полученного из верхнего газа, можно использовать некоторыми другими способами. Что касается конструкции и конкретной конфигурации ректификационных колонн, приводится ссылка на соответствующие учебники (см., например, Sattler, K: Thermische Trennverfahren: Grundlagen, Auslegung, Apparate [Thermal Separation Processes: Basics, Design, Apparatuses], 3rd edition 2001, Weinheim; Wiley-VCH).In the terminology used in this application, a distillation column is a separation unit designed to at least partially fractionate a mixture of components (fluid) provided in gaseous or liquid form or in the form of a two-phase mixture having liquid and gaseous components, possibly even in a supercritical state, i.e. to obtain pure substances or a mixture of components in each case from a mixture of components that are enriched/depleted or saturated/poor in relation to at least one component compared to the mixture of components in the above sense. Distillation columns are fairly well known in the field of separation technology. Distillation columns are typically in the form of cylindrical metal vessels fitted with internals such as distillation trays or ordered or random packings. One of the features of the distillation column is that the liquid fraction is separated in its lower region, also called the cube. This liquid fraction, referred to in this application as the bottom liquid, is heated in the distillation column by means of a reboiler, so that part of the bottom liquid is continuously evaporated and rises in a gaseous state in the distillation column. The distillation column is also usually equipped with a so-called top condenser, which is fed with at least a part of the gas mixture that accumulates in the upper region of the distillation column, or the corresponding pure gas, referred to in this application as the top gas, is partially liquefied to form a condensate and used as a return liquid flow at the top of the distillation column. Some of the condensate obtained from the top gas can be used in several other ways. With regard to the design and specific configuration of distillation columns, reference is made to the relevant textbooks (see, for example, Sattler, K: Thermische Trennverfahren: Grundlagen, Auslegung, Apparate [Thermal Separation Processes: Basics, Design, Apparatuses], 3rd edition 2001, Weinheim; Wiley-VCH).
В используемой в настоящей заявке терминологии устройство перегонки представляет собой устройство разделения, имеющее по меньшей мере два разных блока перегонки. Устройство перегонки может, например, представлять собой ректификационную колонну или содержать компоненты, обычные для ректификационной колонны. Устройство перегонки может также принимать форму ректификационной колонны, имеющей две секции, отделенные одна от другой с помощью тарелки, где жидкость накапливается на тарелке и по желобу стекает в нижнюю секцию и, следовательно, образует обратный поток в нижнюю секцию. Обмен жидкости также возможен по контурам.In the terminology used in this application, the distillation device is a separation device having at least two different distillation units. The distillation apparatus may, for example, be a distillation column or contain components common to a distillation column. The distillation apparatus may also take the form of a distillation column having two sections separated from one another by a tray, where the liquid accumulates on the tray and flows down a trough to the bottom section and therefore forms a backflow to the bottom section. Fluid exchange is also possible along the circuits.
Преимущества настоящего изобретенияAdvantages of the present invention
Настоящее изобретение проистекает из известного в этом отношении способа разделения смеси компонентов, содержащей, по существу, углеводороды, имеющие два или два или более атомов углерода, и метан и водород. Как указывалось выше, смесь компонентов этого типа может принимать форму крекинг-газа, который был обработан, но еще не был подвержен способам разделения, или же С2минус фракции. Способ такого типа проводят, используя устройство перегонки, в котором поток вещества, содержащий метан и водород, отделяют от более тяжелой фракции, то есть образуется смесь компонентов, содержащая по существу углеводороды, имеющие два или два или более атомов углерода, и смесь компонентов, содержащая по существу метан и водород.The present invention results from a process known in this regard for separating a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two or two or more carbon atoms and methane and hydrogen. As mentioned above, a mixture of components of this type may take the form of a cracked gas that has been processed but not yet subjected to separation processes, or a C2 minus fraction. This type of process is carried out using a distillation device in which a stream of material containing methane and hydrogen is separated from a heavier fraction, i.e. a mixture of components is formed containing essentially hydrocarbons having two or two or more carbon atoms, and a mixture of components containing essentially methane and hydrogen.
В таком способе текучую среду из смеси компонентов при первом уровне давления постепенно охлаждают от первого уровня температуры через два или более промежуточных уровней температуры до второго уровня температуры. На каждом из промежуточных уровней температуры из текучей среды отIn such a method, the fluid from the mixture of components at the first pressure level is gradually cooled from the first temperature level through two or more intermediate temperature levels to the second temperature level. At each of the intermediate temperature levels from the fluid from
- 3 041607 деляют конденсаты при первом уровне давления, то есть в каждом случае без расширения.- 3 041607 separate condensates at the first pressure level, i.e. in each case without expansion.
Если в данной заявке указано, что текучая среда из потока вещества или текучая среда из смеси компонентов обработана каким-то образом, это означает, например, что используют всю текучую среду, текучую среду, полученную из исходной текучей среды, или подпоток потока вещества, который образовался из соответствующей текучей среды. Более конкретно, на указанной выше стадии способа конденсат и фракция, которая остается в газообразном состоянии, образуются в каждом случае из соответствующей текучей среды. Фракцию, которая остается в газообразном состоянии, охлаждают в каждом случае до следующего уровня наиболее низкой температуры (то есть промежуточных уровней температуры или, в итоге, второго уровня температуры).If this application indicates that a fluid from a stream of matter or a fluid from a mixture of components is processed in some way, this means, for example, that the entire fluid is used, the fluid obtained from the original fluid, or a substream of the substance stream, which formed from the appropriate fluid. More specifically, in the above process step, the condensate and the fraction which remains in the gaseous state are generated in each case from the corresponding fluid. The fraction that remains in the gaseous state is cooled in each case to the next lowest temperature level (ie the intermediate temperature levels or eventually the second temperature level).
