PL167351B1 - Sposób oddzielania azotu i metanu i aparatura do oddzielania azotu i metanu PL - Google Patents

Sposób oddzielania azotu i metanu i aparatura do oddzielania azotu i metanu PL

Info

Publication number
PL167351B1
PL167351B1 PL91290497A PL29049791A PL167351B1 PL 167351 B1 PL167351 B1 PL 167351B1 PL 91290497 A PL91290497 A PL 91290497A PL 29049791 A PL29049791 A PL 29049791A PL 167351 B1 PL167351 B1 PL 167351B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
liquid
column
methane
nitrogen
vapor
Prior art date
Application number
PL91290497A
Other languages
English (en)
Other versions
PL290497A1 (en
Inventor
John B Saunders
James J Maloney
Original Assignee
Union Carbide Ind Gases Tech
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 Ind Gases Tech filed Critical Union Carbide Ind Gases Tech
Publication of PL290497A1 publication Critical patent/PL290497A1/xx
Publication of PL167351B1 publication Critical patent/PL167351B1/pl

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
    • F25J3/0204—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
    • F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/028—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases
    • F25J3/029—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases of helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—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
    • 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
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a 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)
  • 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)

Abstract

1. Sposób oddzielania azotu i metanu przez kriogeniczna reaktyfi- kacje polegajaca na tym, ze gaz zasilajacy skladajacy sie z azotu i metanu (A) rozdziela sie na wzbogacona w azot pare i wzbogacona w metan ciecz, znamienny tym, ze (B) wprowadza sie wzbogacona w metan ciecz do kolumny, (C) skrapla czesciowo wzbogacona w azot pare, przy czym wytwa- rza sie pierwsza pare i pierwsza ciecz i pierwsza ciecz wprowadza do kolumny, (D) skrapla czesciowo pierwsza pare, przy czym wytwarza sie druga pare i druga ciecz wprowadza do kolumny i (E) ciecze wprowadzone do kolumny rozdziela na skladniki wzbogacony w azot i wzbogacony w metan i wyodreb- nia wzbogacony w metan skladnik jako produkt w postaci metanu 5 Aparatura do oddzielania azotu i metanu skladajaca sie z (A) urzadzenia do rozdzielania gazu zasilajacego na pare zasalajaca ciecz zasilaja- ca, znamienny tym, ze posiada (B) kolumne (106) i urzadzenie (311) do wprowadzenia cieczy zasilajacej do tej kolumny, (C) urzadzenie (107) do czesciowego skraplania zasilajacej pary (321) na pierwsza pare (501) i pier- wsza ciecz (324) oraz urzadzenie do wprowadzania pierwszej cieczy do kolumny (106), (D) urzadzenie (112) do czesciowego skraplania pierwszej pary (501) na druga pare (521) i druga ciecz (511) oraz urzadzenie do wprowadzania drugiej cieczy do kolumny (106), (E) urzadzenie do odzyski- wania cieczy z kolumny (106) (1 1 ) 167351 (1 3 ) B1 (51) IntCl6: C01B 21/04 C07C 7/00 F25J 3/00 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania azotu i metanu i aparatura do oddzielania azotu i metanu, a zwłaszcza sposób oddzielania azotu i metanu przez kriogeniczną rektyfikację, ulepszony tak, że odzysk metanu zwiększa się, gdy gaz zasilający zawiera jeden lub więcej niżej wrzących i bardziej lotnych składników.
Problemem często występującym przy produkcji gazu naturalnego wydobywanego z podziemnych zbiorników jest zanieczyszczenie go azotem. Azot może występować w nim z natury i/lub być wtryśnięty do zbiornika jako składnik podczas operacji wspomaganego wydobywania ropy (EOR) lub wspomaganego wydobywania gazu (EGR). Gazy naturalne zawierające znaczną ilość azotu mogą nie nadawać się do sprzedaży, gdyż nie spełniają warunku minimalnej wartości opałowej i/lub przekraczają wymagania dotyczące maksymalnej zawartości gazów obojętnych. W wyniku tego, gaz zasilający musi być poddany procesowi, w którym cięższe składniki, takie jak ciekłe składniki gazu naturalnego, na początku usuwa się, a następnie pozostały strumień gazu zawierający pierwotny azot i metan, jak również możliwie zawierający niżej wrzące lub bardziej lotne składniki, takie jak hel, wodór i/lub neon, poddaje się kriogenicznemu rozdzieleniu. W powszechnie przyjętym sposobie oddzielania azotu stosuje się cykl destylacji dwukolumnowej, podobnej do stosowanej do frakcjonowania powietrza na azot i tlen.
