RU2500661C1 - Method of extracting methane from gas mixtures - Google Patents

Method of extracting methane from gas mixtures Download PDF

Info

Publication number
RU2500661C1
RU2500661C1 RU2012146589/04A RU2012146589A RU2500661C1 RU 2500661 C1 RU2500661 C1 RU 2500661C1 RU 2012146589/04 A RU2012146589/04 A RU 2012146589/04A RU 2012146589 A RU2012146589 A RU 2012146589A RU 2500661 C1 RU2500661 C1 RU 2500661C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
methane
gas
hydrate
reactor
pressure
Prior art date
Application number
RU2012146589/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Павлович Семенов
Андрей Сергеевич Викторов
Владимир Арнольдович Винокуров
Сергей Александрович Шувалов
Андрей Сергеевич Волков
Алена Валерьевна Родионова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина"
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина"
Priority to RU2012146589/04A priority Critical patent/RU2500661C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2500661C1 publication Critical patent/RU2500661C1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of extracting methane from gas mixtures by bringing the mixture into contact with an aqueous solution of a cyclic ether with concentration of not more than 20 mol % at temperature not higher than 20°C and pressure of up to 3.0 MPa to obtain a condensed phase containing mixed hydrates of methane and the cyclic ether and a gas phase, separating the gas phase, extracting methane from the condensed phase and recycling the aqueous solution of the cyclic ether for extraction.
EFFECT: method enables to efficiently extract methane from gas mixtures by simplifying the process, particularly lowering the separation pressure.
2 cl, 8 tbl, 8 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к химической, нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в процессах разделения и очистки углеводородных газовых смесей, а также для утилизации шахтного метана, выделяющегося при отработке газоносных пластов полезных ископаемых.The invention relates to the chemical, oil and gas industry and can be used in the processes of separation and purification of hydrocarbon gas mixtures, as well as for the utilization of mine methane released during mining of gas-bearing mineral deposits.

Известен способ выделения метана из газовых смесей - подготовки углеводородного газа (RU 2460759, 2012), включающий ступенчатую сепарацию, охлаждение газа между ступенями сепарации, отделение углеводородного конденсата начальных ступеней сепарации, охлаждение его конденсатом последней низкотемпературной ступени сепарации и использованием в качестве абсорбента. Недостатками данного способа являются многоступенчатость процесса выделения метана, повышенные энергозатраты, связанные с поддержанием низких температур, необходимость предварительной осушки газовой смеси и использования термодинамического ингибитора - триэтиленгликоля для предотвращения образования гидратов.A known method for the separation of methane from gas mixtures is the preparation of hydrocarbon gas (RU 2460759, 2012), including stepwise separation, cooling the gas between the stages of separation, separation of hydrocarbon condensate from the initial stages of separation, cooling it with condensate of the last low-temperature stage of separation and using it as an absorbent. The disadvantages of this method are the multi-stage process of methane evolution, increased energy costs associated with maintaining low temperatures, the need for preliminary drying of the gas mixture and the use of a thermodynamic inhibitor - triethylene glycol to prevent the formation of hydrates.

Известен способ подготовки газа для беструбопроводного транспортирования (RU 2277121, 2006), включающий предварительную очистку газа от тяжелых углеводородов, получение газовых гидратов путем смешения очищаемого газа с водой в реакторе, непрерывного охлаждения и поддержания требуемых температур полученной смеси с одновременным поддержанием давления не ниже равновесного, необходимого для гидратообразования, подачу природного газа в реактор получения гидрата ведут из магистрали транспорта газа высокого давления, а непрерывное охлаждение осуществляют за счет пониженной температуры газа, прошедшего редуцирование, который после теплообмена возвращают в магистраль низкого давления. Главным недостатком данного метода является необходимость поддержания в реакторе повышенных давлений ≥3 МПа для протекания гидратообразования. В связи с этим данный способ неприемлем для извлечения метана из низконапорных газов.A known method of preparing gas for pipeless transportation (RU 2277121, 2006), including preliminary purification of gas from heavy hydrocarbons, obtaining gas hydrates by mixing the gas to be purified with water in the reactor, continuous cooling and maintaining the required temperature of the resulting mixture while maintaining the pressure not lower than equilibrium, necessary for hydrate formation, the supply of natural gas to the hydrate reactor is carried out from the high-pressure gas transport line, and continuous cooling is uschestvlyayut due to reduced temperature of the gas passing rate reduction, which is recycled after the heat transfer in the low pressure line. The main disadvantage of this method is the need to maintain high pressures ≥3 MPa in the reactor for hydrate formation to occur. In this regard, this method is unacceptable for the extraction of methane from low-pressure gases.

