FI77642C - Foerfarande foer att separera kvaeve fraon naturgas. - Google Patents

Foerfarande foer att separera kvaeve fraon naturgas. Download PDF

Info

Publication number
FI77642C
FI77642C FI851051A FI851051A FI77642C FI 77642 C FI77642 C FI 77642C FI 851051 A FI851051 A FI 851051A FI 851051 A FI851051 A FI 851051A FI 77642 C FI77642 C FI 77642C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
nitrogen
heat pump
column
methane
stream
Prior art date
Application number
FI851051A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI851051A0 (fi
FI851051L (fi
FI77642B (fi
Inventor
Ravindra Fulchand Pahade
Original Assignee
Union Carbide Corp
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 Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of FI851051A0 publication Critical patent/FI851051A0/fi
Publication of FI851051L publication Critical patent/FI851051L/fi
Publication of FI77642B publication Critical patent/FI77642B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI77642C publication Critical patent/FI77642C/fi

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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • 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
    • F25J2200/04—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
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • 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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/927—Natural gas from nitrogen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Description

77642
Menetelmä typen erottamiseksi maakaasusta Förfarande for att separera kväve frän naturgas Tämä keksintö kohdistuu menetelmään typen erottamiseksi maakaasuista ja sitä voidaan soveltaa erityisesti lähteestä saatavan virran erottamiseen metaaniksi, maakaasusta peräisin oleviksi nesteiksi ja typeksi.
Hi ilivetyvarojen huvetessa ja niiden talteenottamisen muuttuessa vaikeammaksi sekundääristen talteenottoprosessien käyttö leviää. Tällaisia sekundäärisiä talteenottoprosesseja kutsutaan yleisesti käsitteillä parannettu öljyn talteenottoproses-si (EOR) ja parannettu kaasun talteenottoprosessi (EGR). Eräs tällaisista sekundäärisistä talteenot totekni ikoista käsittää sellaisen kaasun, joka ei ylläpidä palamista, ruiskuttamisen lähteeseen kohottamaan lähteen painetta, jotta ne hiilivedyt, joita ei voida poistaa lähteestä sen luonnollisessa paineessa, voitaisiin poistaa. Tässä menetelmässä tavallisesti käytetty kaasu on typpeä, koska sitä on suhteellisen runsaasti saatavana ja se ei ole kallista, ja koska sitä voidaan tuottaa suuria määriä lähteen läheisyydessä.
Tietyn ajan kuluttua lähteeseen ruiskutettu typpi alkaa poistua hiilivetyjen mukana. Tästä syystä typpeä on poistettava hiilivetyvirrasta, jotta tyydytettäisiin vaatimukset tuotteena olevan polttoainekaasun pienimmän sallitun lämpösisällön suhteen tai suurimman sallitun inerttikaasujen pitoisuuden suhteen.
Tavanomaisissa menetelmissä typen poistamiseksi maakaasuista, joita menetelmiä kutsutaan usein typen hylkäämisprosesseiksi, lähteestä tuleva virta erotetaan metaaniksi, typeksi ja hiilivedyiksi, joissa on kaksi hiiliatomia tai enemmän, jollaisia .. hiilivetyjä kutsutaan usein maakaasun nesteiksi. Tämä erotta minen toteutetaan tavanomaisissa menetelmissä siten, että lähteestä tuleva virta erotetaan ensin nestevirraksi, joka 2 77642 käsittää pääasiassa maakaasun nesteet, ja pääasiassa typpeä ja metaania käsittäväksi höyryvirraksi. Nestevirta otetaan talteen ja höyryvirta erotetaan kryogeenisesti yhdessä tai useammassa väkevöintikolonnissa typeksi ja metaaniksi. Käytettäessä yhtä ainoata väkevöintikolonnia kryogeenisen väkevöinnin suorittamiseen tämä kolonni toimii usein kierrätettävällä nesteellä aikaansaadulla lämpöpumpulla. Tämän lämpöpumpun nesteenä on tavallisesti metaania, koska sillä voidaan tyydyttää kolonnin kiehuttimessa ja lauhduttimessa vaadittavat lämpötilat kohtuullisilla painearvoilla.
Tällaisten tavanomaisten menetelmien eräänä vaikeutena on se, että osa maakaasun nesteistä ei erotu ensimmäisessä erotusvai-heessa, vaan sen sijaan ne jäävät metaaniin ja ne otetaan metaanin mukana talteen. Tämä on epäedullista, sillä maakaasun nesteitä voidaan käyttää taloudellisemmin muuten kuin polttoaineena, jota metaani puolestaan on. Täten olisi toivottavaa saada talteen enemmän maakaasun nesteistä metaanista erillään, kuin mikä on mahdollista tavanomaisia typen hylkäämisprosesse-ja käytettäessä.
Näiden tavanomaisten menetelmien toisena vaikeutena on se, että metaanin käyttö lämpöpumpun nesteenä kryogeenisessa typen ja metaanin erotuskolonnissa vaatii joko sitä, että kolonni toimii suhteellisen korkeassa paineessa, tai vaatimuksena on muutoin se, että lämpöpumpun piiri toimii vakuumiolo-suhteissa matalapaineisella puolellaan. Vakuumiolosuhteet metaanipiirissä eivät ole toivottavia ensinnäkin siitä syystä, että vakuumi on sinänsä epävarma toimintamuoto johtuen ilman mahdollisesta imeytymisestä piiriin, ja toisaalta siitä syystä, että vakuumiolosuhteet vaativat suhteellisen suurta tehon syöttöä, koska vaaditaan huomattavaa pumppausenergiaa. Kuitenkin typen ja metaanin kryogeenisesti toimivan tislauskolonnin toiminta korkeapaineisena lämpöpumpun piirin vakuumiolosuhtei-den välttämiseksi on epäedullista, koska korkeampi paine saa kolonnissa aikaan toiminnan heikkenemistä lisääntyneiden ero-tusvyöhykkeidön tai palautus jäähdytettävän nesteen lisääntyneen tarpeen muodossa, tai jonakin yhdistelmänä näistä kahdes-
II
3 77642 ta. Näin ollen olisi toivottavaa, että typen ja metaanin tis-lauskolonni voisi toimia alemmasa paineessa ilman, että lämpö-pumpun piirin on toimittava vakuumiolosuhteissa.
