NO175831B - Fremgangsmåte for kryogen separering av et råstoff inneholdende nitrogen og metan samt apparat for gjennomföring av fremgangsmåten - Google Patents
Fremgangsmåte for kryogen separering av et råstoff inneholdende nitrogen og metan samt apparat for gjennomföring av fremgangsmåten Download PDFInfo
- Publication number
- NO175831B NO175831B NO912235A NO912235A NO175831B NO 175831 B NO175831 B NO 175831B NO 912235 A NO912235 A NO 912235A NO 912235 A NO912235 A NO 912235A NO 175831 B NO175831 B NO 175831B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- nitrogen
- methane
- stripping column
- liquid
- vapor
- Prior art date
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 136
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 96
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 68
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims description 27
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 29
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 9
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 2
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- JVFDADFMKQKAHW-UHFFFAOYSA-N C.[N] Chemical compound C.[N] JVFDADFMKQKAHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- -1 ethane Chemical class 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
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
- F25J3/0233—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
- F25J3/0204—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
- F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- 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
- F25J2200/08—Processes or apparatus using separation by rectification in a triple 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
- F25J2200/38—Processes or apparatus using separation by rectification using pre-separation or distributed distillation before a main column system, e.g. in a at least a double 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
- 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
- F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
- F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for kryogen separering av et råstoff inneholdende nitrogen og metan ved kryogen rektifisering, og oppfinnelsen angår også et apparat for gjennomføring av denne fremgangsmåte.
Et problem som ofte må tas med i "betraktning ved fremstilling av naturgass fra underjordiske reservoarer er nitrogenfor-urensning. Nitrogenet kan være naturlig forekommende og/eller være injisert i reservoaret som en del av en forbedret oljeutvinning (EOR) eller en forbedret gassgjennvinning (EGR). Naturgasser som inneholder en vesentlig mengde nitrogen kan være vanskelige å selge fordi de ikke til-fredsstiller de minimale varmeverdispesifikasjoner som stilles og fordi de overskrider kravene til maksimalt innhold av inert materiale. Som et resultat vil råstoffgassen generelt undergå en behandling, der tyngre komponenter som naturgassvæsker til å begynne med fjernes og der den gjenværende strøm inneholdende primært nitrogen og metan, og også eventuelt inneholder lavere kokende og mere flyktige komponenter som helium, hydrogen og/eller neon, separeres kryogent. En vanlig prosess for separering av nitrogen fra naturgass benytter en dobbeltkolonnedestilasjonscyklus tilsvarende den som benyttes for fraksjonering av luft til nitrogen og oksygen.
Et problem som ofte oppstår ved kryogen separering av nitrogen og metan er tapet av noe metan med nitrogentoppen fra nitrogensepareringsenheten. Dette er spesielt tilfelle der nitrogenkonsentrasjonen i råstoffet er mindre enn ca 30 %. I slike situasjoner er det mindre nitrogen tilgjengelig for tilbakeløpet og således blir separeringen av nitrogen og metan gjennomført i mindre grad enn det som er ønskelig.
Problemet med utilstrekkelig nitrogentilbakeløp i en nitrogensepareringsenhet er søkt bøtet på ved resirkulering av noe av nitrogenproduktet fra separeringen tilbake til nitrogensepareringsenheten. Selv om et slikt system er effektivt med henblikk på kvalitetsforbedringen av tilbake-løpet som er tilgjengelig for separering, er det ikke desto mindre ugunstig fordi nitrogen som allerede er separert fra nitrogen-metanblandingen, tilbakeføres og må separeres nok en gang.
En senere vesentlig forbedring ved kryogen separering av nitrogen og metan er beskrevet i US-PS 4 664 686. I dette system blir det anordnet en strippekolonne oppstrøms nitrogensepareringsenheten. Strippekolonnen tjener til å øke nitrogeninnholdet i råstoffet til nitrogensepareringsenheten og eliminerer derfor behovet for nitrogenrekomprimering og -resirkulering. En annen fordel med denne strippekolonne ligger i at en stor andel av metanet kan gjenvinnes direkte fra strippekolonnen ved for høyt trykk og derved i vesentlig grad å redusere komprimeringsbehovene. Ytterligere en fordel ved denne prosess er at toleransen mot karbondioksydnærvær i råstoffet, forbedres.