Известен способ очистки природного газа (RU 2288774, 2006). Способ очистки природного газа от примесей включает контактирование в реакторе очищаемого природного газа с водной средой при начальных термобарических условиях, характеризующихся давлением, обеспечивающим образование гидратов основного компонента природного газа - метана и смешанных гидратов природного газа, обогащенных примесными углеводородными компонентами. После выпадения первых гидратов снижают начальное давление в реакторе до значения, ниже равновесного давления гидратообразования метана, но выше равновесного давления гидратообразования для очищаемого природного газа. Недостатками данного метода являются технические сложности, связанные с созданием в реакторе повышенных давлений для инциирования процесса образования гидратов, а также невысокая селективность процесса очистки, связанная с образованием смешанных гидратов, в состав которых входят не только примесные компоненты (C2H6, C3H8, i-C4H10 n-C4H10), но и целевой компонент - CH4.A known method of purification of natural gas (RU 2288774, 2006). A method of purifying natural gas from impurities involves contacting the purified natural gas in the reactor with an aqueous medium under initial thermobaric conditions characterized by a pressure that ensures the formation of hydrates of the main component of natural gas - methane and mixed natural gas hydrates enriched in impurity hydrocarbon components. After precipitation of the first hydrates, the initial pressure in the reactor is reduced to a value below the equilibrium pressure of hydration of methane, but above the equilibrium pressure of hydration for the purified natural gas. The disadvantages of this method are the technical difficulties associated with the creation of high pressures in the reactor to initiate the hydrate formation process, as well as the low selectivity of the purification process associated with the formation of mixed hydrates, which include not only impurity components (C 2 H 6 , C 3 H 8 , iC 4 H 10 nC 4 H 10 ), but the target component is CH 4 .

Наиболее близким к заявляемому способу является способ извлечения метана из метановоздушной смеси (RU 2302401, 2007), при котором компримированную метановоздушную смесь пропускают через водный раствор гидрохинона при давлении не менее 3 МПа и температуре не выше +2°C, где отделяют воздух с образованием клатратов метана с гидрохиноном, которые затем нагревают, после чего выделившийся из них метан направляют на утилизацию, а водный раствор гидрохинона повторно используют в цикле. Недостатком известного способа является необходимость поддержания повышенного давления. Таким образом, данный способ недостаточно эффективен.Closest to the claimed method is a method for extracting methane from a methane-air mixture (RU 2302401, 2007), in which a compressed methane-air mixture is passed through an aqueous hydroquinone solution at a pressure of at least 3 MPa and a temperature of no higher than + 2 ° C, where air is separated to form clathrates methane with hydroquinone, which is then heated, after which the methane released from them is sent for recycling, and the aqueous hydroquinone solution is reused in a cycle. The disadvantage of this method is the need to maintain high blood pressure. Thus, this method is not effective enough.

Задачей изобретения является повышение эффективности способа выделения метана из газовых смесей.The objective of the invention is to increase the efficiency of the method of separation of methane from gas mixtures.

Поставленная задача решается описываемым способом выделения метана из газовых смесей путем контактирования смеси с водным раствором циклического простого эфира (ЦПЭ) концентрацией не выше 20% мол. при температуре не выше 20°C и давлении до 3,0 МПа с получением конденсированной фазы, содержащей смешанные гидраты метана и циклического простого эфира, и газовой фазы, отделения газовой фазы, извлечения из конденсированной фазы метана с последующей рециркуляцией водного раствора циклического простого эфира на выделение.The problem is solved by the described method for the separation of methane from gas mixtures by contacting the mixture with an aqueous solution of cyclic ether (CPE) with a concentration of not more than 20 mol%. at a temperature not exceeding 20 ° C and a pressure of up to 3.0 MPa to obtain a condensed phase containing mixed hydrates of methane and a cyclic ether, and a gas phase, separation of the gas phase, extraction of methane from the condensed phase, followed by recirculation of the aqueous cyclic ether solution to selection.

Предпочтительно в качестве циклического простого эфира используют тетрагидрофуран, фуран, оксетан (триметиленоксид), 1,3-диоксан, 1,4-диоксан, пиран, тетрагидропиран, 1,3,5-триоксан.Preferably, tetrahydrofuran, furan, oxetane (trimethylene oxide), 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, pyran, tetrahydropyran, 1,3,5-trioxane are used as the cyclic ether.

Достигаемый технический результат заключается в повышении эффективности способа за счет упрощения технологии процесса, в частности снижения давления разделения.The technical result achieved is to increase the efficiency of the method by simplifying the process technology, in particular, reducing the separation pressure.

Способ заключается в следующем.The method is as follows.