Näin ollen tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu prosessi typen poistamiseksi maakaasuista.
Tämän keksinnön toisena tavoitteena on saada aikaan parannettu prosessi typen poistamiseksi maakaasuista, jolla prosessilla suurempi määrä maakaasun nesteistä saadaan talteen metaanista erillään, kuin mikä on mahdollista tavanomaisia typen hylkäys-prosesseja käyttämällä.
Edelleen tämän keksinnön tavoitteena on saada aikaan parannettu prosessi typen poistamiseksi maakaasusta, jossa prosessissa typen ja metaanisen kryogeenisesti toimiva erotuskolonni toimii tavanomaista alhaisemmissa paineissa, kuitenkin välttäen vaatimus lämpöpumpun toimimiseksi vakuumiolosuhteissa.
Yhteenveto keksinnöstä
Edellä esitetyt ja ne muut tavoitteet, jotka alan asiantuntijalle selviävät lukemalla tämä julkaisu, saavutetaan tämän keksinnön mukaisella menetelmällä, jonka eräs piirre on:
Prosessi typen poistamiseksi maakaasuista, jossa prosessissa typpeä sisältävä hii1ivetyvirta erotetaan ensin nesteeksi, joka pääasiassa sisältää hiilivetyjä, joissa on kaksi hiili-atomia tai enemmän, sekä pääasiassa typpeä ja metaania sisäl-tävksi höyryksi, ja jossa prosessissa höyryvirta erotetaan edelleen yhdessä tai useammassa väkevöintikolonnissa typeksi ja metaaniksi, prosessin parannuksen käsittäessä: A) höyryn jäähdyttämisen ensimmäisen erotuksen jälkeen vähintään 10 Kelvin-asteella höyryn tiivistämiseksi osittain; 4 77642 B) tiivistyneen osan johtamisen haihdutuskolonniin, jossa se erotetaan nesteeksi, joka sisältää pääasiassa sellaisia hiilivetyjä, joissa on kaksi hiiliatomia tai enemmän, sekä pääasiassa metaania sisältäväksi höyryksi; C) vaiheen B) nestemäisen hiilivedyn ja metaanihöyryn tal-teenottamisen; ja D) t i i vistymättömän osan johtamisen väkevöintikolonniin (-kolonneihin), jo(i)ssa se erotetaan typeksi ja metaaniksi.
Tämän keksinnön mukaisen prosessin toinen piirre on:
Kryogeeninen väkevöintiprosessi typen erottamiseksi maakaasusta käsittäen: a) typpeä sisältävän maakaasuvirran johtamisen väkevöintiko-lonniin, joka toimii absoluuttisen paineen alueella 200...450 psi; b) tämän virran erottamisen mainitussa kolonnissa typellä rikastettuun, huipusta saatavaan höyryyn ja metaanilla rikastettuun, pohjalta saatavaan nesteeseen; c) huipusta saatavan höyryn jäähdyttämisen epäsuoralla läm-mönvaihdolla, jossa lämpöpumpun virtausväliaine, joka käsittää 0,5...60 mooliprosenttia typpeä ja 99,5...40 mool iprosenttia vetyä, höyrystetään mainitun huipusta saatavan höyryn tiivistämiseksi osittain; d) huipusta saatavan höyryn tiivistyneen osan palauttamisen kolonniin palautusjäähdytettynä nesteenä ja huipusta saatavan höyryn tiivistymättömän osan poistamisen prosessista typpenä; e) pohjalta saatavan nesteen lämmittämisen epäsuoralla läm-mönvaihdolla, jossa mainittu lämpöpumpun virtausväliaine tiivistetään mainitun pohjalta saatavan nesteen höyrystämiseksi osittain; ja
II
f) pohjalta saatavan nesteen höyrystyneen osan palauttamisen kolonniin palautus jäähdytettynä höyrynä ja höyrystymättömän osan talteenottamisen tuotteena olevana maakaasuna? 77642 5 jossa prosessissa mainittu lämpöpumpun virtausväliaine on koko ajan ympäristön paineessa tai sitä suuremmassa paineessa.
Ohessa käytetyllä käsitteellä "kolonni" tarkoitetaan tislaus-tai jakotislauskolonnia, toisin sanoen kosketukseen perustuvaa kolonnia tai vyöhykettä, jossa neste ja höyry saatetaan kosketuksiin niiden liikkuessa toistensa suhteen vastavirtaan, saamaan aikaan virtaavan väliaineen aineiden seoksen erottuminen, esimerkiksi saattamalla höyry- ja nestefaasi kosketuksiin pystysuorassa suunnassa tietyin välimatkoin sijaitsevilla pohjilla tai levyillä, jotka on asennettu kolonnin sisään, tai vaihtoehtoisesti täytekappaleiden pinnalla, joilla täytekappa-leilla kolonni on täytetty. Jakotislauskolonnien yksityiskohtaisemman tarkastelun suhteen viitataan teokseen Chemical Engineer's Handbook, 5. painos, toimittajat R.H. Perry ja C.H. Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York; kappale 13, "Distillation" B.D. Smith et ai, sivu 13-3, The Continous Distillation Process.
Ohessa käytetyllä käsitteellä "haihdutuskoionni“ tarkoitetaan kolonnia, jossa nestesyöttö johdetaan kolonniin sen huipusta, jolloin haihtuvammat komponentit poistuvat tai haihtuvat alaspäin virtaavasta nesteestä ylöspäin nousevan höyryvirran mukana .