Strippekolonnen i et nitrogensepareringssystem kan ha et optimalt driftstrykk lavere enn det til råstoffet. Dette reduserer trykket ved hvilket nitrogensepareringsenheten kan arbeide og reduserer derved det potensielle trykk for dets metanprodukt. Det ville være ønskelig å ha en nitrogensepareringsenhet som kan produsere metanprodukt med høyere trykk og derved redusere produktkompresjonsbehovene.
I henhold til dette er det en gjenstand for oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret strippekolonne/nitrogensepareringsenhet der nitrogensepareringsenhetsoperasjonen i det minste delvis er koblet fra strippekolonneoperasjonen slik at metanprodukt fra nitrogensepareringsenheten kan produseres ved et høyere trykk enn det som ellers ville være tilfelle.
De ovenfor angitte og ytterligere gjenstander for oppfinnelsen vil fremgå for fagmannen etter et studium av beskrivelsen idet oppfinnelsen generelt involverer bearbeiding av råstoffet på en slik måte at en vesentlig andel av råstoffet kan gå forbi strippekolonnen og ikke føres til nitrogensepareringsenheten ved det høyere matetrykk.
I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for kryogen bearbeiding av et råstoff inneholdende nitrogen og metan, omfattende: (A) partielt å kondensere et råstoff omfattende nitrogen og metan for å oppnå en første damp og en første væske; (B) å føre den første væske til en strippekolonne; (C) å separere fluidene som føres til strippekolonnen i
metanrikere og nitrogenrikere fraksjoner idet minst
noe av den metanrike fraksjon gjenvinnes som produktmetan og minst noe av den nitrogenrikere
fraksjon føres til en nitrogenfremstillingsenhet; og
(D) partielt å kondensere den første damp,
og denne fremgangsmåte karakteriseres ved
(E) å føre den andre væske, oppnådd ved partiell kondensering i trinn (D), til strippekolonnen; og (F) å føre den andre damp, oppnådd ved partiell kondensering i trinn (D), til nitrogenfremtillingsenheten
for separering i nitrogenanrikede og metananrikede komponenter.
Som nevnt innledningsvis angår oppfinnelsen også en apparatur for utførelse av fremgangsmåten som beskrevet i foregående avsnitt, omfattende: (A) midler for partielt å kondensere råstoff inneholdende nitrogen og metan for dannelse av en første damp og en første væske; (B) en strippekolonne og midler for å føre den første væske til strippekolonnen; (C) midler for partielt å kondensere den første damp;
(D) en nitrogenfremstillingsenhet; og
(E) midler for å føre fluid fra strippekolonnen til
nitrogenfremstillingsenheten;
og denne apparatur karakteriseres ved
(F) midler for å føre en andre væske, dannet i midlene for partiell kondensering av den første damp, til
strippekolonnen; og
(G) midler for å føre en andre damp, fremstilt i midlene for partiell kondensering av den første damp, til
nitrogenfremstillingsenheten.
Uttrykket "kolonne" benyttes her for å angi en destillerings-rektifiserings- eller fraksjoneringskolonne, det vil si en kontaktkolonne eller -sone der væske- og dampfase er i motstrømskontakt for å bevirke separering av en flytende fase, for eksempel ved å bringe damp- og væskefase i kontakt på serie vertikalt anordnede plater anordnet 1 kolonnen, eller på pakningselementer eller en kombinasjon derav. For en utstrakt diskusjon av fraksjoneringskolonner skal det henvises til "Chemical Engineer's Handbook", 5. utg., utgitt av R.H. Perry og C.H. Chilton, utgitt av McGraw-Hill Book Company, New York Section 13 "Distillation" B.D. Smith et al, side 13.3, "The Continuos Distillation Process".
Uttrykket "dobbeltkolonne" benyttes her for å angi en høytrykkskolonne med sin øvre ende i varmevekslingsforhold med den nedre ende i en lavtrykkskolonne. For en nærmere diskusjon av dobbeltkolonner skal det henvises til Ruhemann "The Separation of Gases", Oxford University Press, 1949, Kapittel VII, "Commercial Air Separation".
Uttrykket "nitrogensepareringsenhet" og "NSE" benyttes her for å angi et anlegg der nitrogen og metan separeres ved kryogen rektifisering og som omfatter en kolonne og ledsagende forbindingsutstyr som væskepumper, faseseparatorer, rørledninger, ventiler og varmevekslere.