Разделение газовой смеси происходит в результате процесса гидратоообразования. При этом используют водный раствор ЦПЭ (например, тетрагидрофуран, фуран, оксетан, 1,3-диоксан, 1,4-диоксан, пиран, тетрагидропиран, 1,3,5-триоксан), являющихся термодинамическими промоторами, которые участвуют в образовании смешанных гидратов и, которые в отличие от термодинамических ингибиторов смещают равновесные условия образования гидратов в сторону более низких давлений и более высоких температур. В присутствии указанных соединений наблюдается образование смешанных гидратов с кристаллической структурой КС-II. Элементарная ячейка такой структуры состоит из малых D-полостей и больших H-полостей молекулярного размера. Максимальной степени заполнения полостей в такой структуре отвечает формула гидрата 8X·16Y·136H2O (X - число молекул-гидратообразователей в больших полостях, Y - число молекул гидратообразователей в малых полостях). При этом малые полости занимают молекулы газов с максимальным размером молекулы от 0,39 до 0,55 нм (CH4). Большие полости заполняются молекулами термодинамических промоторов, размер которых находится в диапазоне от 0,58 до 0,72 нм. При их недостаточном содержании в водном растворе большие полости могут быть заполнены молекулами газов (C2H6, C3H8, i-C4H10). При мольной доле в водном растворе вспомогательных веществ ≥1/18=0,0556 H-полости практически полностью заняты последними. Поэтому, несмотря на то, что вспомогательные вещества сдвигают равновесие в сторону более мягких условий (низкие давления, высокие температуры), в то же самое время они являются селективными ингибиторами гидратообразования по отношению к газам с размером молекул от 0,58 до 0,72 нм, в частности к углеводородам C2-C4. Таким образом, при образовании гидратов в присутствии указанных кислородсодержащих соединений в состав смешанного гидрата входят исключительно молекулы метана и молекулы вспомогательных веществ.The separation of the gas mixture occurs as a result of hydrate formation. An aqueous solution of CPE (for example, tetrahydrofuran, furan, oxetane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, pyran, tetrahydropyran, 1,3,5-trioxane), which are thermodynamic promoters that are involved in the formation of mixed hydrates, is used. and, which, unlike thermodynamic inhibitors, shift the equilibrium hydrate formation conditions to lower pressures and higher temperatures. In the presence of these compounds, the formation of mixed hydrates with a crystalline structure of KS-II is observed. An elementary cell of such a structure consists of small D-cavities and large H-cavities of molecular size. The maximum degree of filling of cavities in such a structure corresponds to the hydrate formula 8X · 16Y · 136H 2 O (X is the number of hydrate-forming molecules in large cavities, Y is the number of hydrate-forming molecules in small cavities). In this case, small cavities are occupied by gas molecules with a maximum molecule size of 0.39 to 0.55 nm (CH 4 ). Large cavities are filled with molecules of thermodynamic promoters, the size of which is in the range from 0.58 to 0.72 nm. If they are insufficiently contained in the aqueous solution, large cavities can be filled with gas molecules (C 2 H 6 , C 3 H 8 , iC 4 H 10 ). With a molar fraction in the aqueous solution of auxiliary substances ≥1 / 18 = 0.0556, the H-cavities are almost completely occupied by the latter. Therefore, in spite of the fact that excipients shift the equilibrium towards milder conditions (low pressures, high temperatures), at the same time they are selective inhibitors of hydrate formation with respect to gases with molecular sizes from 0.58 to 0.72 nm in particular to hydrocarbons C 2 -C 4 . Thus, in the formation of hydrates in the presence of these oxygen-containing compounds, the mixed hydrate contains exclusively methane molecules and excipient molecules.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В реактор, снабженный охлаждающей рубашкой, датчиком давления, температуры, и перемешивающим устройством (например, лопастная мешалка, малорасходный компрессор, система распыления жидкости в газе или газа в жидкости) заливают водный раствор циклического простого эфира (ЦПЭ). В предпочтительном варианте реализации способа концентрация ЦПЭ в растворе составляет 5,6% мол. В зависимости от состава исходного газа и требований к конечному продукту концентрация вспомогательного вещества в растворе составляет до 20% мол. Далее производят охлаждение реактора до температуры не выше 20°C, затем в него подают разделяемую газовую смесь, содержащую гидратообразующие компоненты, например газообразные углеводороды C1-C4 до давления не более 3,0 МПа. После выполнения указанных операций осуществляют перемешивание газо-жидкостной среды помощью лопатной мешалки или с помощью барботирования разделяемого газа через водный раствор. Для интенсификации массообменных процессов и увеличения площади межфазной поверхности может также использоваться распыление водного раствора вспомогательного вещества в газовую фазу через форсунку. В этом случае последовательность операций изменяется: сначала в реактор подается газовая смесь, затем происходит распыление жидкой фазы. Также может использоваться комбинация указанных вариантов перемешивания.An aqueous solution of cyclic ether (CPE) is poured into a reactor equipped with a cooling jacket, a pressure, temperature sensor, and a mixing device (for example, a paddle mixer, low-speed compressor, a system for spraying liquid in gas or gas in liquid). In a preferred embodiment of the method, the concentration of CPE in the solution is 5.6 mol%. Depending on the composition of the source gas and the requirements for the final product, the concentration of the auxiliary substance in the solution is up to 20 mol%. Next, the reactor is cooled to a temperature not exceeding 20 ° C, then a shared gas mixture containing hydrate-forming components, for example, gaseous C 1 -C 4 hydrocarbons to a pressure of not more than 3.0 MPa, is fed into it. After performing these operations, the gas-liquid medium is mixed using a shovel mixer or by bubbling a shared gas through an aqueous solution. To intensify mass transfer processes and increase the area of the interfacial surface, spraying an aqueous solution of the auxiliary substance into the gas phase through the nozzle can also be used. In this case, the sequence of operations changes: first the gas mixture is fed into the reactor, then the liquid phase is sprayed. A combination of these mixing options may also be used.

