PL67123B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo Opublikowano: 28.11.1973 67123 KI. 24e,2/06 MKP ClOj 1/22 ¦1BIIOTEKA UKD Wspóltwórcy wynalazku: Zbigniew Lorenc, Karol Kaczmarek, Jerzy Naczynski Wlasciciel patentu: Centralne Laboratorium Gazownictwa, Kraków (Polska) Sposób uzyskiwania gazu miejskiego z gazu ziemnego o duzej zawartosci azotu Przedmiotem- wynalazku jest sposób uzyskiwa¬ nia gazu miejskiego z gazu ziemnego o duzej za¬ wartosci azotu.Gazy ziemne wystepujace w przyrodzie charak¬ teryzuja sie bardzo zróznicowanym skladem che¬ micznym. W ostatnim okresie odkrywa sie zloza gazów ziemnych o wysokiej zawartosci azotu, wa¬ hajacej sie w szerokich granicach.Bezposrednie zuzywanie tych gazów jest klo¬ potliwe gdyz wymaga stosowania specjalnych pal¬ ników dla poszczególnych typów gazów. Ujednoli¬ cenie skladu gazu jest mozliwe jedna z dwóch na¬ stepujacych metod: przez odazotowanie gazu ziem¬ nego lub przez jego przetworzenie na odpowiada¬ jacy normom gaz miejski.Odazotowanie gazu ziemnego prowadzi sie prze¬ myslowo przez frakcjonowanie destylacja w ni¬ skich temperaturach.Wada tej metody jest, ze nawet przy najlepszym rozdzielaniu skladników, pewne ilosci metanu po¬ zostaja w wydzielonym azocie, co powoduje nie¬ uniknione straty ekonomiczne, jak równiez ko¬ niecznosc stosowania skomplikowanych, wielostop¬ niowych urzadzen frakcyjnych i duze naklady in¬ westycyjne. , Przetwarzanie zaazotowanego gazu ziemnego na odpowiadajacy normom gaz miejski jest dotych¬ czas prowadzone metoda konwersji metanu z pa¬ ra wodna. Przy wzbogacaniu gazu skonwertowa- nego dysponowanym gazem ziemnym zaazotowa- 15 20 25 30 nym, mozna w ten sposób przerabiac tylko gazy ziemne zawierajace niewielkie ilosci azotu do oko¬ lo 35%. Przy wiekszej zawartosci azotu w gazie ziemnym niezbedne jest stosowanie dodatkowo rozkladu uzupelniajacego surowca weglowodoro¬ wego nie zawierajacego azotu, jak np. oleju opa¬ lowego, gazu plynnego, benzyny itp.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu umozliwiajacego przeprowadzanie przemiany wy- sokozaazotowanego gazu ziemnego na odpowiada¬ jacy normom gaz miejski, bez uzycia jakichkol¬ wiek dodatkowych surowców energetycznych, co uprosci eksploatacje i znacznie zwiekszy jej efek¬ tywnosc ekonomiczna.Cel ten zostal osiagniety przez równolegle pro¬ wadzenie uproszczonego odazotowania i konwersji gazu ziemnego z uzyciem wydzielonego metanu do wzbogacania lub/i konwersji oraz wykorzystania gazu odpadowego z odazotowania do ogrzewania urzadzen rozkladczych i produkcji pary technolo¬ gicznej.Zaleta tego wynalazku jest znaczne obnizenie kosztów i uproszczenie aparatury, mozliwosc zu¬ zywania odpadowego metanu znajdujacego sie w wydzielonym azocie oraz uzyskiwanie gazu miej¬ skiego o niskiej zawartosci tlenku wegla, co czy¬ ni ten gaz praktycznie nietrujacym.Sposób wedlug wynalazku zostanie blizej objas¬ niony na rysunku przedstawiajacym urzadzenie do wykonywania tego sposobu. 6712367123 3 Gaz zaazotowany, pobierany pod wysokim cis¬ nieniem z gazociagu lub ze zloza, dzieli sie na dwa strumienie. Glówny strumien gazu zaazotowanego kieruje sie poprzez wymienniki ciepla 1 i 2 oraz zawór redukcyjny 3, do uproszczonej kolumny frakcjonujacej 4. W wymienniku ciepla gaz ziem¬ ny zaazotowany ochladza sie o kilkadziesiat stop¬ ni, a po rozprezeniu w zaworze redukcyjnym — ochladza sie wskutek efektu Joule'a-Thomsona, do temperatury, przy której nastepuje wykroplenie metanu. W kolumnie frakcjonujacej ustalaja sie warunki równowagi i znaczna czesc metanu z ga¬ zu ziemnego zostaje wykroplona, absorbujac nie¬ wielka ilosc rozpuszczonego azotu.Skroplony metan przechodzi przez wymiennik ciepla 2 gdzie odparowuje, a nastepnie jest kie¬ rowany do wzbogacenia gazu skonwertowanego, albo w calosci lub czesci kieruje sie do konwersji.Gaz odpadowy z kolumny frakcjonujacej, zawie¬ rajacy azot z pewna jeszcze iloscia metanu, kie¬ ruje sie przez wymiennik ciepla 1 do palników 5.1 urzadzenia rozkladczego 5. Do opalania stosuje sie ewentualnie takze dodatek gazu ziemnego zaazoto¬ wanego. Gorace spaliny z urzadzenia rozkladcze¬ go 5 wykorzystuje sie do wytwarzania pary tech¬ nologicznej w kotle odzysknicowym 6. 