Uttrykket "indirekte varmeveksling" benyttes her for å angi det å bringe to fluidstrømmer i varmevekslingskontakt uten fysisk kontakt eller sammenblanding av fluidene med hverandre .
Som benyttet her angir "faseseparator" en innretning som for eksempel en beholder med topp- og bunnutløp, benyttet for å separere en fluidblanding i sine gass- og væskefraksjoner.
Uttrykket "strippekolonne" benyttes for å angi en kolonne der råstoff innføres i den øvre del av kolonnen og mere flyktige komponenter fjernes eller strippes fra den synkende væske ved hjelp av den stigende damp.
Slik her benyttet betyr uttrykket "strukturert pakning" en pakning der individuelle deler har spesifikk orientering i forhold til hverandre og i forhold til kolonneaksen.
Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til den ledsagende tegning som er et skjematisk flytskjema for en foretrukket utførelsesform av det forbedrede NSE-råstoff-bearbeidingssystem som beskrives her.
I figuren blir naturgassråstoff 201 partielt kondensert og så ført inn i faseseparatoren 103. Figuren illustrerer én foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen der naturgasser og stoff 201 inndeles i en første del 205 og en andre del 202. Konsentrasjonen av nitrogen og metan i råstoffet kan variere betydelig; imidlertid vil nitrogenkonsentrasjonen i råstoffet generelt ligge innen området 5 til 80$ og metan-konsentrasjonen i råstoffet innen området 20 til 95%. Råstoffet kan også inneholdende noen høyerekokende hydrokarboner som etan selv om mesteparten av de høyerekokende hydrokarboner vil være fjernet fra naturgassmatestrømmen. Matestrømmen kan også inneholde en eller flere laverekokende eller mere flyktige komponenter som helium, hydrogen eller neon. Generelt vil trykket i matestrømmen 301 ligge innen området ca. 344,75-689,5xl0<4> Pa abs selv om matetrykket kan gå helt opp til det kritiske trykk for mateblandingen.
Både den første del 205 og andre del 202 kan være partielt kondensert ved indirekte varmeveksling med minst 1 av de nitrogenanrikede og metananrikede komponenter og med væske fra strippekolonnen 104. I den utførelsesform som er vist i figuren blir den første del 205 partielt kondensert ved indirekte varmeveksling i varmeveksleren 101 mot retur-strømmer, og den andre del 202 blir partielt kondensert ved indirekte varmeveksling i varmeveksleren 102 mot strippe-kolonnevæske slik det skal beskrives nærmere nedenfor. De resulterende strømmer 206 og 204 kombineres til en strøm 208 og føres til faseseparatoren 103.
I faseseparatoren 103 blir råstoffet separert i en første damp med en høyere nitrogenkonsentrasjon og en første væske med en høyere metankonsentrasjon, enn matestrømmen 201. Den første væske føres ut av separatoren 103 som strømmen 209, strupes gjennom ventilen 105 og føres som en strøm 210 til strippekolonnen 104 som arbeider ved et trykk generelt innen området 137,9-413,7xl0~<4> Pa abs og fortrinnsvis innen området 206,8-379,2xl0<4> Pa abs.
Først føres damp ut av separatoren 103 som strømmen 211 og kondenseres partielt ved indirekte varmeveksling i varmeveksleren 106 mot returstrømmer. Den resulterende 2-fasestrøm 212 føres til faseseparatoren 107 og separeres i en andre damp med en høyere nitrogenkonsentrasjon og en andre væske med en høyere metankonsentrasjon enn den første damp fulgte. Den andre væske føres ut av separatoren 107 som strømmen 213, flashes over ventilen 108 og føres som strømmen 214 til strippekolonnen 104. Fortrinnsvis, og som vist i figuren, føres strømmen 214 til strippekolonnen 104 ved et punkt høyere enn det punkt der strømmen 210 innføres i kolonnen.
I strippekolonnen 104 blir matestrømmene 210 og 214 separert i en fraksjon som er rikere på nitrogen og en fraksjon som er rikere på metan ved stripping av mere flyktige komponenter fra fallende væske til stigende damp. Denne stigende damp dannes ved avtrekking av væske fra kolonnen 104 som strømmen 273 og fordampingen av noe eller all denne væske ved føring gjennom varmeveksleren 102 mot partielt kondenserende tilmatnings andre del 202. Denne resulterende strøm 274 returneres til kolonnen 104. Dampdelen av strømmen 274 tilveiebringer den stigende damp for gjennonføring av strippingen.