При заданной температуре начинается процесс образования смешанного гидрата кислородсодержащего соединения и компонента газовой фазы - метана. Со временем концентрация CH4 в газовой фазе уменьшается. Степень разделения газовой смеси контролируют с помощью газовой хроматографии или другого физико-химического метода анализа. При достижении необходимой степени разделения останавливают процесс гидратообразования, отделяют газовую фазу и производят извлечение метана из конденсированной фазы, содержащей смешанные гидраты метана и ЦПЭ. Газовую смесь после гидратообразования подают в другую емкость и при необходимости подвергают повторному процессу гидратообразования.At a given temperature, the process of formation of a mixed hydrate of an oxygen-containing compound and a component of the gas phase, methane, begins. Over time, the concentration of CH 4 in the gas phase decreases. The degree of separation of the gas mixture is controlled by gas chromatography or other physicochemical analysis method. Upon reaching the required degree of separation, the hydrate formation process is stopped, the gas phase is separated, and methane is extracted from the condensed phase containing mixed methane hydrates and CPE. After hydration, the gas mixture is supplied to another container and, if necessary, subjected to a repeated hydration process.

Конденсированная фаза в зависимости от условий процесса представляет собой либо твердую фазу - смешанный гидрат метана и ЦПЭ, либо жидкую фазу, содержащую смешанные гидраты метана и ЦПЭ во взвешенном состоянии в растворе ЦПЭ. Извлечение метана из конденсированной фазы в случае, когда она представляет собой только смешанные гидраты или взвесь смешанного гидрата в растворе ЦПЭ проводят путем ее нагрева до температуры выше 20°C. Перед разложением смешанного гидрата повышением температуры конденсированная фаза, представляющая собой взвесь смешанного гидрата в растворе ТГФ может быть подвергнута предварительной сепарации (без разложения гидрата) с получением жидкой фазы (водный раствор ТГФ) и твердой фазы (смешанный гидрат метана и ТГФ). В этом случае последующему нагреву подвергают только твердую гидратную фазу.The condensed phase, depending on the process conditions, is either a solid phase — a mixed methane hydrate and CPE, or a liquid phase containing mixed methane hydrates and CPE in suspension in a CPE solution. The extraction of methane from the condensed phase in the case when it is only mixed hydrates or a suspension of the mixed hydrate in a CPE solution is carried out by heating it to a temperature above 20 ° C. Before decomposition of the mixed hydrate by increasing the temperature, the condensed phase, which is a suspension of the mixed hydrate in the THF solution, can be subjected to preliminary separation (without decomposition of the hydrate) to obtain the liquid phase (aqueous solution of THF) and the solid phase (mixed methane hydrate and THF). In this case, only the solid hydrated phase is subjected to subsequent heating.

При разложении гидрата за счет нагрева в газовую фазу происходит выделение целевого компонента - газообразного метана, который после полного разложения гидрата перемещают из реактора в отдельную емкость. Образовавшийся в результате разложения гидрата водный раствор ЦПЭ используют повторно. Кроме периодического режима, описанного выше, процесс разделения может быть реализован в непрерывном режиме, который предполагает непрерывную подачу в реактор разделяемого газа и извлечение из реактора образовавшегося гидрата.During the decomposition of the hydrate due to heating into the gas phase, the target component, methane gas, is released, which, after complete decomposition of the hydrate, is transferred from the reactor to a separate tank. The aqueous CPE resulting from the decomposition of the hydrate is reused. In addition to the batch mode described above, the separation process can be implemented in a continuous mode, which involves the continuous supply of separated gas to the reactor and extraction of the hydrate formed from the reactor.

Процесс разделения газовых смесей в присутствии ЦПЭ может протекать при умеренных температурах 0-20°C и давлениях вплоть до атмосферного поэтому становится возможным использование данного процесса для одностадийного извлечения метана из различных углеводородных газовых смесей, утилизации низконапорных газов, выделения метана из его смесей с азотом, воздухом.The process of separation of gas mixtures in the presence of CPE can occur at moderate temperatures of 0-20 ° C and pressures up to atmospheric; therefore, it becomes possible to use this process for the single-stage extraction of methane from various hydrocarbon gas mixtures, the utilization of low-pressure gases, and the separation of methane from its mixtures with nitrogen, by air.