Najnowszy, znaczny postęp w tym procesie opisano w patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 878 932 (Pebade i inni), w którym gaz zasilający jest wstępnie rozdzielany, a otrzymana ciecz jest częściowo odparowywana dając dodatkowy wypływ pary z góry kolumny
167 351 w wyniku czego uzyskuje się lepszy uzysk metanu, w szczególności gdy gaz zasilający zawiera stosunkowo niskie stężenie azotu.
W systemie rozdzielania azotu i metanu stwarza się problem dość znacznej straty metanu z azotem. Ma to w szczególności miejsce w przypadku, gdy gaz zasilający zawiera dodatkowo jeden lub więcej niżej wrzących lub bardziej lotnych składników, takich jak hel, wodór lub neon i gdy wyodrębnienie tego (tych) składnika (składników) jest pożądane. Tak na przykład, gdy wyodrębnienie helu jest włączone w układ rozdzielania azotu i metanu wtedy część azotu otrzymywanego normalnie jako zawrót ulega straceniu wraz z helem jako produktem. Zmniejszenie ilości i pogorszenie jakości zawrotu azotu daje w wyniku zwiększenie ulotu metanu, a przez to zmniejszenie uzysku metanu.
W związku z tym celem niniejszego wynalazku jest opracowanie sposobu i aparatury do oddzielania azotu i metanu, który mógłby polepszyć odzysk metanu, gdy gaz zasilający zawiera dodatkowo jeden lub więcej niżej wrzących lub bardziej lotnych składników.
W ogólności przedmiotem niniejszego wynalazku jest układ, w którym lepszej jakości zawrót azotu dostarczany jest do kolumny rozdzielającej przez co ulega zmniejszeniu strata metanu a azotem wypływającym z głowicy kolumny, zaś zwiększa się uzysk metanu.
Sposób oddzielania azotu i metanu polegający na tym, że:
(A) rozdziela się gaz zasilający na parę wzbogaconą w azot i na ciecz wzbogaconą w metan, według wynalazku polega na tym, że (B) wprowadza się ciecz wzbogaconą w metan do kolumny, (C) skrapla częściowo wzbogaconą w azot parę, przy czym wytwarza się pierwszą parę i pierwszą ciecz i wprowadza pierwszą ciecz do kolumny, (D) skrapla częściowo pierwszą parę, przy czym wytwarza się drugą parę i drugą ciecz i wprowadza drugą ciecz do kolumny, (D) rozdziela ciecze wprowadzane do kolumny na składniki wzbogacone w azot i wzbogacone w metan i wyodrębnia składnik wzbogacony w metan jak produkt.
W sposobie według wynalazku korzystnie ciecz wzbogaconą w metan przed wprowadzeniem do kolumny przechładza się i szybko dławi, zaś pierwszą ciecz dzieli się na duże porcje, przy czym pierwszą wprowadza się do kolumny, a drugą odparowuje i następnie wprowadza do kolumny, a pierwszą parę skrapla się częściowo przez bezpośrednią wymianę ciepła z odparowywaną drugą porcją.
Aparatura do przeprowadzania sposobu oddzielania azotu i metanu, składająca się z (A) urządzenia do rozdzielania gazu zasilającego na parę zasilającą i ciecz zasilającą według wynalazku posiada:
(B) kolumnę i urządzenie do wprowadzania cieczy zasilającej do tej kolumny, (C) urządzenie do częściowego skraplania pary zasilającej na pierwszą parę i pierwszą ciecz oraz urządzenie do wprowadzania pierwszej cieczy do kolumny, (D) urządzenie do częściowego skraplania pierwszej pary na drugą parę i drugą ciecz oraz urządzenie do wprowadzania drugiej cieczy do kolumny oraz (E) urządzenie do odzyskiwania cieczy z kolumny.
Określenie kolumna stosowana w niniejszym opisie patentowym oznacza kolumnę służącą do destylacji, rektyfikacji i frakcjonowania, to jest kolumnę kontaktową lub strefę, w której fazy ciekle i parowe spotykają się ze sobą w przeciw prądzie na przykład przez kontakt faz parowej i ciekłej na szeregu ułożonych jedna nad drugą półek lub płyt zamontowanych wewnątrz kolumny lub na elementach wypełniających lub na ich kombinacji. Szerokie omówienie kolumn frakcjonujących można znaleźć w podręczniku Chemical Engineer’a Handbook, wydanie piąte, wydane przez E.H.Perry i C.H. Chilton, Mc Graw-Hill Book Company, New York, rozdział 13, Distillation, B.D, Smith i inni, strona 13-3 The Continuous Distillation Process.
Określenie kolumna podwójna stosowane w niniejszym opisie patentowym, oznacza kolumnę wysokociśnieniową, której część górna połączonajest przez wymiennik ciepła z częścią dolną kolumny niskociśnieniowej. Szerokie omówienie kolumn podwójnych znajduje się w książce Ruheman, The Separation of Gases, Oxford Uniwersity Press, 1949, rozdział VII, Commercial Air Separation.