Metananriket fraksjon fjernes fra kolonnen 104 som strømmen 275. Hovedandelen 244 flashes over ventilen 110, føres som strømmen 245 til varmeveksleren 101, fordampes ved føring gjennom varmeveksleren 101 og gjenvinnes som høytrykksgass 246, generelt med en metankosentrasjon på opptil 99$. Den mindre andel 399 flashes over ventilen 109 og føres som strømmen 400 til og gjennom varmeveksleren 106 for å avkjøle og partielt kondensere den første damp 211. I den foretrukne utførelsesform som vist i figuren blir dampen 400 kombinert med metanproduktet fra NSE for å danne strømmen 419 før føring gjennom varmeveksleren 106. Den resulterende strøm 420 føres gjennom varmeveksleren 101 og gjenvinnes som lavere trykks metangass 421. I enkelte tilfeller kan det være fordelaktig å tilveiebringe strømmen 400 separat ved et trykk over strømmen 418 og derved spare metanrekomprimeringsenergi.
Nitrogenrikere fraksjon fjernes fra kolonnen 104 som strømmen 280 og føres til NSE 500 for separering i nitrogenanrikede og metananr ikede komponenter. NSE 500 kan være et hvilet som helst system i stand til å separere nitrogen og metan. Generelt omfatter NSE 500 et kryogent dobbeltkolonne-anlegg eller et kryogent enkelkolonne-anlegg.
Den andre damp fjernes fra separatoren 107 og føres som strømmen 300 til NSE 500. Strømmen 300 har generelt det samme trykket som råstoffet 201 bortsett fra trykktapet på grunn av tap i rørledningene. I tillegg overskrider trykket i strømmen 300 trykket i strømmen 280 som generelt er ved driftstrykket til strippekolonnen 104. Strømmen 300 vil generelt være ca 50$ av den totale matestrøm til NSE. På denne måte befinner den vesentlige del av råstoffet til NSE seg ved et høyere trykk enn tilfelle vile være ved konvensjonell NSE til-matning.
I NSE 500 blir råstoffene separert i nitrogenanrikede og metananrikede komponenter. Metananrikede komponenter fjernes fra NSE 500 som strømmen 418, fortrinnsvis kombinert med strømmen 400 for derved å gi strømmen 419, oppvarmet ved føring gjennom varmeveksleren 106 for å bevirke partiell-kondensasjon av den første damp 211, ført som strømmen 420 gjennom varmeveksleren 101 og gjenvunnet som laveretrykk-metangassprodukt 421. Nitrogenanriket komponent fjernes fra NSE 500 som strømmen 437, oppvarmes med passasje gjennom varmeveksleren 101 og fjernes fra systemet som strømmen 439. Nitrogenanriket komponent 439 kan gjenvinnes, avgis til atmosfæren eller sprøytes inn i et olje- eller gassreservoare som en del av en sekundær utvinningsoperasjon.
På grunn av det høyere trykket ved hvilket NSE kan arbeide med råstoffbehandlingssystemet ifølge oppfinnelsen, kan produktmetan gjenvinnes ved et høyere trykk enn det som ellers ville være tilfelle. Dette reduserer produktgass-kompresjonskravene som kan være nødvendig for foreksempel å komprimere metangass for og tilfredsstille rørlednings-kravene. Generelt vil systemet ifølge oppfinnelsen muliggjøre en reduksjon i behovet for produktgasskompresjon på 5$ eller mer.
Claims (5)
1.
Fremgangsmåte for kryogen bearbeiding av et råstoff inneholdende nitrogen og metan, omfattende: (A) partielt å kondensere et råstoff omfattende nitrogen og metan for å oppnå en første damp og en første væske; (B) å føre den første væske til en strippekolonne; (C) å separere fluidene som føres til strippekolonnen i metanrikere og nitrogenrikere fraksjoner idet minst noe av den metanrike fraksjon gjenvinnes som produktmetan og minst noe av den nitrogenrikere fraksjon føres til en nitrogenfremstillingsenhet; og (D) partielt å kondensere den første damp, karakterisert ved(E) å føre den andre væske, oppnådd ved partiell kondensering i trinn (D), til strippekolonnen; og (F) å føre den andre damp, oppnådd ved partiell kondensering i trinn (D), til nitrogenfremtillingsenheten for separering i nitrogenanrikede og metananrikede komponenter.