Пример 1Example 1

На фигуре показаны линии трехфазного равновесия газ-жидкость-гидрат в системе газовая смесь 78,90% CH4, 12,30% C2H6, 7,44% C3H8, 0,93% i-C4H10, 0,46% н-C4H10 - вода - тетрагидрофуран (ТГФ) при различной концентрации эфира.The figure shows the lines of the three-phase equilibrium gas-liquid-hydrate in the gas mixture system 78.90% CH 4 , 12.30% C 2 H 6 , 7.44% C 3 H 8 , 0.93% iC 4 H 10 , 0 , 46% n-C 4 H 10 - water - tetrahydrofuran (THF) at various concentrations of ether.

Из данной фигуры следует, что использование ТГФ позволяет сместить трехфазное равновесие газ-жидкость-гидрат в сторону меньших давлений.From this figure it follows that the use of THF allows you to shift the three-phase balance of gas-liquid-hydrate in the direction of lower pressures.

В вакуумированный реактор, имеющий внутренний объем 400 см3, подают 200 см3 водного раствора ТГФ концентрацией 5,6% мол. Реактор охлаждают и термостатируют при температуре 1°C и подают в него газовую смесь вышеуказанного состава до начального давления 0,121 МПа. Содержимое реактора перемешивают путем его отклонения на угол ±45° со скоростью 10 мин-1, при этом происходит образование смешанного гидрата, что приводит к изменению состава газовой фазы.In a vacuum reactor having an internal volume of 400 cm 3 serves 200 cm 3 an aqueous solution of THF with a concentration of 5.6 mol%. The reactor is cooled and thermostated at a temperature of 1 ° C and a gas mixture of the above composition is fed into it to an initial pressure of 0.121 MPa. The contents of the reactor are mixed by deflecting it at an angle of ± 45 ° at a speed of 10 min -1 , while the formation of a mixed hydrate occurs, which leads to a change in the composition of the gas phase.

В результате гидратообразования была получена газовая фаза, обедненная метаном и конденсированная фаза, содержащая смешанный гидрат метана и ТГФ. Давление после гидратообразования в реакторе составляет 0,050 МПа. Конденсированную фазу отделяют от газовой и нагревают до температуры 21°C. При нагревании она разлагается с образованием газообразного метана и водного раствора ТГФ. Полученный газообразный метан помещают в другую емкость. Водный раствор ТГФ рециркулируют в процесс выделения метана.As a result of hydrate formation, a methane-depleted gas phase and a condensed phase containing mixed methane hydrate and THF were obtained. The pressure after hydrate formation in the reactor is 0.050 MPa. The condensed phase is separated from the gas and heated to a temperature of 21 ° C. When heated, it decomposes to form methane gas and an aqueous THF solution. The resulting methane gas is placed in another container. The aqueous THF solution is recycled to the methane recovery process.

Результаты хроматографических анализов состава газовой фазы приведены в таблице 1.The results of chromatographic analyzes of the composition of the gas phase are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Состав газовой фазы до и после гидратообразования.The composition of the gas phase before and after hydrate formation. СоставStructure Концентрация компонентов в газовой фазе, % мол.The concentration of components in the gas phase,% mol. CH4 CH 4 C2H6 C 2 H 6 C3H8 C 3 H 8 i-C4H10 iC 4 H 10 n-C4H10 nC 4 H 10 ИсходныйSource 78,9078.90 12,3012.30 7,447.44 0,930.93 0,460.46 КонечныйFinite 49,2549.25 29,5429.54 17,8717.87 2,232.23 1,101.10

Как видно из таблицы 1, газовая фаза в результате разделения обогащается компонентами C2-C4. В результате проведения описываемого способа образуется смешанный газовый гидрат, в состав которого входят только ТГФ и метан. Степень извлечения метана, рассчитанная на основании экспериментальных данных составляет 74%.As can be seen from table 1, the gas phase as a result of separation is enriched in components C 2 -C 4 . As a result of the described method, a mixed gas hydrate is formed, the composition of which includes only THF and methane. The methane recovery calculated on the basis of experimental data is 74%.

Пример 2Example 2

Способ проводят по примеру 1 за исключением того, что начальное давление в реакторе составляет 0,559 МПа, реактор охлаждают и термостатируют при температуре 3°C. Давление в реакторе после гидратообразования составляет 0,177 МПа. Результаты хроматографического анализа состава газовой фазы до и после гидратообразования приведены в таблице 2.The method is carried out as in example 1 except that the initial pressure in the reactor is 0.559 MPa, the reactor is cooled and thermostated at a temperature of 3 ° C. The pressure in the reactor after hydrate formation is 0.177 MPa. The results of chromatographic analysis of the composition of the gas phase before and after hydrate formation are shown in table 2.

Таблица 2table 2 Состав газовой фазы до и после гидратообразования.The composition of the gas phase before and after hydrate formation. СоставStructure Концентрация компонентов в газовой фазе, % мол.The concentration of components in the gas phase,% mol. CH4 CH 4 C2H6 C 2 H 6 C3H8 C 3 H 8 i-C4H10 iC 4 H 10 n-C4H10 nC 4 H 10 ИсходныйSource 78,9078.90 12,3012.30 7,447.44 0,930.93 0,460.46 КонечныйFinite 32,6732.67 39,1939.19 23,7123.71 2,962.96 1,471.47

Степень извлечения метана, рассчитанная на основании экспериментальных данных, составляет 87%.The methane extraction rate calculated on the basis of experimental data is 87%.