10 15 25 we piece rozkladcze z ogrzewaniem przeponowym lub urzadzenia o ruchu okresowym.Przyklad. Dysponowany surowiec: gaz ziem¬ ny o zawartosci 55<7o CH4oraz 45% H2 i cieple spalania 5300 kcal/Nm3, wystepujacy pod cisnie¬ niem 55 ata. Dla otrzymania 1000 m3 gazu miej¬ skiego o skladzie i wlasnosciach przedstawionych w tabeli 1 zuzyto 849 m3 gazu ziemnego zaazoto¬ wanego, który rozdzielono nastepujaco: 356 ms — do rozfrakcjonowania, 218 m3 — do konwersji, 264 m3 — do wzbogacania gazu skonwertowane¬ go, 11 ms — do opalania urzadzenia rozkladczego.W kolumnie frakcjonujacej w warunkach rów¬ nowagi przy cisnieniu 2 ata i w temperaturze 170°C, gaz zaazotowany rozdzielono na 171 m8 ga¬ zu bogatego oraz 185 m3 gazu odpadowego. Skla¬ dy tych gazów podano takze w tabeli 1.W kotle odzysknicowym 6 wytworzylo sie 120 kg pary technologicznej do konwersji, w proporcji 2,5 kg pary/m3 CH4 — poddanego rozkladowi.Z procesu konwersji prowadzonego w temperatu¬ rze okolo 750°C pod normalnym cisnieniem, uzy¬ skano 565 m3 gazu skonwertowanego, którego sklad technologiczny podano równiez w tabeli 1.Tabela 1 Wskaznik Ilosc (m3) sklad w °/o ob.: co2 o2 co CH4 H2 N2 — cieplo spalania kcal/Nm8 — gestosc wzgledna — liczba Wobbego rodzaje gazu gaz ziemny zaazotowany 849 55,0 45,0 5.300 gaz bogaty z rozfrakcjo¬ nowania 171 90,0 10,0 8.600 gaz odpadowy z rozfrakcjo¬ nowania 185 23,0 77,0 2.200 gaz skonwer- towany 565 6,4 0,3 10,8 1,3 61,9 19,3 2.330 gaz miejski 1.000 3,6 0,2 6,1 30,6 35,0 24,5 4.200 0,548 5.670 Drugi strumien zaazotowanego gazu ziemnego miesza sie z para technologiczna i ewentualnie z metanem z kolumny frakcjonujacej i poddaje sie konwersji katalitycznej w rurach rozkladczych 5.2.Gaz skonwertowany zostaje ochlodzony, a nastep¬ nie wzbogacony metanem z kolumny frakcjonuja¬ cej oraz gazem ziemnym zaazotowanym. Mieszani¬ na tych trzech gazów stanowi odpowiadajacy nor¬ mom gaz miejski. W zaleznosci od potrzeb i skla¬ du surowca wyjsciowego mozna takze prowadzic wzbogacanie samym metanem z rozfrakcjonowa¬ nia lub samym gazem ziemnym zaazotowanym.Proces konwersji prowadzi sie pod cisnieniem normalnym lub podwyzszonym. Stosuje sie ruro- Tak wiec 1.000 m3 gazu miejskiego stanowilo mieszanine skladajaca sie z 565 m3 gazu skonwer¬ towanego, 264 m3 gazu ziemnego zaazotowanego oraz 171 m3 gazu bogatego z rozfrakcjonowania. 30 Uwzgledniajac podane ilosci gazów oraz ich ciepla spalania, sprawnosc energetyczna calego procesu wynosila w tym przykladzie 93°/o. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patento.we 35 1. Sposób uzyskiwania gazu miejskiego z gazu ziemnego o duzej zawartosci azotu, znamienny tym, ze dysponowany gaz ziemny zaazotowany o du¬ zym cisnieniu dzieli sie na dwa zasadnicze stru¬ mienie, z których jeden kieruje sie poprzez wy-5 mienniki ciepla (1) i (2) oraz zawór rozprezajacy (3), do uproszczonej kolumny frakcjonujacej (4), gdzie nastepuje czesciowe wykroplenie metanu, a drugi strumien gazu zaazotowanego, po rozpre¬ zeniu kieruje sie do konwersji z para wodna, po czym gaz skonwertowany wzbogaca sie dodatkiem dysponowanego gazu ziemnego zaazotowanego oraz metanu z kolumny frakcjonujacej po uprzed¬ nim jego odparowaniu w wymienniku ciepla (2). 67123 6

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze gaz odpadowy z kolumny frakcjonujacej (4), po wykorzystaniu w wymienniku ciepla (1), stosuje sie do ogrzewania urzadzenia rozkladczego (5), ko- 5 rzystnie z dodatkiem gazu zaazotowanego, a go¬ race spaliny z urzadzenia rozkladczego utylizuje sie do produkcji pary technologicznej w kotle od- zysknicowym (6).KI. 24e,2/06 67123 MKP ClOj 1/22 PZG w Pab., zam. 1897-72, nakl. 95+20 egz. Cena zl 10,— PL PL