2.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den andre væske føres til strippekolonnen ved et punkt høyere enn det punkt der den første væske føres til strippekolonnen.
3.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den andre damp omfatter ca 50$ av det totale råstoff til nitrogensepareringsenheten.
4 .
Apparatur for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende: (A) midler for partielt å kondensere råstoff inneholdende nitrogen og metan for dannelse av en første damp og en første væske; (B) en strippekolonne (104) og midler (209, 105, 210) for å føre den første væske til strippekolonnen (104); (C) midler (106) for partielt å kondensere den første damp; (D) en nitrogenfremstillingsenhet (500); og (E) midler (280) for å føre fluid fra strippekolonnen (104) til nitrogenf reinstill ingsenheten (500 );
karakterisert ved(F) midler (213) for å føre den andre væske, dannet i midlene (106) for partiell kondensering av den første damp, til strippekolonnen (104); og (G) midler (300) for å føre den andre damp, fremstilt i midlene (106) for partiell kondensering av den første damp, til nitrogenfremstillingsenheten (500).
5 .
Apparatur ifølge krav 4, karakterisert ved at midlene (214) for å føre den andre væske til strippekolonnen (104) står i forbindelse med strippekolonnen (104) på et punkt (210) høyere enn det punkt der den første væske føres til strippekolonnen (104).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/536,522 US5051120A (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Feed processing for nitrogen rejection unit |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO912235D0 NO912235D0 (no) | 1991-06-11 |
NO912235L NO912235L (no) | 1991-12-13 |
NO175831B true NO175831B (no) | 1994-09-05 |
NO175831C NO175831C (no) | 1994-12-14 |
Family
ID=24138846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO912235A NO175831C (no) | 1990-06-12 | 1991-06-11 | Fremgangsmåte for kryogen separering av et råstoff inneholdende nitrogen og metan samt apparat for gjennomföring av fremgangsmåten |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5051120A (no) |
EP (1) | EP0462492B1 (no) |
CA (1) | CA2044370C (no) |
DE (1) | DE69104911T2 (no) |
NO (1) | NO175831C (no) |
RU (1) | RU2034210C1 (no) |
Families Citing this family (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2682964B1 (fr) * | 1991-10-23 | 1994-08-05 | Elf Aquitaine | Procede de deazotation d'un melange liquefie d'hydrocarbures consistant principalement en methane. |
US5406802A (en) * | 1992-12-03 | 1995-04-18 | Uop | Process for the purification of gases |
US5321952A (en) * | 1992-12-03 | 1994-06-21 | Uop | Process for the purification of gases |
US5325672A (en) * | 1992-12-03 | 1994-07-05 | Uop | Process for the purification of gases |
US5802871A (en) * | 1997-10-16 | 1998-09-08 | Air Products And Chemicals, Inc. | Dephlegmator process for nitrogen removal from natural gas |
MY117066A (en) | 1998-10-22 | 2004-04-30 | Exxon Production Research Co | Process for removing a volatile component from natural gas |
MY114649A (en) | 1998-10-22 | 2002-11-30 | Exxon Production Research Co | A process for separating a multi-component pressurized feed stream using distillation |
JP3505503B2 (ja) * | 2000-11-22 | 2004-03-08 | 康一 浅野 | 分離係数が1に近い混合物の蒸留による分離濃縮方法および装置 |
US6758060B2 (en) | 2002-02-15 | 2004-07-06 | Chart Inc. | Separating nitrogen from methane in the production of LNG |
PE20060221A1 (es) * | 2004-07-12 | 2006-05-03 | Shell Int Research | Tratamiento de gas natural licuado |
US20060260330A1 (en) | 2005-05-19 | 2006-11-23 | Rosetta Martin J | Air vaporizor |
US7850763B2 (en) | 2007-01-23 | 2010-12-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Purification of carbon dioxide |
US7819951B2 (en) † | 2007-01-23 | 2010-10-26 | Air Products And Chemicals, Inc. | Purification of carbon dioxide |
US8650906B2 (en) * | 2007-04-25 | 2014-02-18 | Black & Veatch Corporation | System and method for recovering and liquefying boil-off gas |