Пример 3Example 3

Способ проводят по примеру 1 за исключением того, что используют 10,0% мол. водный раствор тетрагидрофурана, начальное давление в реакторе составляет 0,3 МПа, реактор охлаждают и термостатируют при температуре 3°C. Давление в реакторе после гидратообразования составляет 0,120 МПа. Результаты хроматографических анализов состава газовой фазы приведены в таблице 3.The method is carried out as in example 1 except that they use 10.0 mol%. an aqueous solution of tetrahydrofuran, the initial pressure in the reactor is 0.3 MPa, the reactor is cooled and thermostated at a temperature of 3 ° C. The pressure in the reactor after hydrate formation is 0.120 MPa. The results of chromatographic analyzes of the composition of the gas phase are shown in table 3.

Таблица 3Table 3 Состав газовой фазы до и после гидратообразования.The composition of the gas phase before and after hydrate formation. СоставStructure Концентрация компонентов в газовой фазе, % мол.The concentration of components in the gas phase,% mol. CH4 CH 4 C2H6 C 2 H 6 C3H8 C 3 H 8 i-C4H10 iC 4 H 10 n-C4H10 nC 4 H 10 ИсходныйSource 78,9078.90 12,3012.30 7,447.44 0,930.93 0,460.46 КонечныйFinite 47,2547.25 30,7130.71 18,5718.57 2,322,32 1,151.15

Степень извлечения метана, рассчитанная на основании экспериментальных данных, составляет 76%.The methane extraction rate calculated on the basis of experimental data is 76%.

Пример 4Example 4

Способ проводят по примеру 1 за исключением того, что используют 15% мол. водный раствор тетрагидрофурана, начальное давление в реакторе составляет 1,0 МПа, реактор охлаждают и термостатируют при температуре 3°C. Давление в реакторе после гидратообразования составляет 0,357 МПа. Результаты хроматографических анализов состава газовой фазы приведены в таблице 4.The method is carried out as in example 1 except that they use 15 mol%. an aqueous solution of tetrahydrofuran, the initial pressure in the reactor is 1.0 MPa, the reactor is cooled and thermostated at a temperature of 3 ° C. The pressure in the reactor after hydrate formation is 0.357 MPa. The results of chromatographic analyzes of the composition of the gas phase are shown in table 4.

Таблица 4Table 4 Состав газовой фазы до и после гидратообразования.The composition of the gas phase before and after hydrate formation. СоставStructure Концентрация компонентов в газовой фазе, % мол.The concentration of components in the gas phase,% mol. CH4 CH 4 C2H6 C 2 H 6 C3H8 C 3 H 8 i-C4H10 iC 4 H 10 n-C4H10 nC 4 H 10 ИсходныйSource 78,9078.90 12,3012.30 7,447.44 0,930.93 0,460.46 КонечныйFinite 40,1840.18 34,8234.82 21,0621.06 2,632.63 1,301.30

Степень извлечения метана, рассчитанная на основании экспериментальных данных, составляет 82%.The methane extraction rate calculated on the basis of experimental data is 82%.

Пример 5Example 5

Способ проводят по примеру 1 за исключением того, что используют 5,6% мол. водный раствор тетрагидропирана, начальное давление в реакторе составляет 1,0 МПа, температура термостатирования составляет 3°C. Давление в реакторе после гидратообразования составляет 0,460 МПа. Результаты хроматографических анализов состава газовой фазы приведены в таблице 5.The method is carried out as in example 1 except that they use 5.6 mol%. an aqueous solution of tetrahydropyran, the initial pressure in the reactor is 1.0 MPa, the temperature of thermostating is 3 ° C. The pressure in the reactor after hydrate formation is 0.460 MPa. The results of chromatographic analyzes of the composition of the gas phase are shown in table 5.

Таблица 5Table 5 Состав газовой фазы до и после гидратообразования.The composition of the gas phase before and after hydrate formation. СоставStructure Концентрация компонентов в газовой фазе, % мол.The concentration of components in the gas phase,% mol. CH4 CH 4 C2H6 C 2 H 6 C3H8 C 3 H 8 i-C4H10 iC 4 H 10 n-C4H10 nC 4 H 10 ИсходныйSource 78,9078.90 12,3012.30 7,447.44 0,930.93 0,460.46 КонечныйFinite 53,6453.64 26,9926,99 16,3216.32 2,042.04 1,011.01

Степень извлечения метана, рассчитанная на основании экспериментальных данных, составляет 69%.The methane extraction rate calculated on the basis of experimental data is 69%.