167 351
Określenie zespół rejekcyjny azotu i NRU, stosowane w niniejszym opisie patentowym, oznaczają urządzenie w którym azot i metan są rozdzielane przez kriogeniczną rektyfikację, składające się z kolumny i przynależnego do niej wyposażenia, takiego jak pompy do cieczy, rozdzielacze faz, połączenia rurowe zawory i wymienniki ciepła.
Stosowane określenie pośrednia wymiana ciepła oznacza poddanie dwóch strumieni cieczy wzajemnej wymianie ciepła bez ich fizycznego zetknięcia się lub zmieszaniajednej cieczy z drugą.
Stosowane określenie przechłodzona oznacza, że ciecz ma temperaturę niższą od temperatury nasycenia pary nad cieczą pod aktualnie panującym ciśnieniem.
Stosowane określenie rozdzielacz faz” oznacza urządzenie, takie jak kocioł z wylotami, górnym i dolnym, używane do rozdzielania płynnej mieszaniny na jej frakcje, gazową i ciekłą.
Stosowane określenie: wypełnienie strukturalne oznacza wypełnienie, w którym jego poszczególne elementy są w szczególny sposób zorientowane względem siebie i względem całej kolumny.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku.
Zgodnie z rysunkiem naturalny gaz zasilający 301, składający się z azotu i metanu oziębia się i korzystnie częściowo skrapla przez pośrednią wymianę ciepła ze strumieniami zawrotów przepływającymi przez wymiennik ciepła 101. Stężenie azotu i metanu w gazie zasilającym mogą się znacznie zmieniać, stężenie azotu w gazie zasilającym może wynosić od 5 do 80%, zaś stężenie metanu od 50 do 95%. Gaz zasilający może również zawierać pewną ilość wyżej wrzących węglowodorów, takich jak etan, aczkolwiek większa część wyżej wrzących węglowodorów zostanie usunięta ze strumienia zasilającego gazu naturalnego z flegmą wypływającą z NRU. Gaz zasilający może również zawierać jeden lub więcej niżej wrzących lub bardziej lotnych składników.
Na ogół ciśnienie strumienia gazu zasilającego 301 wynosi od 659 do 13 700 kPa (100-2000 psia).
Utworzony strumień 302 jest dławiony przez zawór 102, a powstały, dwufazowy strumień 309 wprowadza się do urządzenia 103 do rozdzielacza faz, w którym ulega rozdzieleniu na wzbogaconą w azot parę zasilającą i na wzbogaconą w metan ciecz zasilającą. Ewentualnie, strumień 309 można wprowadzić do kolumny w celu rozdzielenia na wzbogaconą w azot parę zasilającą i na wzbogaconą w metan ciecz zasilającą. Taka kolumna może być kolumną o wyższym ciśnieniu w układzie kolumny podwójnej.
Wzbogaconą w metan ciecz usuwa się z urządzenia 103 do rozdzielania i przepuszczajako strumień cieczy zasilającej 311 przez wymiennik ciepła 104, w którym ulega przechłodzeniu przez pośrednią wymianę ciepła ze strumieniami zawrotu.
Przechłodzony strumień 313 jest dławiony przez zawór 105 a powstały przy tym strumień 316 wprowadza się do kolumny 106 pracującej na ogół pod ciśnieniem 123,4 do 378 kPa (15-200 psia).
Wzbogaconą w azot parę usuwa się z urządzenia 103 do rozdzielania i przeprowadza jako strumień 321 przez wymiennik ciepła 107, w którym ulega częściowemu skropleniu, korzystnie jak to przedstawiono na rysunku, przez pośrednią wymianę ciepła ze strumieniem cieczy 411 z kolumny 106. Powstały strumień dwufazowy 323 przepływa do rozdzielacza faz 108, w którym ulega rozdzielaniu na pierwszą parę i pierwszą ciecz. Pierwsza ciecz jest bogatsza w metan niż wzbogacona w azot para 321, która zawiera zasadniczo wszystek (-kie) niżej wrzący (-ce) to jest bardziej lotny (-ne) składnik (-ki). Pierwsza ciecz 324 wypływa z rozdzielacza faz 109 i ulega przechłodzeniu przy przepływie przez wymiennik ciepła 1θ9. Powstały strumień 325 dzieli się na dwie porcje. Pierwsza porcja 320 jest dławiona przez zawór 110 i przepływa jako strumień 327 do kolumny 106. Druga porcja 331 jest dławiona przez zawór 111, a powstały strumień 542 ulega odparowaniu przez pośrednią wymianę ciepła w wymienniku ciepła 112, po czym przepływa jako strumień 543 do kolumny 106.
Pierwsza para 501 przepływa z rozdzielacza faz 108 przez wymiennik ciepła 112, w którym ulega częściowemu skropleniu przez pośrednią wymianę ciepła z odparowywaną drugą porcją 542 cieczy pierwszej. W przypadku gdy strumień zasilający NRU zawiera dodatkowo składnik