Ohessa käytetyillä käsitteillä "maakaasu" ja "maakaasut" tarkoitetaan sellaista metaania sisältävää virtaavaa ainetta, jota tavallisesti saadaan talteen maakaasukentistä tai raaka-öljylähteistä.
Ohessa käytetyillä käsitteillä "typpeä sisältävä maakaasuvir-ta" ja typpeä sisältävä hiilivetyvirta" tarkoitetaan sellaista virtaa, jossa typpipitoisuus on 1...99 prosenttia.
77642 6
Ohessa käytetyillä käsitteillä "maakaasun nesteet" ja "korke ammat hiilivedyt" tarkoitetaan hiilivetyjä, joissa on kaksi hiiliatomia tai enemmän.
Ohessa käytetyllä käsitteellä "ympäristön paine" tarkoitetaan lämpöpumpun piirin putkistoon ulkoa käsin kohdistuvaa painetta. Tavallisesti tämä ympäristön paine on ilman paine.
Piirustuksen lyhyt kuvaus
Kuva 1 on tämän keksinnön mukaisen prosessin erään suositeltavan suoritusmuodon virtauskaavio.
Yksityiskohtainen kuvaus Tämän keksinnön yksityiskohtainen kuvaaminen suoritetaan piirustukseen viitaten. Kuvaan 1 viitaten, virta 12 on kaasumainen virta, joka on peräisin kaasukentästä tai -lähteestä saadun syöttövirran ensimmäisestä erotuksesta. Alkuperäinen syött övirta sisälsi typpeä, metaania ja korkeampia hiilivetyjä, ja ensimmäisessä erotuksessa kaikkien korkeampien hiilivetyjen muodostama seos erotettiin nesteenä. Kaasumainen virta 12 on ensimmäisen erotuksen toinen osa, ja se sisältää typpeä, metaania ja jonkin verran korkeampia hiilivetyjä. Tavallisesti virran 12 typpipitoisuus on 3...90 prosenttia, met aani pi t oi -suus on 10...97 prosenttia ja korkeampien hiilivetyjen pitoisuus on 1...15 prosenttia, ja virran 12 lämpötila on 140...230 °K.
Virta 12 jäähdytetään lämmönvaihtimessa 40 palautettavien virtojen avulla vähintään 10 Kelvin-astetta, mieluummin vähintään 20 °K:ä, kaikkein mieluiten vähintään 30 °K, jolloin saadaan syntymään osittain tiivistynyt virta 60, joka johdetaan faasien erotuslaitteeseen 42. Faasien erotuslaitteesta 42 peräisin oleva höyryosa 61, joka sisältää pääasiassa typpeä ja metaania, jäähdytetään edelleen lämmönvaihtimessa 41 palautettavien virtojen avulla, se paisutetaan johtamalla se venttii- >! 7 77642
Iin 64 läpi, ja se johdetaan syöttövirtana 65 väkevöintikolon-niin 45, joka toimii absoluuttisen paineen alueella 200...450 psi. Faasien erotuslaitteesta 42 peräisin oleva nestemäinen osa 62, joka sisältää pääasiassa metaania ja korkeampia hiilivetyjä, paisutetaan johtamalla se venttiilin 63 läpi, ja se ohjataan edelleen haihdutuskolonniin 43 kolonnin huipusta käsin. Nestemäinen osa 62 paisutetaan mieluiten siten, että sen paine alenee vähintään 50 psi sen kulkiessa venttiilin 63 läpi. Toisin sanoen haihdutuskolonni 43 toimii mieluiten paineessa, joka on vähintään 50 psi:tä alhaisempi, kuin ensimmäisestä erotuksesta peräisin olevan kaasumaisen virran 12 paine.
Haihdutuskolonnissa 43 neste putoaa kolonnin pohjalla uudelleen kiehutetuista nesteestä syntynyttä, ylöspäin kohoavaa höyryä vastaan. Kolonnin pohjalla oleva neste kiehautetaan uudestaan pohjan kiehuttimessa 44, joka voi saada lämpönsä mistä tahansa tavanomaisesta lähteestä, kuten lämmönvaihtimes-ta 40. Putoava neste ja kohoava höyry joutuvat kosketuksiin kulkiessaan toistensa suhteen vastavirtaan, jolloin sisään johdettu neste erottuu höyryksi, joka poistetaan kolonnista pääasiassa metaania sisältävänä virtana 66, sekä nesteeksi, joka poistetaan kolonnista pääasiassa korkeampia hiilivetyjä sisältävänä virtana 11. Kuten kuvassa 1 esitetään, virta 66 voidaan lämmittää lämmönvaihtimessa 40, jolloin se poistuu virtana 17.
Täten faasien erottamista sekä faasien erotuksesta saatavan nestevirran haihdutuskolonnissa tapahtuvaa lisäerottamista käyttämällä voidaan korkeampia hiilivetyjä saada talteen enemmän, mitä kuvassa 1 esitetään metaanista erillisenä virtana 11. Mikäli tätä faasien erottamista ja haihdutuskolonnissa tapahtuvaa erottamista ei käytetä, nämä ylimääräiset korkeammat hiilivedyt saataisiin talteen kolonnista 45 taiteenotettavan metaanin komponenttina. Näiden korkeampien hiilivetyjen talteenottaminen metaanista erillään on edullista, sillä korkeampien hiilivetyjen taloudellinen arvo on suurempi kemikaaleina tai kemikaalien raaka-aineina käytettäessä kuin polttoaineena, ja näiden korkeampien hiilivetyjen talteenottaminen metaanin kanssa yhdessä johtaa välttämättä niiden käyttämiseen polttoaineena, eikä taloudellisesti kannattavammissa sovellu tuksissa.