Пример 6Example 6

Способ проводят по примеру 1 за исключением того, что используют 5,6% мол. водный раствор 1,3,5-триоксана, начальное давление в реакторе составляет 1,5 МПа, температура термостатирования составляет 3°C. Давление в реакторе после гидратообразования составляет 0,717 МПа. Результаты хроматографических анализов состава газовой фазы приведены в таблице 6.The method is carried out as in example 1 except that they use 5.6 mol%. an aqueous solution of 1,3,5-trioxane, the initial pressure in the reactor is 1.5 MPa, the temperature of thermostating is 3 ° C. The pressure in the reactor after hydrate formation is 0.717 MPa. The results of chromatographic analyzes of the composition of the gas phase are shown in table 6.

Таблица 6Table 6 Состав газовой фазы до и после гидратообразования.The composition of the gas phase before and after hydrate formation. СоставStructure Концентрация компонентов в газовой фазе, % мол.The concentration of components in the gas phase,% mol. CH4 CH 4 C2H6 C 2 H 6 C3H8 C 3 H 8 i-C4H10 iC 4 H 10 n-C4H10 nC 4 H 10 ИсходныйSource 78,9078.90 12,3012.30 7,447.44 0,930.93 0,460.46 КонечныйFinite 55,1955.19 26,0826.08 15,7815.78 1,971.97 0,980.98

Степень извлечения метана, рассчитанная на основании экспериментальных данных, составляет 67%.The methane extraction rate calculated on the basis of experimental data is 67%.

Пример 7Example 7

Способ проводят по примеру 1 за исключением того, что используют 15% мол. водный раствор тетрагидрофурана, начальное давление в реакторе составляет 1,0 МПа, реактор охлаждают и термостатируют при температуре 5°C. Давление в реакторе после гидратообразования составляет 0,397 МПа. Результаты хроматографических анализов состава газовой фазы приведены в таблице 7.The method is carried out as in example 1 except that they use 15 mol%. an aqueous solution of tetrahydrofuran, the initial pressure in the reactor is 1.0 MPa, the reactor is cooled and thermostated at a temperature of 5 ° C. The pressure in the reactor after hydrate formation is 0.397 MPa. The results of chromatographic analyzes of the composition of the gas phase are shown in table 7.

Таблица 7Table 7 Состав газовой фазы до и после гидратообразования.The composition of the gas phase before and after hydrate formation. СоставStructure Концентрация компонентов в газовой фазе, % мол.The concentration of components in the gas phase,% mol. CH4 CH 4 C2H6 C 2 H 6 C3H8 C 3 H 8 i-C4H10 iC 4 H 10 n-C4H10 nC 4 H 10 ИсходныйSource 78,9078.90 12,3012.30 7,447.44 0,930.93 0,460.46 КонечныйFinite 46,1946.19 31,3231.32 18,9518.95 2,372,37 1,171.17

Степень извлечения метана, рассчитанная на основании экспериментальных данных, составляет 77%.The methane extraction rate calculated on the basis of experimental data is 77%.

Пример 8Example 8

Разделение проводят так же, как и в примере 1, за исключением того, что в качестве исходной используют газовую смесь состава 90,01% N2 + 9,99% CH4, начальное давление в реакторе составляет 0,12 МПа, температура термостатирования составляет 1°C. Давление в реакторе после гидратообразования составляет 0,11 МПа. Результаты хроматографического анализа состава газовой фазы до и после гидратообразования приведены в таблице 8.Separation is carried out in the same way as in example 1, except that the initial mixture is a gas mixture of 90.01% N 2 + 9.99% CH 4 , the initial pressure in the reactor is 0.12 MPa, and the temperature of thermostating is 1 ° C. The pressure in the reactor after hydrate formation is 0.11 MPa. The results of chromatographic analysis of the composition of the gas phase before and after hydrate formation are shown in table 8.

Таблица 8Table 8 Состав газовой фазы до и после гидратообразованияThe composition of the gas phase before and after hydrate formation СоставStructure Концентрация компонентов в газовой фазе, % мол.The concentration of components in the gas phase,% mol. СН4 CH 4 N2 N 2 ИсходныйSource 9,999.99 90,0190.01 КонечныйFinite 2,042.04 97,9697.96

Степень извлечения метана, рассчитанная на основании экспериментальных данных, составляет 80%.The methane extraction rate calculated on the basis of experimental data is 80%.

Использование в описываемом способе других ЦПЭ приводит к аналогичным результатам.The use of other CPEs in the described method leads to similar results.

Проведение процесса в условиях, выходящих за заявленные пределы, не приводят к желаемым результатам. Так, концентрация ЦПЭ выше 20% является неэффективной вследствие неоправданно высокого расхода ЦПЭ, увеличение температуры контактирования выше 20°C приводит к превышению необходимого давления, при котором происходит процесс гидратообразования.The process in conditions beyond the stated limits, do not lead to the desired results. So, the concentration of the CPE above 20% is ineffective due to the unreasonably high consumption of the CPE, an increase in the contact temperature above 20 ° C leads to an excess of the required pressure at which the hydrate formation process occurs.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет выделять метан из различных газовых смесей при значительно меньшем давлении и высокой степени его извлечения.Thus, the method according to the invention allows the separation of methane from various gas mixtures at a significantly lower pressure and a high degree of extraction.