167 351 niżej wrzący, taki jak hel, zasadniczo wszystek (-kie) składnik (-ki) jest (są) zawarty (-te) w strumieniu pierwszej pary 301. Wytworzony dwufazowy strumień 502jest dławiony przez zawór 113, a powstały przy tym strumień 503 wprowadza się do rozdzielacza faz 114, w którym ulega on rozdzieleniu na drugą parę 521 i na drugą ciecz 511.
Druga ciecz 511 ma wyższe stężenie azotu niż pierwsza para 501 jak również ma zasadniczo wyższe stężenie azotu niż pierwsza ciecz 327 wprowadzana do kolumny 106. Druga ciecz 511 jest dławiona przez zawór 115 a pozostały strumień 512 wprowadza się jako zawrót do kolumny 106, korzystnie w wyższym punkcie niż punkt wprowadzenia cieczy pierwszej 327.
Jeśli gaz zasilający 301 zawiera znaczną ilość niżej wrzącego (-cych) składnika (-ów), wtedy parę drugą 521 przepuszcza się z rozdzielacza faz 114 przez wymiennik ciepła 101 i/lub przez wymienniki ciepła 104 i 112 i odbiera jako strumień produktu 524. Ewentualnie jeśli gaz zasilający nie zawiera znacznej ilości niżej wrzącego (-cych) składnika (-ów), strumień 521 można wprowadzić do kolumny 106.
W kolumnie 106 strumienie zasilające rozdziela się przez kriogeniczną destylację na składniki bogatsze w azot i bogatsze w metan. Wnętrze kolumny może zawierać półki lub wypełnienie. Jeśli stosuje się wypełnienie, to może to być wypełnienie strukturalne. Składnik bogatszy w azot usuwa sięjako strumień pary 451 z kolumny 106 i ogrzewa przez przepuszczanie przez wymiennik ciepła 109 w przeciwprądzie z przechładzaną cieczą pierwszą. Otrzymany strumień 432 ogrzewa się przez przepuszczanie przez wymiennik ciepła 104, a powstały strumień 435 ogrzewa się dalej przez przepuszczanie przez wymiennik ciepła 101 i wypuszcza z układu NRU jako strumień 437. Strumień 437 może być wypuszczony do atmosfery, odebrany lub wpompowany do zbiornika ropy lub gazu jako część operacji powtórnego wydobycia.
Strumień cieczy usuwa się z kolumny 106 jako strumień 411 i odparowuje w przeciwprądzie z częściowo skroploną, wzbogaconą w azot parą 321 przez przepuszczanie przez wymiennik ciepła 107. Otrzymany strumień dwufazowy 412 zawraca się do kolumny 106. Część parowa strumienia 412 zasila górny dopływ pary do kolumny 106, zaś część ciekła strumienia 412 tworzy tworzy strumień 414 zawierający składnik bagatszy w metan, który usuwa się z kolumny 106. Strumień pompuje się do wyższego ciśnienia pompą 116 i ogrzewa przez przepuszczanie przez wymiennik ciepła 104. Otrzymany strumień 417 ogrzewa się i korzystnie odparowuje przez przepuszczanie przez wymiennik ciepła 101 w celu wytworzenia strumienia 418, który odbiera się jako produkt w postaci metanu lub gazu naturalnego, na ogół o zawartości metanu od około 90 do 100%.
Przez zastosowanie sposobu i aparatury według wynalazku, wytwarza się lepszą jakościowo ciecz wzbogaconą w azot, którą wprowadza się do kolumny rozdzielającej jako wzmożony zawrót w systemie kaskadowym, uzysk metanu ulega polepszeniu, ponieważ mniej metanu wymyka się odzyskowi przez upływ z układu z górnym wypływem azotu.
Tabela 1 przedstawia wyniki komputerowej symulacji wynalazku przy jego wdrożeniu w sposób zobrazowany na rysunku. Numery strumieni odpowiadają numerom podanym na rysunku. Przykład ten podaje się w celu objaśnienia wynalazku nie ograniczając jego zakresu.
Tabela 1
Strumień nr Przepływ (kg.moli/godz) Temperatura (°K) Ciśnienie (kPa) Skład (mol %)
Me N2 CH4
301 453,6 163 3 010 1 33 66
327 53,2 87 207 - 67 35
437 134,8 150 207 - 99,5 0,5
512 17,7 83 207 - 94 6
Dla danych warunków zasilania, strumień 327 zawiera 67% azotu, podczas gdy wyższej jakości strumień 512 zawiera 94% azotu. Zastosowanie strumienia 512 jako wyższej jakości w systemie kaskadowym pozwala uzyskać wyższy odzysk metanu w kolumnie. Zawartość metanu w wypływającym górą azocie wynosi 0,5%, dając lepszy uzyk metanu niż przy konwencjonal6
167 351 nym rozdzieleniu kolumnowym azotu i metanu, przy którym zawartość metanu w odlotowym azocie wynosiłaby około 2,0% w porównywalnych warunkach. Sposób według wynalazku zmniejsza więc ulatnianie się węglowodorów do atmosfery, dając w wyniku zasadnicze zmniejszenie kosztów kapitałowych w porównaniu z konwencjonalnym systemem, który może wymagać zastosowania podwójnej kolumny.
Aczkolwiek wynalazek opisano szczegółowo w odniesieniu do pewnego, szczególnego sposobu wdrożenia, to znający się na rzeczy rozpozna, że są możliwe i inne sposoby wdrożenia zgodne z duchem i zakresem zastrzeżeń patentowych.
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 1,50 zł