8 77642
Vaikka tavallisesti sekundääristä metaanin poistoa käytetäänkin parantamaan maakaasun nesteiden talteenottoa, saattaa kuitenkin joissakin sovellutuksissa olla edulllisempaa käyttää tällaista kaksinkertaista metaanin poistamisjärjestelmää alentamaan prosessin tehon tarpeita. Esimerkiksi prosessilaskelmat ovat osoittaneet, että prosessin tehon tarpeessa voidaan saavuttaa usean prosentin säästö käyttämällä kaksinkertaista metaanin poistojärjestelmää maakaasun nestesaannon pysyessä samana.
Väkevöintikolonnisa 45 typpeä sisältävä maakaasun syöttövirta erotetaan typellä rikastuneeksi, huipusta saatavaksi höyryksi ja metaanilla rikastuneeksi, pohjalta saatavaksi nesteeksi. Pohjalta saatava neste poistetaan kolonnista 45 virtana 79 ja se lämmitetään lämmönvaihtimessa 51 epäsuoralla lämmönvaihdolla tiivistämällä lämpöpumpun virtausväliaine , jolloin syntyy osittain höyrystynyt virta 80, joka johdetaan faasien erotus-laitteeseen 52. Faasien erottimesta 52 saatu höyryosa 81 palautetaan kolonniin 45 palautusjäähdytettävänä höyrynä. Faasien erottimesta 52 saatu nesteosa 95 paisutetaan antamalla tämän osan kulkea venttiilin 56 läpi, ja nestevirta 67 lämmitetään lämmönvaihtimessa 41 tilaan 68, se lämmitetään edelleen lämmönvaihtimessa 40 ja se poistuu virtana 20, joka on metaa-nituote. Huipusta saatava höyry poistetaan kolonnista 45 virtana 70 ja se jäähdytetään lämmönvaihtimessa 49 epäsuoralla lämmönvaihdolla höyrystämällä lämpöpumpun virtausväliaine, jolloin syntyy osittain tiivistynyt virta 71, joka johdetaan faasien erottimeen 53. Faasien erottimesta 53 saatu nesteosa 72 palautetaan kolonniin 45 palautusjäähdytettynä nesteenä.
Faasien erottimesta 53 saatu höyryosa 73 lämmitetään lämmönvaihtimessa 48 tilaan 74, sitä lämmitetään edelleen lämmönvaihtimessa 47 tilaan 75, ja sitä lämmitetään yhä edelleen lämmönvaihtimessa 41 tilaan 76, jonka jälkeen sitä lämmitetään 9 77642 lämmönvaihtimessa 40, josta se poistuu typpivirtana 23. Tämä virta voidaan päästää ilmaan tai suositeltavammin se voidaan ottaa talteen ja käyttää myöhemmin parannetussa kaasun tal-teenottoprosessissa tai parannetussa öljyn talteenottoproses-sissa kenttiin tai lähteisiin suoritettavissa ruiskutuksissa.
Kolonni 45 toimii lämpöpumpun piirin avulla, joka lämpöpumppu ottaa lämpöä kolonnin huipusta ja palauttaa sen kolonnin pohjalle. Suositeltavaa on, että lämpöpumppu poistaa myös jonkin verran lämpöä kolonnin keskivaiheilta. Lämpöpumpun piiri on suljettu silmukka, eikä sen massa riipu kolonnista 45. Lämpö-pumpun piirissä käytetään lämpöpumpun virtausvällaineena typen ja metaanin seosta. Tämä seos koostuu 0,5...60 mooliprosentis-ta typpeä ja 99,5...40 mooliprosentista metaania, mieluummin 1...30 mooliprosentista typpeä ja 99...70 mooliprosentista metaania, ja kaikkein mieluiten 5...20 mooliprosentista typpeä ja 95...80 mooliprosentista metaania.
Kuvan 1 mukaisessa suoritusmuodossa käytetään kaksivaiheista tai kaksipaineista lämpöpumpun kiertoa, joka on suositeltava suoritusmuoto ja joka seuraavassa kuvataan yksityiskohtaisesti. Lämpöpumpun virtausväliaine kohdan 89 paineessa ja ympäristön lämpötilassa jäähdytetään lämmönvaihtimessa 46 lämpenevää, kierrätettävää lämpöpumpun virtausväliainetta vastaan jäähtyneeseen, paineistettuun tilaan 90. Tämän jälkeen jäähtynyt, paineistettu lämpöpumpun virtausväliaine tiivistetään lämmönvaihtimessa 51, jolloin kolonnin 45 pohjalta tuleva neste höyrystyy osittain. Sitten tiivistetty lämpöpumpun virtausväliaine 91 ali jäähdytetään lämmönvaihtimessa 47 lämpenevää, kierrätettävää lämpöpumpun virtausväliainetta vastaan, ja kaikkein mieluiten lämpenevää, palautettavaa typpivirtaa vastaan.