Текучую среду из смеси компонентов, которая остается в газообразном состоянии при втором уровне температуры, то есть текучую среду, которая не отделяется в форме соответствующих конденсатов, подают в детандер при первом уровне давления и расширяют до второго уровня давления, причем результатами расширения являются охлаждение и частичная конденсация и, следовательно, образование двухфазного потока, содержащего жидкую и газообразную часть.The fluid from the mixture of components which remains in the gaseous state at the second temperature level, i.e. the fluid which does not separate in the form of the respective condensates, is fed into the expander at the first pressure level and expanded to the second pressure level, the expansion results in cooling and partial condensation and, consequently, the formation of a two-phase flow containing a liquid and a gaseous part.
Каждый из конденсатов, образованных путем охлаждении до промежуточных уровней температуры и второго уровня температуры, и двухфазного потока подают, по меньшей мере частично, в устройство перегонки, которое эксплуатируют при втором уровне давления, где по меньшей мере один жидкий поток вещества, содержащий, по существу, углеводороды, имеющие два или два или более атомов углерода, и газообразный поток вещества, содержащий, по существу, метан и водород, получают в устройстве перегонки и извлекают из устройства перегонки.Each of the condensates formed by cooling to intermediate temperature levels and a second temperature level and the two-phase stream is fed at least in part to a distillation apparatus that is operated at a second pressure level, where at least one liquid stream of matter containing essentially , hydrocarbons having two or two or more carbon atoms, and a gaseous stream of matter containing essentially methane and hydrogen are produced in the distillation device and removed from the distillation device.
В этом способе текучую среду из каждого из конденсатов, образованных при охлаждении до промежуточных уровней температуры и второго уровня температуры, и из двухфазного потока расширяют от первого уровня давления до второго уровня давления, который ниже первого уровня давления, и подают в устройство перегонки, которое эксплуатируют при втором уровне давления.In this method, the fluid from each of the condensates formed upon cooling to intermediate temperature levels and a second temperature level and from a two-phase stream is expanded from a first pressure level to a second pressure level that is lower than the first pressure level, and is fed to a distillation device that is operated at the second pressure level.
Согласно настоящему изобретению указанный второй уровень температуры составляет от -125 до -150°C, в частности примерно -145°C. Это значительно ниже соответствующих уровней температуры, используемых в способах согласно уровню техники при охлаждении соответствующих подаваемых смесей. Ссылка сделана на пример на фиг. 1. Благодаря последовательному сжатию, уровень температуры значительно снижается еще раз, в данном примере от примерно -145°C до, в частности, примерно -162°C.According to the present invention, said second temperature level is from -125 to -150°C, in particular about -145°C. This is well below the respective temperature levels used in the prior art processes when cooling the respective feed mixtures. Reference is made to the example in FIG. 1. Due to successive compression, the temperature level is significantly reduced again, in this example from about -145°C to, in particular, about -162°C.
Согласно настоящему изобретению устройство перегонки содержит первый блок перегонки и второй блок перегонки, причем первый блок перегонки эксплуатируют при третьем уровне температуры в его верхней части, который ниже второго уровня температуры, причем второй блок перегонки эксплуатируют при четвертом уровне температуры в его верхней части, который выше второго уровня температуры. Жидкую часть двухфазного потока, по меньшей мере частично, подают в первый блок перегонки. Однако это не исключает возможности, что газообразную часть двухфазного потока также можно подавать, по меньшей мере частично, в первый блок перегонки. С другой стороны, жидкую часть двухфазного потока используют в качестве флегмы. Дополнительный эффект, однако, состоит в том, что низкая температура расширенного двухфазного потока (например, приблизительно -162°C) дает еще больше жидкости из подымающегося потока газа из первого блока разделения. Это происходит потому, что уровень температуры двухфазного потока после расширения еще ниже, чем третий уровень температуры в верхней части колонны (например, приблизительно -152°C). Указанные прямые и непрямые эффекты могут вносить равный вклад в образование флегмы.According to the present invention, the distillation apparatus comprises a first distillation unit and a second distillation unit, wherein the first distillation unit is operated at a third temperature level at its top, which is lower than the second temperature level, and the second distillation unit is operated at a fourth temperature level, at its top, which is higher than second temperature level. The liquid portion of the two-phase stream is at least partially fed to the first distillation unit. However, this does not exclude the possibility that the gaseous part of the two-phase stream can also be fed, at least in part, to the first distillation unit. On the other hand, the liquid part of the two-phase flow is used as reflux. An additional effect, however, is that the low temperature of the expanded two-phase stream (eg, approximately -162° C.) produces even more liquid from the rising gas stream from the first separation unit. This is because the temperature level of the two-phase flow after expansion is even lower than the third temperature level at the top of the column (eg, approximately -152°C). These direct and indirect effects can contribute equally to the formation of phlegm.
В частности, жидкая часть двухфазного потока или его соответствующее частичное количество подают в верхнюю область, близкую к верхней части первого блока перегонки, или вблизи его верхней части, при этом область, близкая к верхней части, представляет, в частности, область без тарелок и/или насадок, которая расположена непосредственно ниже верхнего крана первого блока перегонки. Термином голова обозначают самую верхнюю часть блока перегонки, выше которой соответствующий блок перегонки не имеет дополнительных разделяющих тарелок или насадок.In particular, the liquid part of the two-phase stream or its corresponding partial amount is fed into the upper region close to the upper part of the first distillation unit, or near its upper part, while the region close to the upper part is, in particular, the area without plates and/ or nozzle, which is located directly below the top tap of the first distillation unit. The term head refers to the uppermost part of the distillation unit, above which the corresponding distillation unit has no additional separating plates or nozzles.