Claims (5)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób oddzielania azotu i metanu przez kriogeniczną reaktyfikację polegającą na tym, że gaz zasilający składający się z azotu i metanu (A) rozdziela się na wzbogaconą w azot parę i wzbogaconą w metan ciecz, znamienny tym, że (B) wprowadza się wzbogaconą w metan ciecz do kolumny; (C) skrapla częściowo wzbogaconą w azot parę, przy czym wytwarza się pierwszą parę i pierwszą ciecz i pierwszą ciecz wprowadza do kolumny; (D) skrapla częściowo pierwszą parę, przy czym wytwarza się drugą parę i drugą ciecz wprowadza do kolumny i (E) ciecze wprowadzone do kolumny rozdziela na składniki wzbogacony w azot i wzbogacony w metan i wyodrębnia wzbogacony w metan składnik jako produkt w postaci metanu.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wzbogaconą w metan ciecz przed wprowadzeniem do kolumny schładza się i szybko dławi.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszą ciecz dzieli się na dwie porcje, przy czym pierwszą porcję wprowadza się do kolumny, a drugą odparowuje się i następnie wprowadza do kolumny.
  4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że pierwszą parę skrapla się częściowo przez pośrednią wymianę ciepła z odparowywaną drugą porcją.
  5. 5. Aparatura do oddzielania azotu i metanu składająca się z (A) urządzenia do rozdzielania gazu zasilającego na parę zasilającą i ciecz zasilającą, znamienny tym, że posiada (B) kolumnę (106) i urządzenie (311) do wprowadzenia cieczy zasilającej do tej kolumny; (C) urządzenie (107) do częściowego skraplania zasilającej pary (321) na pierwszą parę (501) i pierwszą ciecz (324) oraz urządzenie do wprowadzania pierwszej cieczy do kolumny (106), (D) urządzenie (112) do częściowego skraplania pierwszej pary (501) na drugą parę (521) i drugą ciecz (511) oraz urządzenie do wprowadzania drugiej cieczy do kolumny (106), (E) urządzenie do odzyskiwania cieczy z kolumny (106).
PL91290497A 1990-06-01 1991-05-31 Sposób oddzielania azotu i metanu i aparatura do oddzielania azotu i metanu PL PL167351B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/531,772 US5026408A (en) 1990-06-01 1990-06-01 Methane recovery process for the separation of nitrogen and methane