Tämän jälkeen lämmönvaihtimesta 47 ulos tuleva alijäähtynyt lämpöpumpun virtausväliaine jaetaan kahteen osaan. Ensimmäistä osaa 92 ali jäähdytetään edelleen lämmönvaihtimessa 48 lämpenevää, kierrätettävää lämpöpumpun virtausväliainetta vastaan, ja kaikkein mieluiten lämpenevää, palautettavaa typpivirtaa vas 10 77642 taan. Lämmönvaihtimesta 48 ulos tuleva, edelleen aiijäähdytetty lämpöpumpun virtausväliaineen ensimmäinen osa paisutetaan johtamalla se venttiilin 54 läpi, jolloin paineeksi saadaan vähintään ympäristön paine ja jolloin saadaan virta 97, ja se johdetaan lämmönvaihtimen 49 läpi, jolloin kolonnin 45 huipun höyry tiivistyy osittain. Lämpöpumpun virtausväliaineen ensimmäinen osa tulee ulos lämmönvaihtimesta 49 virtana 82, se lämmitetään tilaan 83 johtamalla se lämmönvaihtimen 48 läpi, sitä lämmitetään edelleen lämmönvaihtimessa 47 tilaan 84, sitä lämmitetään yhä lisää lämmönvaihtimessa 46 tilaan 85, jonka jälkeen se johdetaan kompressorin 57 läpi, jossa kompressorissa se puristetaan keskivaiheilla olevaan paineeseen. Ali jäähdytetyn lämpöpumpun nesteen toinen osa paisutetaan johtamalla se venttiilin 55 läpi, jolloin sen paineeksi saadaan keskivaiheilla oleva paine, joka on suurempi kuin se paine, johon ensimmäinen osa paisutettiin, ja tämä toisen osan virta 96 johdetaan lämmönvaihtimen 50 läpi, jossa lämmönvaihtimessa sitä lämmitetään virran 77, joka on kolonnin 45 keskivaiheilla olevasta kohdasta otettu höyryvirta, tiivistämiseksi vähintään osittain. Tämä vähintään osittain tiivistynyt virta 78 palautetaan tämän jälkeen kolonniin 45 palautus jäähdytettynä lisä-virtana. Lämpöpumpun virtausväliaineen toinen osa tulee ulos lämmönvaihtimesta 50 virtana 86, se lämmitetään johtamalla se lämmönvaihtimen 47 läpi tilaan 87, sitä lämmitetään edelleen lämmönvaihtimessa 46 tilaan 88, ja se yhdistetään ensimmäiseen osaan paineen ollessa keskivaiheilla. Tämän jälkeen tämä yhdistetty virta johdetaan kompressorin 58 läpi, jossa se puristetaan ja josta se tulee ulos virtana 89 alkaakseen kiertokulkunsa uudestaan. Täten on todettu, että lämpöpumpun piirissä vallitseva paine on koko ajan ympäristön paineen suuruinen tai sitä suurempi. Vakuumiolosuhteet vältetään piirissä, ja piiriin ei tapahdu ilman imeytymistä.
Tämän keksinnön mukaisella lämpöpumpun väliaineseoksen käytöllä saavutetaan monia etuja. Typen määrätyn määrän käyttäminen lämpöpumpun virtausvällaineena alentaa lämpöpumpun virtausväliaineen kiehumispistettä, jolloin erotuskolonni 45 voi toimia alhaisemmissa paineissa. Erotuskolonnin 45 toiminta alhaisem- 11 77642 missä paineissa alentaa kolonnin huipusta saatavan virran 70 tiivistymislämpötilaa. Vastaavasti lämmönvaihtimessa 49 lämpö-pumpun virtausväliaineen kiehumislämpötilan on myös alennuttava. Typen määrätyn määrän käyttäminen lämpöpumpun virtausväli-aineessa alentaa nesteen kiehumislämpötilaa, mutta se säilyttää kuitenkin positiivisen paineen lämpöpumpun piirin tässä pisteessä, jolloin siis vakuumiolosuhteet vältetään lämpöpumpun piirissä.
Kolonnin 45 alhaisemmassa paineessa tapahtuvalla toiminnalla saavutetaan syöttövirran tehokkaampi erottuminen typpi- ja metaanikomponenteikseen, sillä joko tarvittavien erotusvyöhyk-keiden määrä alenee tai palautusjäähdytettävän nesteen määrä alenee, tai tehokkaampi erottuminen saavutetaan näiden kahden tekijän jollakin yhdistelmällä. Lisäksi kolonni 45 voi toimia alhaisemmassa paineessa, kuin tavanomaisessa, yhtä kolonnia käyttävässä, typen ja metaanin erotusprosessissa, ilman niitä merkittäviä haittoja, jotka ovat seurausta lämpöpumpun piirissä vallitsevista vakuumiolosuhteista. Tämän keksinnön mukaisessa, ylitä kolonnia käyttävässä typen ja metaanin erotusprosessissa kolonni voi toimia alhaisemmissa paineissa, kuin joita vaadittaisiin tavanomaisessa, yhdessä ainoassa kolonnissa, kun positiivinen paine säilytetään lämpöpumpun piirin kaikissa pisteissä. Paineen alentuminen riippuu lämpöpumpun virtausväliaineessa olevan typen määrästä, ja alentuminen voi . . olla suuruusluokkaa 150 psi. Niissä tilanteissa, joissa typpi- virtaa ei ole tarkoitus käyttää uudestaan typen ruiskutuspro-sesseissa, alhaisemmassa paineessa vapautetulla typellä ei haaskata prosessin paine-energiaa.
Tämän keksinnön mukaisen, väliaineseosta käyttävän lämpöpump-pusilmukan toinen etu liittyy lauhduttimen kiehuttimessa 51 ja palautus jäähdytettävän nesteen lauhduttimissa 50 ja 49 esiintyviin lämpötilakuvioihin. Niissä tilanteissa, joissa kolonnilla 45 tapahtuvassa erotuksessa ei vaadita erittäin puhtaita tuotteita, huipusta saatava höyry 70 tiivistyy tietyllä lämpötila-alueella eikä vakiolämpötilassa ja pohjan neste 79 höyrystyy tietyllä lämpötila-alueella, eikä vakioläm- 12 77642
Potilassa. Samoin kolonnin keskivaiheilta saatava höyry, joka on aina seosta, tiivistyy tietyllä lämpötila-alueella. Näin ollen, mikäli lämpöpumpun virtausväliaine on sellainen seos, joka tiivistyy tietyllä lämpötila-alueella ja höyrystyy tietyllä lämpötila-alueella, eikä vakiolämpötiloissa, vastavirtaan toimivan lämmönsiirron käytöllä kiehuttimessa 51 ja palautus jäähdytettävän nesteen lauhduttimissa 50 ja 49 näissä lämmönvaihtimissa esiintyvät lämpötilakuviot saadaan vastaamaan paremmin toisiaan, jolloin lämpöpumpun silmukassa esiintyvät painetasot alenevat. Tämän suoraa seurausta on lämpöpumpun piiriin liittyvien energiakustannusten aleneminen, toisin sanoen vähemmän energiaa tarvitaan tuottamaan tietty palautus-jäähdytettävän nesteen määrä kolonnissa tapahtuvassa erotuksessa. Tehon alenemisaste on arvioitavissa toteamalla, että sellaisessa sovellutuksessa, jossa typpikolonnin huipusta saatava virta voi visältää viisi moolia metaania, typpi-metaa-niseoksesta, jossa on noin 5 mooliprosenttia typpeä ja 95 mooliprosenttia metaania, koostuvan lämpöpumpun virtausväliai-neen käytöllä voidaan tehon tarvetta alentaa noin neljä prosenttia verrattuna tehon tarpeeseen käytettäessä lämpöpumpun virtausväliaineena 100-prosenttisesti metaania.