Предпочтительно в контексте настоящего изобретения первый блок перегонки эксплуатируют без флегмы, которая образуется текучей средой, выводимой в газообразном состоянии из первого блока перегонки. Другими словами, первый блок перегонки преимущественно эксплуатируют без головного конденсатора. Второй блок перегонки, который может, в частности, располагаться по вертикали ниже первого блока перегонки, эксплуатируют, в частности, с головным конденсатором, который также может располагаться выше первого блока перегонки по вертикали. Назначение головного конденсатора в блоке перегонки возникает как результат текучей среды или обработанного там головного газа, но не расположения.Preferably, in the context of the present invention, the first distillation unit is operated without reflux, which is formed by the fluid vented in the gaseous state from the first distillation unit. In other words, the first distillation unit is advantageously operated without an overhead condenser. The second distillation unit, which may in particular be located vertically below the first distillation unit, is operated in particular with an overhead condenser which may also be located vertically above the first distillation unit. The purpose of the head condenser in the distillation unit arises as a result of the fluid or head gas treated there, but not the location.
Жидкий поток вещества, включающий, по существу, углеводороды, имеющие два или два или более атомов углерода, извлекают из куба второго блока перегонки, а газообразный поток вещества, включающий, по существу, метан и водород, - из верхней области первого блока перегонки.A liquid material stream comprising essentially hydrocarbons having two or two or more carbon atoms is removed from the bottom of the second distillation unit, and a gaseous material stream comprising essentially methane and hydrogen from the top of the first distillation unit.
Третий уровень температуры, который ниже второго уровня температуры, в верхней части первого блока перегонки является, в частности, следствием подачи текучей среды, которую охладили до второго уровня температуры и затем расширили, то есть двухфазного потока. Преимущественно, газообразнуюThe third temperature level, which is lower than the second temperature level, in the upper part of the first distillation unit is, in particular, a consequence of the supply of a fluid that has been cooled to the second temperature level and then expanded, i.e. a two-phase flow. Mainly gaseous
- 4 041607 текучую среду, которую возвращают рециклом в первый блок перегонки в качестве обратного потока в сжиженном состоянии, не выводят из первого блока перегонки; вместо этого всю текучую среду, подаваемую в первый блок перегонки в жидком состоянии, обеспечивают исключительно в виде конденсатов, образованных путем охлаждения до промежуточных уровней температуры и второго уровня температуры, и/или в виде жидкой фракции двухфазного потока, или части каждого из них.- 4 041607 the fluid that is recycled to the first distillation unit as a liquefied reflux is not withdrawn from the first distillation unit; instead, all fluid supplied to the first distillation unit in a liquid state is provided solely as condensates formed by cooling to intermediate temperature levels and a second temperature level and/or as a liquid fraction of a two-phase stream, or a portion of each.
Эксплуатация первого блока перегонки при третьем уровне температуры в верхней части и подача, в частности, двухфазного потока в первый блок перегонки или жидкой флегмы в него означает, что возможно получить верхний поток, который, по существу, свободен от углеводородов, имеющих два атома углерода, а именно газообразный поток уже указанного вещества, который содержит по существу метан и водород, без необходимости образования флегмы из верхних газов с помощью отдельных теплообменников, которые, в частности, расположены выше верхней части ректификационной колонны, как сделано для этой цели в уровне техники.Operating the first distillation unit at a third temperature level at the top and feeding in particular a two-phase stream to the first distillation unit or liquid reflux means that it is possible to obtain an overhead stream that is substantially free of hydrocarbons having two carbon atoms, namely, a gaseous stream of the already mentioned substance, which contains essentially methane and hydrogen, without the need for refluxing from the upper gases by means of separate heat exchangers, which, in particular, are located above the top of the distillation column, as is done for this purpose in the prior art.
Четвертый уровень температуры, который выше второго уровня температуры, в верхней области второго блока перегонки достигают, в частности, с помощью температур конденсатов, подаваемых в устройство перегонки, которые получают путем охлаждения до промежуточных уровней температуры и второго уровня температуры. Эксплуатация при соответственно более высоком уровне температуры, который также выше соответствующего уровня температуры согласно уровню техники, обеспечивает образование обратного потока во втором блоке перегонки без необходмости значительного охлаждения, как для этой цели сделано в уровне техники. Вместо этого, можно использовать для этой цели известные охладители, такие как этилен. Этиленовый охлаждающий контур в любом случае присутствует в соответствующей установке для охлаждения подаваемой смеси, как уже указано.The fourth temperature level, which is higher than the second temperature level, in the upper region of the second distillation unit is achieved in particular by means of the temperatures of the condensates supplied to the distillation apparatus, which are obtained by cooling to intermediate temperature levels and the second temperature level. Operation at a correspondingly higher temperature level, which is also higher than the corresponding temperature level according to the prior art, allows the formation of a reflux in the second distillation unit without the need for significant cooling, as is done in the prior art for this purpose. Instead, known coolants such as ethylene can be used for this purpose. An ethylene cooling circuit is in any case present in the respective installation for cooling the feed mixture, as already indicated.
В настоящем изобретении возвращаемый рециклом газообразный поток вещества выводится так, как и в уровне техники, из устройства перегонки, но только из указанного второго блока перегонки, подается в конденсатор, охлаждается в конденсаторе и сжижается, и применяется в устройстве для перегонки или втором блоке его перегонки в качестве обратного потока. В то же время конденсатор эксплуатируют при уровне температуры, который выше второго уровня температуры. Таким образом, устройство перегонки преимущественно имеет конденсатор, который эксплуатируют при таком уровне температуры.In the present invention, the recycled gaseous stream of matter is withdrawn, as in the prior art, from the distillation apparatus, but only from said second distillation unit, fed into the condenser, cooled in the condenser and liquefied, and used in the distillation apparatus or its second distillation unit as a reverse flow. At the same time, the capacitor is operated at a temperature level that is higher than the second temperature level. Thus, the distillation apparatus advantageously has a condenser which is operated at this temperature level.