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL290497A1 PL290497A1 (en) 1992-02-10
PL167351B1 true PL167351B1 (pl) 1995-08-31

Family

ID=24118982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL91290497A PL167351B1 (pl) 1990-06-01 1991-05-31 Sposób oddzielania azotu i metanu i aparatura do oddzielania azotu i metanu PL

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5026408A (pl)
CA (1) CA2043639C (pl)
DE (1) DE4117777A1 (pl)
PL (1) PL167351B1 (pl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL424337A1 (pl) * 2018-01-22 2019-07-29 Hafner Pomagier - Trzebuchowscy Spółka Jawna Urządzenie do pozyskiwania azotu

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2664263B1 (fr) * 1990-07-04 1992-09-18 Air Liquide Procede et installation de production simultanee de methane et monoxyde de carbone.
US5339641A (en) * 1993-07-07 1994-08-23 Praxair Technology, Inc. Cryogenic liquid nitrogen production system
US5442924A (en) * 1994-02-16 1995-08-22 The Dow Chemical Company Liquid removal from natural gas
US5737940A (en) * 1996-06-07 1998-04-14 Yao; Jame Aromatics and/or heavies removal from a methane-based feed by condensation and stripping
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
US20110174017A1 (en) * 2008-10-07 2011-07-21 Donald Victory Helium Recovery From Natural Gas Integrated With NGL Recovery
AU2010248092A1 (en) * 2009-05-14 2011-12-01 Exxonmobil Upstream Research Company Nitrogen rejection methods and systems
EP2935113A1 (en) * 2012-12-18 2015-10-28 Invista Technologies S.à.r.l. Hydrogen cyanide production with treated natural gas as source or methane-containing feedstock
JP2016511732A (ja) * 2012-12-18 2016-04-21 インヴィスタ テクノロジーズ エスアエルエル 制御された原料組成物によるシアン化水素の生産
CN106642989B (zh) * 2016-12-20 2022-08-16 杭氧集团股份有限公司 一种用于分离混合气的深冷分离系统