Taulukossa I esitetään tyypillisiä prosessiolosuhtei ta, jotka on saatu tämän keksinnön mukaisen prosessin tietokonesimuloinnilla. Virtojen numerot vastaavat kuvassa 1 esitettyjä virtojen numeroita ja merkintä C2+ tarkoittaa sellaisia hiilivetyjä, joissa on kaksi hiiliatomia tai enemmän.
Taulukko I
13 77642
Virran Virtaus Absoi. Lämpö- Koostumus (mooli-%) nro (lb-moolia/ paine tila °K N2 CH4 c2+ b) (psi) 12 5ÖÖÖ 400 186. t 24.1 72.5 3.4 60 5000 400 174.6 24.1 72.5 3.4 61 4600 400 174.6 25.6 72.7 1.3 62 400 400 174.6 5.7 70.4 23.9
66 275 135 153.7 6.2 91.0 0.B
17 275 135 181.7 8.2 91.0 0.8 11 125 135 183.3 -- 25.0 75.0 20 3693 231 181.7 7.5 90.4 2.1 23 907 400 181.7 99.5 0.5 — 65 4600 400 156.2 25.6 72.7 1.7 70 3756 400 122.2 99.1 0.9 -- 71 3756 400 122.0 99.1 0.9 -- 72 2849 400 122.0 99.0 1.0 -- 73 907 400 122.0 99.5 0.5 — 77 2650 400 152.6 52.5 47.5 -- 78 2650 400 148.7 52.5 47.5 -- 79 5176 400 162.3 11.8 86.7 1.5 80 5176 400 167.0 11.8 86.7 1.5 81 1484 400 167.0 22.4 77.4 0.2 67 3693 231 154.3 7.5 90.4 2.1 85 873 32 308.0 7.0 93.0 — 88 467 165 308.0 7.0 93.0 -- 89 1340 368 311.0 7.0 93.0 -- 90 1340 368 182.0 7.0 93.0 — 91 1340 368 164.0 7.0 93.0 — 96 467 165 142.0 7.0 93.0 -- 86 467 165 150.0 7.0 93.0 -- 97 873 32 115.0 7.0 93.0 -- 82 873 32 121.0 7.0 93.0 -- Tämän keksinnön mukaista prosessia käyttämällä typpeä, metaania ja korkampia hiilivetyjä sisältävä syöttövirta voidaan erottaa tehokkaammin näiksi komponenteikseen. Vaikka keksintö onkin esitetty yksityiskohtaisesti yhteen erityiseen suositeltavaan suoritusmuotoon viitaten, tulee huomata, että lukuisat muutkin suoritusmuodot ovat patenttivaatimusten hengen ja tavoitteiden mukaisia.

Claims (13)

14 77642
1. Prosessi typen poistamiseksi maakaasuista, jossa prosessissa typpeä sisältävä hiilivetyvirta erotetaan ensin nesteeksi, joka sisältää pääasiassa sellaisia hiilivetyjä, joissa on kaksi hiiliatomia tai enemmän, sekä pääasiassa typpeä ja metaania sisältäväksi höyryksi, ja jossa prosessissa höyryvirta erotetaan edelleen yhdessä tai useammassa väkevöintikolonnissa typeksi ja metaaniksi, tunnettu siitä, että prosessissa otetaan talteen olennaisesti kaikki kaksi tai enemmän hiiliatomia sisältävät hiilivedyt, jotka sisältyivät typpipitoiseen hiilivetyvirtaan, prosessin käsittäessä: A) höyryn jäähdyttämisen ensimmäisen erotuksen jälkeen vähintään 10 Kelvin-asteella sen tiivistämiseksi osittain; B) tiivistyneen osan johtamisen haihdutuskolonniin, jossa se erotetaan nesteeksi, joka sisältää pääasiassa sellaisia hiilivetyjä, joissa oan kaksi hiiliatomia tai enemmän, sekä pääasiassa metaania sisältäväksi höyryksi; C) vaiheen B) hiilivetynesteen ja metaanihöyryn talteenotta-misen; ja D) tiivistymättömän osan johtamisen väkevöintikolonniin (-kolonneihin) , jo(i)ssa se erotetaan typeksi ja metaaniksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että ensimmäisen erotuksen jälkeen saatu höyry jäähdytetään vähintään 20 Kelvin-astetta.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että ensimmäisen erotuksen jälkeen saatu höyry jäähdytetään vähintään 30 Kelvin-astetta. li 15 77642
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että haihdutuskolonni toimii paineessa, joka on vähintään 50 psistä (n. 345 kPa) alhaisempi kuin ensimmäisestä erotuksesta saadun höyryn paine.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että mainittu vaiheen A) jäähdyttäminen toteutetaan vähintään osittain ensimmäisestä erotuksesta saadun höyryn epäsuoralla lämmönvaihdolla haihdutuskolonnista peräisin olevan metaanihöyryn kanssa.