Применение мер согласно изобретению позволяет избежать необходимости, как в уровне техники, охлаждать первый газообразный поток вещества из ректификационной колонны в первом пластинчатом теплообменнике и второй газообразный поток вещества во втором теплообменнике до очень низких температур и сжижать их, чтобы иметь возможность обеспечить обратный поток в ректификационную колонну. В отличие от известного способа, настоящее изобретение таким образом дает возможность отказаться от двух пластинчатых теплообменников в верхней области ректификационной колонны, в которых, как правило, используют практически всю Оминус фракцию в качестве охладителя, и которую нужно передавать в пластинчатые теплообменники сложным образом.The use of the measures according to the invention avoids, as in the prior art, the need to cool the first gaseous substance stream from the distillation column in the first plate heat exchanger and the second gaseous substance stream in the second heat exchanger to very low temperatures and liquefy them in order to be able to provide a return flow to the distillation column . In contrast to the known method, the present invention thus makes it possible to dispense with two plate heat exchangers in the upper region of the distillation column, which typically use almost all of the Ominus fraction as a coolant, and which must be transferred to the plate heat exchangers in a complex manner.
Согласно настоящему изобретению, указанный третий уровень температуры составляет от -150 до -170°C, в частности примерно -162°C. Это значительно ниже уровней температуры, который используют в способах согласно уровню техники при охлаждении соответствующих подаваемых смесей. Ссылка сделана на пример на фиг. 1. Указанный четвертый уровень температуры составляет от -50 до -130°C. То же справедливо для уровня температуры в указанном конденсаторе. Первый уровень давления в частности составляет от 25 до 30 бар, второй уровень давления - от 10 до 15 бар.According to the present invention, said third temperature level is from -150 to -170°C, in particular about -162°C. This is well below the temperature levels used in prior art processes when cooling the respective feed mixtures. Reference is made to the example in FIG. 1. The specified fourth temperature level is -50 to -130°C. The same is true for the temperature level in said condenser. The first pressure level is in particular 25 to 30 bar, the second pressure level is 10 to 15 bar.
Применение решения согласно настоящему изобретению сохраняет массовый баланс и энергетический баланс соответствующей системы практически неизменными и не оказывает какого-либо дополнительного влияния на способ в целом. Настоящее изобретение позволяет снизить капитальные затраты и упростить монтаж установки.The application of the solution according to the present invention keeps the mass balance and energy balance of the corresponding system practically unchanged and does not have any additional effect on the process as a whole. The present invention reduces capital costs and simplifies the installation of the plant.
Преимущественно текучую среду из газообразного потока вещества, извлеченного из устройства перегонки, который содержит, по существу, метан и водород, то есть верхний газ из устройства перегонки или из первого блока перегонки устройства перегонки, используют по меньшей мере для охлаждения текучей среды из смеси углеводородов от первого уровня температуры через промежуточные уровни температуры до второго уровня температуры. Это обеспечивает эффективное охлаждение соответствующей текучей среды. В этом случае, в частности, можно провести дополнительное охлаждение, чтобы получить необходимые низкие температуры. Газообразный поток вещества, извлеченный из устройства перегонки, выводят из него, например, при температуре от -150 до -160°C, в частности примерно -153°C. Соответствующий уровень температуры на этом этапе называют также пятым уровнем температуры.Preferably, the fluid from the gaseous material stream withdrawn from the distillation device, which contains essentially methane and hydrogen, i.e., the overhead gas from the distillation device or from the first distillation unit of the distillation device, is used to at least cool the hydrocarbon mixture fluid from the first temperature level through the intermediate temperature levels to the second temperature level. This ensures efficient cooling of the respective fluid. In this case, in particular, additional cooling can be carried out in order to obtain the required low temperatures. The gaseous substance stream withdrawn from the distillation device is removed from it, for example, at a temperature of -150 to -160°C, in particular about -153°C. The corresponding temperature level in this step is also referred to as the fifth temperature level.
Один из промежуточных уровней температуры преимущественно составляет от -120 до -125°C, и один из промежуточных уровней температуры от -140 до -145°C. Холодный верхний газ с пятого уровня температуры предпочтительно используют для охлаждения фракции смеси компонентов, которая осталась в газообразном состоянии при конденсации выше по потоку от промежуточного уровня температуры при от -120 до -125°C до промежуточного уровня температуры при от -140 до -145°C, с нагреванием верхнего газа до уровня температуры от -120 до -130°C, например, примерно -126°C.One of the intermediate temperature levels is preferably from -120 to -125°C, and one of the intermediate temperature levels from -140 to -145°C. The cold top gas from the fifth temperature level is preferably used to cool the fraction of the mixture of components that remained in the gaseous state during condensation upstream from the intermediate temperature level at -120 to -125° C. to the intermediate temperature level at -140 to -145° C, with heating of the upper gas to a temperature level of -120 to -130°C, for example, approximately -126°C.
После этого верхний газ предпочтительно охлаждают в детандере до уровня температуры от -150The top gas is then preferably cooled in an expander to a temperature level of -150
- 5 041607 до -160°C, например, примерно -157°C и используют для охлаждения в соответствующих конденсациях фракций смеси компонентов выше по потоку, которые остались в газообразном состоянии, до промежуточных уровней температуры, например, от -120 до -125°C, от -95 до -100°C, от -74 до -79°C и от -48 до- 5 041607 to -160°C, for example, about -157°C and is used to cool in appropriate condensation fractions of the mixture of components upstream, which remained in a gaseous state, to intermediate temperature levels, for example, from -120 to -125° C, -95 to -100°C, -74 to -79°C and -48 to
-53°C. Кроме того, этиленовый охладитель используют для проведения соответствующего охлаждения до промежуточных уровней температуры.-53°C. In addition, an ethylene refrigerant is used to provide adequate cooling to intermediate temperature levels.