Claims (2)

1. Способ выделения метана из газовых смесей путем контактирования смеси с водным раствором циклического простого эфира концентрацией не выше 20 мол.% при температуре не выше 20°C и давлении до 3,0 МПа с получением конденсированной фазы, содержащей смешанные гидраты метана и циклического простого эфира, и газовой фазы, отделения газовой фазы, извлечения из конденсированной фазы метана с последующей рециркуляцией водного раствора циклического простого эфира на выделение.1. The method of separation of methane from gas mixtures by contacting the mixture with an aqueous solution of cyclic ether with a concentration of not higher than 20 mol.% At a temperature not exceeding 20 ° C and a pressure of up to 3.0 MPa to obtain a condensed phase containing mixed methane hydrates and cyclic simple ether, and the gas phase, separation of the gas phase, extraction of methane from the condensed phase, followed by recirculation of the aqueous solution of cyclic ether for isolation. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве циклического простого эфира используют тетрагидрофуран, фуран, оксетан, 1,3-диоксан, 1,4-диоксан, пиран, тетрагидропиран, 1,3,5-триоксан. 2. The method according to claim 1, characterized in that tetrahydrofuran, furan, oxetane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, pyran, tetrahydropyran, 1,3,5-trioxane are used as the cyclic ether.
RU2012146589/04A 2012-11-01 2012-11-01 Method of extracting methane from gas mixtures RU2500661C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012146589/04A RU2500661C1 (en) 2012-11-01 2012-11-01 Method of extracting methane from gas mixtures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012146589/04A RU2500661C1 (en) 2012-11-01 2012-11-01 Method of extracting methane from gas mixtures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2500661C1 true RU2500661C1 (en) 2013-12-10

Family

ID=49710966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012146589/04A RU2500661C1 (en) 2012-11-01 2012-11-01 Method of extracting methane from gas mixtures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2500661C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2597699C1 (en) * 2015-04-23 2016-09-20 Борис Юрьевич Гайворонский Method and device for extracting methane from methane-air mixtures

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2289054A (en) * 1994-05-06 1995-11-08 Kvaerner Process Systems As Recovering volatile hydrocarbons when loading an oil tank
RU2275232C2 (en) * 2004-07-23 2006-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ Method of purification of the inert gas from methane
RU2302401C1 (en) * 2006-05-22 2007-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Method and the device for production of the methane out of the methane-air mixture

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2289054A (en) * 1994-05-06 1995-11-08 Kvaerner Process Systems As Recovering volatile hydrocarbons when loading an oil tank
RU2275232C2 (en) * 2004-07-23 2006-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ Method of purification of the inert gas from methane
RU2302401C1 (en) * 2006-05-22 2007-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Method and the device for production of the methane out of the methane-air mixture

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2597699C1 (en) * 2015-04-23 2016-09-20 Борис Юрьевич Гайворонский Method and device for extracting methane from methane-air mixtures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9950969B2 (en) Method for the production of butadiene from ethanol in one low-water- and low-energy-consumption reaction step
CA2766498C (en) Recovery of butanol from a mixture of butanol, water, and an organic extractant
RU2524790C1 (en) Gas compression
CN107438475B (en) Method for energy-efficient recovery of carbon dioxide from an absorbent and apparatus suitable for operating the method
RU2394633C2 (en) Gas dehydration
CN101365526A (en) Reclaiming amines in carbon dioxide recovery
US20200078730A1 (en) Method and apparatus for purifying gas
JPS5937116B2 (en) Sterilizing gas separation method
Pellegrini Process for the removal of CO2 from acid gas
CN110372512A (en) A kind of process for separating and purifying of dimethyl carbonate
US4057403A (en) Gas treating process
EP0203651A2 (en) Cryogenic process for the selective removal of acidic gases from mixtures of gases by solvents
EP0203652A2 (en) Cryogenic process for the removal of acidic gases from mixture of gases by solvents
US4636284A (en) Process for the separation of water from a water-containing mixture or azeotrope with an extractant, and for the separation of water from said extractant
RU2500661C1 (en) Method of extracting methane from gas mixtures
RU2182035C1 (en) Plant for preparation and processing of hydrocarbon materials of gas-condensate pools
CN105271144B (en) Hydrolysis kinetics N2O device and method in a kind of tail gas from petrochemical industry
TWI652257B (en) Method for treating a product stream of a dimethyl ether reactor by a separation technique
CN113816826A (en) Purification method of electronic-grade monofluoromethane
US9945605B2 (en) Process for the removal of CO2 from acid gas
RU2162461C1 (en) Method for production of ethanolamines
CN109422708B (en) Ethylene oxide purification process
CN106866369B (en) Separation method of polyol mixture
CN106083586B (en) Technological method for synthesizing ethyl formate by using formic acid and ethanol and purifying product
RU2175882C2 (en) Method of treating hydrocarbon gas for transportation

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20170426