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että väkevöintikolonni(e)n paine pidetään tavanomaisesti käytettyä painetta alhaisempana, mutta vakuumiolosuhteita välttäen lämpöpumpun piirissä prosessivaiheilla, jotka käsittävät: a) mainitun tiivistymättömän osan johtamisen typpipitoisena maakaasusyöttövirtana väkevöintikolonniin, joka toimii absoluuttisen paineen alueella 200...450 psi (n. 1,3...3,1 MPa); b) tämän syöttövirran erottamisen mainitussa kolonnissa ty-pellä rikastuneeseen, huipusta saatavaan höyryyn ja metaanilla rikastuneeseen, pohjalta saatavaan nesteeseen; c) huipusta saatavan höyryn jäähdyttämisen epäsuoralla lämmönvaihdolla, jolloin lämpöpumpun virtausväliaine, joka käsittää 0,5...60 mooliprosenttia typpeä ja 99,5...40 mooliprosenttia metaania, höyrystyy mainitun huipusta saatavan höyryn tiivistämiseksi osittain; d) huipusta saatavan höyryn tiivistyneen osan palauttamisen kolonniin palautusjäähdytettynä nesteenä ja huipusta saatavan höyryn tiivistymättömän osan poistamisen prosessista typpenä; e) pohjalta saatavan nesteen lämmittämisen epäsuoralla lämmönvaihdolla, jolloin mainitun lämpöpumpun väliaine tiivistyy mainitun pohjalta saatavan nesteen höyrystämiseksi osittain; ja 16 7 7642 f) pohjalta saatavan nesteen höyrystyneen osan palauttamisen kolonniin palautusjäähdytettynä höyrynä, ja höyrystymättö-män osan talteenottamisen tuotteen muodostavana maakaasuna; jolloin mainittu lämpöpumpun väliaine on koko ajan ympäristön paineessa tai sitä suuremmassa paineessa*
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että mainittu lämpöpumpun väliaine koostuu 1...30 mooliprosentista typpeä ja 99...70 mooliprosentista metaania.
8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että mainittu lämpöpumpun väliaine koostuu 5...20 mooliprosentista typpeä ja 95...80 mooliprosentista metaania.
9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että mainittu lämpöpumpun virtaava väliaine kiertää suljetussa silmukassa, joka käsittää: 1. lämpöpumpun virtausväliaineen jäähdyttämisen epäsuoralla lämmönvaihdolla pohjalta saatavan nesteen kanssa; 2. jäähdytetyn lämpöpumpun virtausväliaineen jakamisen ensimmäiseen osaan ja toiseen osaan; 3. ensimmäisen osan paisuttamisen paineeseen, joka on vähintään ympäristön paineen suuruinen, ja paisutetun ensimmäisen osan lämmittämisen epäsuoralla lämmönvaihdolla huipusta saatavan höyryn kanssa; 4. toisen osan paisuttamisen keskimääräiseen paineeseen, joka on suurempi kuin se paine, johon ensimmäinen osa paisutetaan, ja paisutetun toisen osan lämmittämisen epäsuoralla lämmönvaihdolla kolonnin keskivaiheilta otetun höyryvirran kanssa; ja 5. paisutetun ensimmäisen osan ja toisen osan puristamisen kompressorilla, jolloin muodostuu vaiheessa 1) jäähdytettävä lämpöpumpun virtaava väliaine. 17 77642
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen prosessi, tunnet-t u siitä, että vaiheen 4) keskivaiheilta saatu höyryvirta tiivistyy vähintään osittain ja palautetaan kolonniin palautus jäähdy tettynä virtana.
11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen prosessi, tunnet-t u siitä, että vähintään toista, lämmitettyä, paisutettua osaa lämmitetään edelleen ennen kompressorilla puristamista epäsuoralla lämmönvaihdolla lämpöpumpun virtausväliaineen kanssa ennen sen paisuttamista.
12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen prosessi, tunnet-t u siitä, että lämpöpumpun virtausväliainetta jäähdytetään lisää ennen sen paisuttamista epäsuoralla lämmönvaihdolla huipusta saatavan höyryn tiivistymättömällä osalla ennen tämän osan poistamista prosessista.
13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että ensimmäinen osa puristetaan kompressorilla mainittuun keskivaiheilla olevaan paineeseen, yhdistetään toiseen osaan ja yhdistetty virta puristetaan kompressorilla, jolloin muodostuu vaiheessa 1) jäähdytettävä lämpöpumpun vir-tausväliaine. 77642 18
FI851051A 1983-07-15 1985-03-15 Foerfarande foer att separera kvaeve fraon naturgas. FI77642C (fi)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/514,338 US4501600A (en) 1983-07-15 1983-07-15 Process to separate nitrogen from natural gas
US51433883 1983-07-15
US8401102 1984-07-13
PCT/US1984/001102 WO1985000595A1 (en) 1983-07-15 1984-07-13 Process to separate nitrogen from natural gas

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI851051A0 FI851051A0 (fi) 1985-03-15
FI851051L FI851051L (fi) 1985-03-15
FI77642B FI77642B (fi) 1988-12-30
FI77642C true FI77642C (fi) 1989-04-10

Family

ID=24046750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI851051A FI77642C (fi) 1983-07-15 1985-03-15 Foerfarande foer att separera kvaeve fraon naturgas.