Предпочтительно кубовую жидкость из первого блока разделения собирают и передают во второй блок разделения, чтобы он служил в качестве обратного потока или в качестве охладителя во втором блоке разделения.Preferably, the bottom liquid from the first separation unit is collected and transferred to the second separation unit to serve as a return flow or as a coolant in the second separation unit.
Способ согласно настоящему изобретению особенно подходит для разделения смеси компонентов, которую получают из крекинг-газа, полученного с помощью способа парового крекинга.The method according to the present invention is particularly suitable for separating a mixture of components which is obtained from a cracked gas produced by a steam cracking process.
В настоящем изобретении также предложено соответствующее устройство разделения. Устройство разделения предназначено для разделения смеси компонентов, содержащей по существу углеводороды, имеющие два или два или более атомов углерода, и метан и водород, и имеет устройство перегонки, конденсатор и по меньшей мере один детандер. Что касается других составляющих соответствующей установки, сделана ссылка на приведенные выше указания.The present invention also provides a corresponding separation device. The separation device is designed to separate a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two or two or more carbon atoms, and methane and hydrogen, and has a distillation device, a condenser and at least one expander. As regards the other components of the respective installation, reference is made to the above indications.
Настоящее изобретение и воплощения настоящего изобретения более конкретно поясняются со ссылкой на прилагаемые чертежи.The present invention and embodiments of the present invention are more specifically explained with reference to the accompanying drawings.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 показано устройство разделения для разделения смеси компонентов согласно уровню техники.In FIG. 1 shows a separation device for separating a mixture of components according to the prior art.
На фиг. 2 показано устройство разделения для разделения смеси компонентов в одном воплощении настоящего изобретения.In FIG. 2 shows a separation device for separating a mixture of components in one embodiment of the present invention.
На фиг. 3 показано устройство разделения для разделения смеси компонентов во втором воплощении настоящего изобретения.In FIG. 3 shows a separation device for separating a mixture of components in a second embodiment of the present invention.
На фиг. 4 показано устройство разделения для разделения смеси компонентов в третьем воплощении настоящего изобретения.In FIG. 4 shows a separation device for separating a mixture of components in a third embodiment of the present invention.
Подробное описание чертежейDetailed description of the drawings
На чертежах соответствующие элементы имеют одинаковые ссылочные обозначения и для ясности повторно не поясняются. На следующих чертежах изобретение описано со ссылкой на разделительную обработку смеси компонентов, содержащей по существу углеводороды, имеющие два атома углерода, и метан и водород. Но он также подходит для разделения смеси компонентов, содержащей по существу углеводороды, имеющие два или более атомов углерода, и метан и водород.In the drawings, the respective elements have the same reference designations and are not re-explained for the sake of clarity. In the following drawings, the invention is described with reference to the separation treatment of a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two carbon atoms and methane and hydrogen. But it is also suitable for separating a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two or more carbon atoms and methane and hydrogen.
На фиг. 1 приведено устройство разделения для разделения смеси компонентов в воплощении, не относящемся к настоящему изобретению. Устройство разделения в целом обозначено 200 и предназначено для разделения смеси компонентов, содержащей по существу углеводороды, имеющие два атома углерода, метан и водород (то есть С2минус фракции). С2минус фракцию подают в устройство 200 разделения в форме потока a вещества.In FIG. 1 shows a separation device for separating a mixture of components in an embodiment not related to the present invention. The separation device is generally designated 200 and is designed to separate a mixture of components containing essentially hydrocarbons having two carbon atoms, methane and hydrogen (ie, C2 minus fractions). The C2 minus fraction is fed to the separation device 200 in the form of a substance stream a.
Устройство 200 разделения содержит первый теплообменник 1, второй теплообменник 2 и третий теплообменник 3. Поток a вещества сначала направляют через первый теплообменник 1 и там охлаждают. Потом его подают в первый жидкостной сепаратор 31. Охлаждение в первом теплообменнике 1 проводят путем отделения жидкого конденсата в первом жидкостном сепараторе 31. Его извлекают у основания первого жидкостного сепаратора 31 в качестве потока b вещества. Дальнейшее использование потока b вещества поясняется ниже.The separation device 200 comprises a first heat exchanger 1, a second heat exchanger 2 and a third heat exchanger 3. The material stream a is first directed through the first heat exchanger 1 and cooled there. It is then fed into the first liquid separator 31. Cooling in the first heat exchanger 1 is carried out by separating the liquid condensate in the first liquid separator 31. It is withdrawn at the base of the first liquid separator 31 as a material stream b. The further use of the substance stream b is explained below.
Фракцию потока a вещества, которая осталась в газообразном состоянии в первом жидкостном сепараторе 31, направляют в виде потока с вещества через второй теплообменник 2 и затем подают во второй жидкостной сепаратор 32. В последнем также отделяют жидкий конденсат у основания и извлекают в виде потока d вещества. Фракцию потока с вещества, которая еще осталась в газообразном состоянии, направляют в виде потока е вещества через третий теплообменник 3 и затем подают в третий жидкостной сепаратор 33. В последнем также отделяют жидкий конденсат у основания и извлекают в виде потока f вещества. Фракцию потока е вещества, которая еще осталась в газообразном состоянии, направляют в детандер 20 в виде потока к вещества, расширяют и по меньшей мере частично сжижают. Двухфазный поток, образованный таким образом, обеспечивают в виде потока l вещества.The fraction of the flow a of the substance, which remained in the gaseous state in the first liquid separator 31, is sent as a flow from the substance through the second heat exchanger 2 and then fed into the second liquid separator 32. In the latter, the liquid condensate is also separated at the base and recovered as a flow d of the substance . The fraction of the flow from the substance, which still remained in the gaseous state, is sent as a flow e of the substance through the third heat exchanger 3 and then fed into the third liquid separator 33. In the latter, the liquid condensate is also separated at the base and recovered as the flow f of the substance. The fraction of the material stream e which is still in the gaseous state is sent to the expander 20 as a material stream k, expanded and at least partially liquefied. The two-phase flow thus formed is provided as a flow l of matter.