US9243842B2 (en) * | 2008-02-15 | 2016-01-26 | Black & Veatch Corporation | Combined synthesis gas separation and LNG production method and system |
WO2010042266A1 (en) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | Exxonmobil Upstream Research Company | Helium recovery from natural gas integrated with ngl recovery |
GB2456691B (en) * | 2009-03-25 | 2010-08-11 | Costain Oil Gas & Process Ltd | Process and apparatus for separation of hydrocarbons and nitrogen |
BRPI1011873A2 (pt) * | 2009-05-14 | 2016-03-29 | Exxonmobil Upstream Res Co | sistema e método de rejeição de nitrogênio |
US10113127B2 (en) * | 2010-04-16 | 2018-10-30 | Black & Veatch Holding Company | Process for separating nitrogen from a natural gas stream with nitrogen stripping in the production of liquefied natural gas |
CA2819128C (en) | 2010-12-01 | 2018-11-13 | Black & Veatch Corporation | Ngl recovery from natural gas using a mixed refrigerant |
US20120324943A1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Butts Rayburn C | Two Step Nitrogen and Methane Separation Process |
US10139157B2 (en) | 2012-02-22 | 2018-11-27 | Black & Veatch Holding Company | NGL recovery from natural gas using a mixed refrigerant |
US9726426B2 (en) * | 2012-07-11 | 2017-08-08 | Butts Properties, Ltd. | System and method for removing excess nitrogen from gas subcooled expander operations |
US10563913B2 (en) | 2013-11-15 | 2020-02-18 | Black & Veatch Holding Company | Systems and methods for hydrocarbon refrigeration with a mixed refrigerant cycle |
US9574822B2 (en) | 2014-03-17 | 2017-02-21 | Black & Veatch Corporation | Liquefied natural gas facility employing an optimized mixed refrigerant system |
EP3115721A1 (en) * | 2015-07-10 | 2017-01-11 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method and system for cooling and separating a hydrocarbon stream |
US9816752B2 (en) | 2015-07-22 | 2017-11-14 | Butts Properties, Ltd. | System and method for separating wide variations in methane and nitrogen |
FR3051892B1 (fr) * | 2016-05-27 | 2018-05-25 | Waga Energy | Procede de separation cryogenique d'un debit d'alimentation contenant du methane et des gaz de l'air, installation pour la production de bio methane par epuration de biogaz issus d'installations de stockage de dechets non-dangereux (isdnd) mettant en œuvre le procede |
US10520250B2 (en) | 2017-02-15 | 2019-12-31 | Butts Properties, Ltd. | System and method for separating natural gas liquid and nitrogen from natural gas streams |
US11015865B2 (en) | 2018-08-27 | 2021-05-25 | Bcck Holding Company | System and method for natural gas liquid production with flexible ethane recovery or rejection |
US11378333B2 (en) | 2019-12-13 | 2022-07-05 | Bcck Holding Company | System and method for separating methane and nitrogen with reduced horsepower demands |
US11650009B2 (en) | 2019-12-13 | 2023-05-16 | Bcck Holding Company | System and method for separating methane and nitrogen with reduced horsepower demands |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1619728C3 (de) * | 1967-12-21 | 1974-02-07 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Tieftemperaturrektifikations verfahren zum Trennen von Gasgemischen aus Bestandteilen, deren Siedetemperaturen weit auseinanderliegen |
DE1939114B2 (de) * | 1969-08-01 | 1979-01-25 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verflüssigungsverfahren für Gase und Gasgemische, insbesondere für Erdgas |
US4225329A (en) * | 1979-02-12 | 1980-09-30 | Phillips Petroleum Company | Natural gas liquefaction with nitrogen rejection stabilization |
US4217759A (en) * | 1979-03-28 | 1980-08-19 | Union Carbide Corporation | Cryogenic process for separating synthesis gas |
DE2912761A1 (de) * | 1979-03-30 | 1980-10-09 | Linde Ag | Verfahren zum zerlegen eines gasgemisches |
US4338107A (en) * | 1980-10-30 | 1982-07-06 | Union Carbide Corporation | Wash system gas separation |
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 |