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4501600A (fi)
EP (1) EP0132984B1 (fi)
BR (1) BR8406960A (fi)
CA (1) CA1230820A (fi)
DK (1) DK115185A (fi)
FI (1) FI77642C (fi)
IE (1) IE55809B1 (fi)
MX (1) MX167221B (fi)
WO (1) WO1985000595A1 (fi)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4592767A (en) * 1985-05-29 1986-06-03 Union Carbide Corporation Process for separating methane and nitrogen
US4664686A (en) * 1986-02-07 1987-05-12 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen and methane
US4662919A (en) * 1986-02-20 1987-05-05 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection fractionation system for variable nitrogen content natural gas
US4762542A (en) * 1987-03-20 1988-08-09 The Boc Group, Inc. Process for the recovery of argon
US4900347A (en) * 1989-04-05 1990-02-13 Mobil Corporation Cryogenic separation of gaseous mixtures
US4987744A (en) * 1990-01-26 1991-01-29 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic distillation with unbalanced heat pump
US5026408A (en) * 1990-06-01 1991-06-25 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Methane recovery process for the separation of nitrogen and methane
US5051120A (en) * 1990-06-12 1991-09-24 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Feed processing for nitrogen rejection unit
US5041149A (en) * 1990-10-18 1991-08-20 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Separation of nitrogen and methane with residue turboexpansion
DE4127406A1 (de) * 1991-08-19 1993-02-25 Linde Ag Verfahren zum abtrennen hoeherer kohlenwasserstoffe aus einem gasgemisch
US5339641A (en) * 1993-07-07 1994-08-23 Praxair Technology, Inc. Cryogenic liquid nitrogen production system
US5372009A (en) * 1993-11-09 1994-12-13 Mobil Oil Corporation Cryogenic distillation
GB2297825A (en) * 1995-02-03 1996-08-14 Air Prod & Chem Process to remove nitrogen from natural gas
FR2764972B1 (fr) * 1997-06-24 1999-07-16 Inst Francais Du Petrole Procede de liquefaction d'un gaz naturel a deux etages interconnectes
US5802871A (en) * 1997-10-16 1998-09-08 Air Products And Chemicals, Inc. Dephlegmator process for nitrogen removal from natural gas
US6205813B1 (en) 1999-07-01 2001-03-27 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing fuel and high purity methane
US6758060B2 (en) 2002-02-15 2004-07-06 Chart Inc. Separating nitrogen from methane in the production of LNG
CA2855383C (en) 2014-06-27 2015-06-23 Rtj Technologies Inc. Method and arrangement for producing liquefied methane gas (lmg) from various gas sources
CA2903679C (en) 2015-09-11 2016-08-16 Charles Tremblay Method and system to control the methane mass flow rate for the production of liquefied methane gas (lmg)
US11686528B2 (en) 2019-04-23 2023-06-27 Chart Energy & Chemicals, Inc. Single column nitrogen rejection unit with side draw heat pump reflux system and method
CN114046628B (zh) * 2022-01-11 2022-04-19 浙江浙能天然气运行有限公司 一种天然气脱氮装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3531943A (en) * 1965-10-23 1970-10-06 Aerojet General Co Cryogenic process for separation of a natural gas with a high nitrogen content
US3443388A (en) * 1967-06-16 1969-05-13 Lummus Co Demethanization of hydrocarbons condensed from hydrogen rich gas
DE2110417A1 (de) * 1971-03-04 1972-09-21 Linde Ag Verfahren zum Verfluessigen und Unterkuehlen von Erdgas
DE2932561A1 (de) * 1979-08-10 1981-02-26 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zum zerlegen eines gasgemisches
US4352685A (en) * 1981-06-24 1982-10-05 Union Carbide Corporation Process for removing nitrogen from natural gas
US4415345A (en) * 1982-03-26 1983-11-15 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen from natural gas
US4411677A (en) * 1982-05-10 1983-10-25 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from natural gas
US4451275A (en) * 1982-05-27 1984-05-29 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from natural gas with CO2 and variable N2 content

Also Published As

Publication number Publication date
MX167221B (es) 1993-03-09
CA1230820A (en) 1987-12-29
DK115185D0 (da) 1985-03-13
IE841829L (en) 1985-01-15
FI851051A0 (fi) 1985-03-15
FI851051L (fi) 1985-03-15
US4501600A (en) 1985-02-26
BR8406960A (pt) 1985-06-11
EP0132984B1 (en) 1989-11-23
WO1985000595A1 (en) 1985-02-14
IE55809B1 (en) 1991-01-16
DK115185A (da) 1985-03-13
EP0132984A1 (en) 1985-02-13
FI77642B (fi) 1988-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI77642C (fi) Foerfarande foer att separera kvaeve fraon naturgas.
US4451275A (en) Nitrogen rejection from natural gas with CO2 and variable N2 content
CA2012611C (en) Cryogenic rectification process for separating nitrogen and methane
US3797261A (en) Single-stage fractionation of natural gas containing nitrogen
USRE33408E (en) Process for LPG recovery
CN101460801B (zh) 二氧化碳纯化方法
US4507133A (en) Process for LPG recovery
US3393527A (en) Method of fractionating natural gas to remove heavy hydrocarbons therefrom
RU2215952C2 (ru) Способ разделения потока многокомпонентного исходного материала под давлением путем использования дистилляции
FI78347B (fi) Foerfarande foer att separera naturgasvaetskor.
CA1245546A (en) Separation of hydrocarbon mixtures
JPS6346366A (ja) 供給原料ガスの低温分離方法
US4592767A (en) Process for separating methane and nitrogen
NO158478B (no) Fremgangsmaate for separering av nitrogen fra naturgass.
NO166672B (no) Fremgangsmaate for separering av nitrogen fra et raastoff under trykk inneholdende naturgass og nitrogen.
KR880700227A (ko) 공기증류로부터 증가된 아르곤회수
US5041149A (en) Separation of nitrogen and methane with residue turboexpansion
US4272269A (en) Cryogenic expander recovery process
US6425266B1 (en) Low temperature hydrocarbon gas separation process
KR20000052974A (ko) 압축 질소를 생성시키는 방법 및 장치
KR960003938B1 (ko) C2+탄화수소또는c3+탄화수소를회수하는방법
US3559417A (en) Separation of low boiling hydrocarbons and nitrogen by fractionation with product stream heat exchange
KR970002229A (ko) 초-고순도 산소의 제조 방법 및 장치
JPH0655001A (ja) 塔間熱的結合した多塔式蒸留方法
PL167351B1 (pl) Sposób oddzielania azotu i metanu i aparatura do oddzielania azotu i metanu PL

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: UNION CARBIDE CORPORATION