Устройство 200 разделения также содержит ректификационную колонну 50, которую эксплуатируют с рибойлером 14, который больше не будет указываться далее, теплообменник, который работает, например, с потоком пропилена, который поступает из других компонентов установки. К ректификационной колонне 50 также относятся два пластинчатых теплообменника 15 и 16, работа которых будет пояснена ниже. Ректификационная колонна 50 имеет две секции 51 и 52.Separation apparatus 200 also includes a distillation column 50 which is operated with a riboiler 14, which will no longer be mentioned further, a heat exchanger which operates, for example, with a propylene stream which comes from other plant components. The distillation column 50 also includes two plate heat exchangers 15 and 16, the operation of which will be explained below. The distillation column 50 has two sections 51 and 52.
Благодаря последовательному охлаждению потоков a, c, e и k вещества, конденсаты, полученные соответственно, которые получают в виде потоков b, d, f и l вещества, имеют разные содержания углеводородов, имеющих два атома углерода, метан и водород. Более конкретно, поток l вещества имеет более высокое содержание метана и водорода, чем поток f вещества, поток f вещества имеет более высокое содержание метана и водорода, чем поток d вещества, и поток d вещества имеет более высокое содержа- 6 041607 ние метана и водорода, чем поток b вещества.Due to the successive cooling of substance streams a, c, e and k, the condensates obtained respectively, which are obtained as substance streams b, d, f and l, have different contents of hydrocarbons having two carbon atoms, methane and hydrogen. More specifically, material stream l has a higher content of methane and hydrogen than material stream f, material stream f has a higher content of methane and hydrogen than material stream d, and material stream d has a higher content of methane and hydrogen. than the flow b of matter.
Потоки b, d, f и l вещества, следовательно, подают в ректификационную колонну 50 на разных уровнях, которая имеет устройства ввода, подходящие для этой цели, между тарелками, которые показаны здесь в очень схематичном виде.Streams b, d, f and l of the material are therefore fed into the distillation column 50 at different levels, which has injection devices suitable for this purpose, between trays, which are shown here in a very schematic way.
Газообразный поток n вещества извлекают из верхней части ректификационной колонны 50 и расширяют в детандере 21 и в результате существенно охлаждают или по меньшей мере частично сжижают. Поток n вещества преимущественно содержит метан и водород (это, таким образом, Шминус фракция). Сжиженный поток n вещества проводят через два пластинчатых теплообменника 15 и 16 и используют для охлаждения в нем. После этого поток n вещества проводят через теплообменник 2 и используют для охлаждения газообразного потока с вещества, и проводят через теплообменник 1 и используют для охлаждения газообразного потока a вещества. После этого поток n вещества, в частности после использования в блоке 99 предварительного охлаждения, проводят через два бустера 22 и 23, соединенных с детандерами 20 и 21, и выгружают из установки в виде хвостового газа.The gaseous substance stream n is withdrawn from the top of the distillation column 50 and expanded in the expander 21 and as a result substantially cooled or at least partially liquefied. The material stream n predominantly contains methane and hydrogen (this is thus the Schminus fraction). The liquefied flow n of the substance is passed through two plate heat exchangers 15 and 16 and used for cooling in it. Thereafter, the substance flow n is passed through the heat exchanger 2 and used to cool the gaseous substance flow c, and is passed through the heat exchanger 1 and used to cool the gaseous substance flow a. Thereafter, the material stream n, in particular after being used in the pre-cooler 99, is passed through two boosters 22 and 23 connected to expanders 20 and 21 and discharged from the plant as tail gas.
В кубе ректификационной колонны 50 отделяют жидкий конденсат, по существу, состоящий из углеводородов, имеющих два атома углерода (то есть C2 фракцию). Конденсат извлекают в виде потока о вещества, нагревают в первом теплообменнике 1 и потом, например, направляют в дополнительное устройство разделения, такое как C2 отгонная колонна.In the bottom of distillation column 50, a liquid condensate is separated, essentially consisting of hydrocarbons having two carbon atoms (ie, the C2 fraction). The condensate is removed as a stream of matter, heated in the first heat exchanger 1 and then, for example, sent to an additional separation device such as a C2 stripper.
Газообразный поток m1 вещества выводят в газообразном состоянии из ректификационной колонны 50 в первом положении, охлаждают в пластинчатом теплообменнике 16 и, таким образом, по меньшей мере частично сжижают и направляют в ректификационную колонну 50 во втором положении в виде обратного потока, то есть направляют обратно в ректификационную колонну 50 самотеком. Дополнительный газообразный поток m2 вещества выводят в газообразном состоянии из ректификационной колонны 50 в третьем положении, охлаждают в пластинчатом теплообменнике 15 и, таким образом, по меньшей мере частично сжижают и направляют в ректификационную колонну 50 в четвертом положении в виде обратного потока, то есть направляют обратно в ректификационную колонну 50 самотеком, при этом первое положение расположено ниже второго положения, второе положение расположено ниже третьего положения, и третье положение расположено ниже четвертого положения. Как указано выше, в пластинчатых теплообменниках 15 и 16 сжиженный поток n вещества используют для охлаждения потоков m1 и m2 вещества, и он сложным путем должен быть перемещен в пластинчатые теплообменники, которые находятся высоко. Монтаж этих пластинчатых теплообменников 15 и 16 в верхней части ректификационной колонны 50 является неудобным и затратным.The gaseous substance stream m1 is withdrawn in the gaseous state from the distillation column 50 in the first position, cooled in the plate heat exchanger 16 and thus at least partially liquefied and sent to the distillation column 50 in the second position as a reverse flow, i.e. sent back to distillation column 50 by gravity. The additional gaseous stream m2 of the substance is withdrawn in the gaseous state from the distillation column 50 in the third position, cooled in the plate heat exchanger 15 and thus at least partially liquefied and sent to the distillation column 50 in the fourth position as a reverse flow, i.e. sent back into the distillation column 50 by gravity, wherein the first position is below the second position, the second position is below the third position, and the third position is below the fourth position. As mentioned above, in the plate heat exchangers 15 and 16, the liquefied material stream n is used to cool the material streams m1 and m2 and must be transported in a complicated way to the plate heat exchangers which are high. Mounting these plate heat exchangers 15 and 16 at the top of the distillation column 50 is inconvenient and costly.