US4501600A (en) * | 1983-07-15 | 1985-02-26 | Union Carbide Corporation | Process to separate nitrogen from natural gas |
FR2557586B1 (fr) * | 1983-12-30 | 1986-05-02 | Air Liquide | Procede et installation de recuperation des hydrocarbures les plus lourds d'un melange gazeux |
US4479871A (en) * | 1984-01-13 | 1984-10-30 | Union Carbide Corporation | Process to separate natural gas liquids from nitrogen-containing natural gas |
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 |
US4710212A (en) * | 1986-09-24 | 1987-12-01 | Union Carbide Corporation | Process to produce high pressure methane gas |
US4878932A (en) * | 1989-03-21 | 1989-11-07 | Union Carbide Corporation | Cryogenic rectification process for separating nitrogen and methane |
US4936888A (en) * | 1989-12-21 | 1990-06-26 | Phillips Petroleum Company | Nitrogen rejection unit |
US4948405A (en) * | 1989-12-26 | 1990-08-14 | Phillips Petroleum Company | Nitrogen rejection unit |
-
1990
- 1990-06-12 US US07/536,522 patent/US5051120A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-06-11 NO NO912235A patent/NO175831C/no not_active IP Right Cessation
- 1991-06-11 CA CA002044370A patent/CA2044370C/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-11 EP EP91109537A patent/EP0462492B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-11 DE DE69104911T patent/DE69104911T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-11 RU SU914895507A patent/RU2034210C1/ru active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO912235L (no) | 1991-12-13 |
DE69104911T2 (de) | 1995-05-18 |
EP0462492A1 (en) | 1991-12-27 |
EP0462492B1 (en) | 1994-11-02 |
CA2044370C (en) | 1993-05-25 |
CA2044370A1 (en) | 1991-12-13 |
US5051120A (en) | 1991-09-24 |
NO912235D0 (no) | 1991-06-11 |
RU2034210C1 (ru) | 1995-04-30 |
DE69104911D1 (de) | 1994-12-08 |
NO175831C (no) | 1994-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO175831B (no) | Fremgangsmåte for kryogen separering av et råstoff inneholdende nitrogen og metan samt apparat for gjennomföring av fremgangsmåten | |
CA2012611C (en) | Cryogenic rectification process for separating nitrogen and methane | |
US5335504A (en) | Carbon dioxide recovery process | |
CA1274764A (en) | Process to separate nitrogen and methane | |
CA2805272C (en) | Methods and systems for recovering liquified petroleum gas from natural gas | |
CA2186549C (en) | Light component stripping in plate-fin heat exchangers | |
AU2017324000B2 (en) | Pretreatment of natural gas prior to liquefaction | |
NO157993B (no) | Fremgangsm te for separering av nitrogen fra naturg | |
NO166672B (no) | Fremgangsmaate for separering av nitrogen fra et raastoff under trykk inneholdende naturgass og nitrogen. | |
US5041149A (en) | Separation of nitrogen and methane with residue turboexpansion | |
EP0132984B1 (en) | Process to separate nitrogen from natural gas | |
MX2007000242A (es) | Configuraciones y metodos para la separacion de condensados de gas a partir de mezclas de hidrocarburos a alta presion. | |
US4732598A (en) | Dephlegmator process for nitrogen rejection from natural gas | |
JPH09505337A (ja) | 極低温分離 | |
EP0149298A1 (en) | Process to separate natural gas liquids | |
CA2110664C (en) | Cryogenic helium production system | |
US5026408A (en) | Methane recovery process for the separation of nitrogen and methane | |
US20080302650A1 (en) | Process to recover low grade heat from a fractionation system | |
CN101218479B (zh) | 用于制备粗制氖气的方法和设备 | |
JPS63166402A (ja) | 炭化水素の分離方法 | |
US4460396A (en) | Method for producing purified ethylene through thermo-coupled distillation and ethylene-producing apparatus using the said method | |
CN109748772B (zh) | 从lng中分离和回收烃类的设备 | |
NO165875B (no) | Fremgangsmaate for separering av naturgassvaesker fra nitrogenholdig naturgass. | |
NO168099B (no) | Fremgangsmaate for fjerning av nitrogen fra naturgasser | |
Bacon | Natural gas treatment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MK1K | Patent expired |