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2940271A (en) * 1959-03-24 1960-06-14 Fluor Corp Low temperature fractionation of natural gas components
US3512368A (en) * 1968-01-02 1970-05-19 Phillips Petroleum Co Helium and nitrogen containing fuel product recovery
US3740962A (en) * 1970-09-18 1973-06-26 Commw Ass Inc Process of and apparatus for the recovery of helium from a natural gas stream
US4203741A (en) * 1978-06-14 1980-05-20 Phillips Petroleum Company Separate feed entry to separator-contactor in 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
DE3319986A1 (de) * 1983-06-01 1984-12-06 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zum abtrennen von c(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)+(pfeil abwaerts)-kohlenwasserstoffen aus erdgas
US4501600A (en) * 1983-07-15 1985-02-26 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen from natural gas
DE3441307A1 (de) * 1984-11-12 1986-05-15 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zur abtrennung einer c(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)+(pfeil abwaerts)-kohlenwasserstoff-fraktion aus erdgas
US4592767A (en) * 1985-05-29 1986-06-03 Union Carbide Corporation Process for separating methane and nitrogen
US4746342A (en) * 1985-11-27 1988-05-24 Phillips Petroleum Company Recovery of NGL's and rejection of N2 from natural gas
US4664686A (en) * 1986-02-07 1987-05-12 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen and methane
US4701200A (en) * 1986-09-24 1987-10-20 Union Carbide Corporation Process to produce helium gas
US4711651A (en) * 1986-12-19 1987-12-08 The M. W. Kellogg Company Process for separation of hydrocarbon gases
GB8703751D0 (en) * 1987-02-18 1987-03-25 Costain Petrocarbon Separation of hydrocarbon mixtures
DE3814294A1 (de) * 1988-04-28 1989-11-09 Linde Ag Verfahren zur abtrennung von kohlenwasserstoffen
US4878932A (en) * 1989-03-21 1989-11-07 Union Carbide Corporation Cryogenic rectification process for separating nitrogen and methane

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL424337A1 (pl) * 2018-01-22 2019-07-29 Hafner Pomagier - Trzebuchowscy Spółka Jawna Urządzenie do pozyskiwania azotu

Also Published As

Publication number Publication date
CA2043639A1 (en) 1991-12-02
PL290497A1 (en) 1992-02-10
DE4117777A1 (de) 1991-12-19
US5026408A (en) 1991-06-25
DE4117777C2 (pl) 1992-08-27
CA2043639C (en) 1994-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0462492B1 (en) Improved feed processing for nitrogen rejection unit
CA1190470A (en) Method of treating carbon dioxide-containing natural gas
CA2012611C (en) Cryogenic rectification process for separating nitrogen and methane
CA1297780C (en) Process to produce high pressure methane gas
US4102659A (en) Separation of H2, CO, and CH4 synthesis gas with methane wash
JP2779351B2 (ja) 液体原料混合物の分離方法
US4664686A (en) Process to separate nitrogen and methane
US4501600A (en) Process to separate nitrogen from natural gas
EA004469B1 (ru) Способ и установка для разделения газовой смеси и газы, полученные при помощи этой установки
FI78347B (fi) Foerfarande foer att separera naturgasvaetskor.
US5041149A (en) Separation of nitrogen and methane with residue turboexpansion
PL167351B1 (pl) Sposób oddzielania azotu i metanu i aparatura do oddzielania azotu i metanu PL
JPH0881211A (ja) 一酸化炭素の製造方法及びその製造プラント
KR960010365B1 (ko) 다중-성분 흐름의 분리 방법
US3559417A (en) Separation of low boiling hydrocarbons and nitrogen by fractionation with product stream heat exchange
JPS63166402A (ja) 炭化水素の分離方法
US8555673B2 (en) Method and device for separating a mixture of at least hydrogen, nitrogen, and carbon monoxide by cryogenic distillation
EP0283213A2 (en) Process for the Recovery of Argon
US4460396A (en) Method for producing purified ethylene through thermo-coupled distillation and ethylene-producing apparatus using the said method
US6318119B1 (en) High-pressure gas fractionating process and system
US3543528A (en) Separation of low-boiling gas mixtures
US3626448A (en) Separation of low-boiling gas mixtures
US3568458A (en) Gas separation by plural fractionation with indirect heat exchange
US2519955A (en) Production of hydrocarbon-oxygen mixtures
US3589137A (en) Method and apparatus for separating nitrogen and hydrocarbons by fractionation using the fluids-in-process for condenser and reboiler duty