На фиг. 2 приведено устройство 100 разделения в одном воплощении настоящего изобретения. Устройство 100 разделения содержит существенные компоненты устройства 200 разделения, показанные на фиг. 1. Они не будут описываться еще раз.In FIG. 2 shows a separation device 100 in one embodiment of the present invention. The separation device 100 includes the essential components of the separation device 200 shown in FIG. 1. They will not be described again.
В устройстве 100 разделения ректификационная колонна тоже снабжена двумя секциями. Она обозначена в данной заявке как устройство 10 перегонки. Две ее секции обозначены в данной заявке как первый блок 11 перегонки и второй блок 12 перегонки. Устройство разделения снабжено конденсатором 13. В устройстве 100 разделения первый блок 11 перегонки расположен выше второго блока 12 перегонки. Конденсатор 13 также расположен выше первого блока 11 перегонки. Однако в отличие от устройства 200 разделения, показанного на фиг. 1, здесь не использовали пластинчатые теплообменники 15 и 16. Поток m вещества, соответствующий потоку m1 вещества в устройстве 100 разделения, охлаждают с помощью этиленового охладителя в конденсаторе 13 и по меньшей мере частично сжижают. Газообразный поток m вещества выводят из верхней области второго блока 12 перегонки и подают в нижнюю область первого блока 11 перегонки. Поскольку первый блок 11 перегонки и второй блок 12 перегонки отделены друг от друга с помощью поддерживающей тарелки для жидкости, рециклированный поток m вещества служит для обеспечения обратного потока во второй блок 12 перегонки. Здесь нет потока вещества, соответствующего потоку m2 вещества в устройстве 100 разделения. Вместо этого, обеспечивают обратный поток в первый блок 11 перегонки, как поясняется ниже.In the separation apparatus 100, the distillation column is also provided with two sections. It is designated in this application as the device 10 distillation. Its two sections are designated in this application as the first distillation unit 11 and the second distillation unit 12. The separation device is provided with a condenser 13. In the separation device 100, the first distillation unit 11 is located above the second distillation unit 12. The condenser 13 is also located above the first distillation unit 11 . However, unlike the separation device 200 shown in FIG. 1, plate heat exchangers 15 and 16 were not used here. The material stream m, corresponding to the material stream m1 in the separation device 100, is cooled with an ethylene refrigerant in the condenser 13 and at least partially liquefied. The gaseous stream m of the substance is withdrawn from the upper region of the second distillation unit 12 and fed into the lower region of the first distillation unit 11 . Since the first distillation unit 11 and the second distillation unit 12 are separated from each other by a liquid support tray, the recycled material stream m serves to provide a return flow to the second distillation unit 12. There is no material flow corresponding to the material flow m2 in the separation device 100. Instead, a reverse flow is provided to the first distillation unit 11 as explained below.
Последовательное охлаждение С2минус потока a продолжают с помощью теплообменника 4 для охлаждения газообразного потока g вещества и теплообменника 5 для охлаждения газообразного потока i вещества. Дополнительно к конденсатам или потокам b, d, f и l вещества, конденсаты или потоки h и j вещества отделяют в дополнительных жидкостных сепараторах 34 и 35. Фракции, которые остаются в газообразном состоянии в каждом случае, направляют через теплообменники 4 и 5 в форме потоков g и i вещества и охлаждают до промежуточных уровней температуры при от -120 до -125°C (поток g) или от 140 до -145°C (поток i). Поскольку поток j вещества имеет более высокое содержание метана и водорода, чем поток h вещества, а поток h вещества имеет более высокое содержание метана и водорода, чем поток f вещества, их подают в устройство 10 перегонки на разных уровнях.Sequential cooling of C2 minus flow a is continued by means of a heat exchanger 4 for cooling the gaseous flow g of the substance and a heat exchanger 5 for cooling the gaseous flow i of the substance. In addition to the substance condensates or streams b, d, f and l, the condensates or substance streams h and j are separated in additional liquid separators 34 and 35. The fractions that remain in the gaseous state in each case are sent through the heat exchangers 4 and 5 in the form of streams g and i substances and cooled to intermediate temperature levels at -120 to -125°C (thread g) or from 140 to -145°C (thread i). Since the material stream j has a higher content of methane and hydrogen than the material stream h, and the material stream h has a higher content of methane and hydrogen than the material stream f, they are fed into the distillation apparatus 10 at different levels.
Поток l вещества образуется в устройстве 200 разделения аналогично потоку l вещества в устройстве 100 разделения, но находится при значительно более низкой температуре благодаря дополнительному охлаждению в теплообменниках 4 и 5. Благодаря дополнительному охлаждению, можно, в частности, использовать потоки j и l вещества в качестве обратного потока в первый блок 11 перегонки. Следовательно, сжижение потока m2 вещества, как в устройстве 100 разделения, не требуется, и поэтому, какThe material stream l is formed in the separation device 200 similarly to the material stream l in the separation device 100, but is at a significantly lower temperature due to the additional cooling in the heat exchangers 4 and 5. Due to the additional cooling, it is possible, in particular, to use the substance streams j and l as reverse flow to the first block 11 distillation. Therefore, liquefaction of the substance stream m2, as in the separation device 100, is not required, and therefore, as
- 7 041607 указывалось, можно обойтись без теплообменников 15 и 16.- 7 041607 it was stated that heat exchangers 15 and 16 can be dispensed with.
Поскольку в настоящем изобретении газообразный поток n вещества, который выводят в верхней части устройства перегонки, не нужно использовать для охлаждения в пластинчатых теплообменниках и 16, его можно использовать для охлаждения в теплообменниках 1, 2, 3, 4 и 5. Таким образом можно достичь указанных низких температур.Since, in the present invention, the gaseous substance stream n which is discharged at the top of the distillation apparatus does not need to be used for cooling in the plate heat exchangers and 16, it can be used for cooling in the heat exchangers 1, 2, 3, 4 and 5. In this way, the above-mentioned low temperatures.
На фиг. 3 приведено устройство 300 разделения в еще одном воплощении настоящего изобретения. В этом случае, устройство разделения согласно уровню техники дополнительно снабжено только теплообменником 4 и жидкостным сепаратором 34.In FIG. 3 shows a separation device 300 in yet another embodiment of the present invention. In this case, the prior art separation device is further provided with only a heat exchanger 4 and a liquid separator 34.
На фиг. 1-3, каждый теплообменник 1-3 охлаждают с использованием дополнительных потоков u, v, w и x вещества. Потоки u, v и w вещества представляют собой этиленовый охладитель при разных уровнях давления; поток х вещества представляет собой, например, возвращенный рециклом поток этана. Поток w соответственно обозначает поток этиленового охладителя через конденсатор 13.In FIG. 1-3, each heat exchanger 1-3 is cooled using additional material streams u, v, w and x. Streams u, v and w of the substance represent an ethylene coolant at different pressure levels; the material stream x is, for example, a recycled stream of ethane. The flow w respectively denotes the flow of ethylene refrigerant through the condenser 13.
На фиг. 4 показан блок 40 перегонки в еще одном воплощении настоящего изобретения. В этом случае, конденсатор 13 расположен между первым блоком 11 перегонки и вторым блоком 12 перегонки, причем первый блок 11 перегонки расположен выше конденсатора, а конденсатор 13 - выше второго блока 12 перегонки. Массоперенос осуществляется в форме потока p вещества и потока q вещества.In FIG. 4 shows a distillation unit 40 in yet another embodiment of the present invention. In this case, the condenser 13 is located between the first distillation unit 11 and the second distillation unit 12, with the first distillation unit 11 located above the condenser and the condenser 13 above the second distillation unit 12. Mass transfer is carried out in the form of a flow p of a substance and a flow q of a substance.
Кроме того, можно было бы напрямую интегрировать конденсатор 13 в блок 40 перегонки, например, в форме кожухотрубчатого устройства или блок между первым блоком 11 перегонки и вторым блоком 12 перегонки. Соответственно, можно было бы обойтись без внутренних элементов, таких как жидкостное уплотнение.In addition, it would be possible to directly integrate the condenser 13 into the distillation unit 40, for example in the form of a shell-and-tube device or a unit between the first distillation unit 11 and the second distillation unit 12. Accordingly, internal elements such as a liquid seal could be dispensed with.
В таблице ниже приведены температуры выбранных потоков вещества. Числа в скобках представляют собой предпочтительные интервалы температур; значения после скобок относятся к предпочтительному примеру.The table below lists the temperatures of selected material streams. Numbers in brackets are preferred temperature ranges; values after brackets refer to the preferred example.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM
Claims (13)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18166161.2 | 2018-04-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA041607B1 true EA041607B1 (en) | 2022-11-14 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2764176C2 (en) | Method for isolating a stream of c2+ hydrocarbons contained in the refinery residual gas, and plant for implementation thereof | |
US9777960B2 (en) | NGL recovery from natural gas using a mixed refrigerant | |
AU2015357171B2 (en) | Method and apparatus for producing hydrocarbons | |
US10139157B2 (en) | NGL recovery from natural gas using a mixed refrigerant | |
KR100441039B1 (en) | Method and apparatus for liquefying and processing natural gas | |
NO312858B1 (en) | Process for producing ethane and system for carrying out the process | |
NO176117B (en) | Process for cryogenic separation of gaseous mixtures | |
RU2701018C2 (en) | Method for increasing output of ethylene and propylene in propylene production plant | |
CA2805272A1 (en) | Methods and systems for recovering liquified petroleum gas from natural gas | |
AU2016286853B2 (en) | Method and system for obtaining hydrogen from a feed mixture which contains hydrogen and hydrocarbons | |
EA037796B1 (en) | Process and plant for producing an olefin | |
WO2007018506A1 (en) | Low cost expansion of capacity for ethylene recovery | |
US20240300873A1 (en) | System, apparatus, and method for hydrocarbon processing | |
US11919852B2 (en) | Process and plant for separation of a hydrocarbon mixture | |
CN111936813B (en) | Method for separating a mixture of components and separation device | |
EA041607B1 (en) | METHOD FOR SEPARATING A MIXTURE OF COMPONENTS | |
RU2720732C1 (en) | Method and system for cooling and separating hydrocarbon flow | |
US20230279300A1 (en) | Process and Plant for Obtaining Hydrocarbons | |
US10443930B2 (en) | Process and system for removing nitrogen from LNG | |
TW201718067A (en) | Method and system for processing of a starting mixture by separation technology | |
KR20200026911A (en) | Process and plant for separating starting mixture | |
JP2000309549A (en) | Production of ethylene | |
EA040415B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING INITIAL MIXTURE | |
EA044550B1 (en) | METHOD AND INSTALLATION FOR SEPARATING A HYDROCARBON MIXTURE |