RU2502545C1 - Method of natural gas processing and device to this end - Google Patents

Method of natural gas processing and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2502545C1
RU2502545C1 RU2012134078/05A RU2012134078A RU2502545C1 RU 2502545 C1 RU2502545 C1 RU 2502545C1 RU 2012134078/05 A RU2012134078/05 A RU 2012134078/05A RU 2012134078 A RU2012134078 A RU 2012134078A RU 2502545 C1 RU2502545 C1 RU 2502545C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
methane
nitrogen
column
gas
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2012134078/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Владимирович Лебедев
Денис Вячеславович Новиков
Алексей Борисович Юмашев
Анатолий Владимирович Мамаев
Сергей Алексеевич Сиротин
Андрей Петрович Бахметьев
Ирина Васильевна Гоголева
Владимир Васильевич Блинов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Газпром"
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 Открытое акционерное общество "Газпром" filed Critical Открытое акционерное общество "Газпром"
Priority to RU2012134078/05A priority Critical patent/RU2502545C1/en
Priority to PCT/RU2012/000891 priority patent/WO2014025284A2/en
Priority to JP2015525399A priority patent/JP5985752B2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2502545C1 publication Critical patent/RU2502545C1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/0204Processes 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
    • F25J3/0209Natural gas or substitute natural gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/0228Processes 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
    • F25J3/0233Processes 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/0228Processes 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
    • F25J3/0238Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/0228Processes 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
    • F25J3/0257Processes 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/0228Processes 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
    • F25J3/028Processes 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
    • F25J3/029Processes 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F25J2200/06Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system in a classical double column flow-sheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/32Processes or apparatus using separation by rectification using a side column fed by a stream from the high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/78Refluxing the column with a liquid stream originating from an upstream or downstream fractionator column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/80Processes or apparatus using separation by rectification using integrated mass and heat exchange, i.e. non-adiabatic rectification in a reflux exchanger or dephlegmator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04Processes 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/60Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/60Expansion by ejector or injector, e.g. "Gasstrahlpumpe", "venturi mixing", "jet pumps"
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00Refrigeration techniques used
    • F25J2270/88Quasi-closed internal refrigeration or heat pump cycle, if not otherwise provided

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

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to chemical oil and gas industries and ca be used for extraction of helium concentrate, nitrogen, methane and liquid hydrocarbons (C2+) from natural gas. Proposed device comprises 18 heat exchangers, demethaniser, five separators, compressor for methane cooling cycle, nitrogen enrichment column, two expander-compressor units, ejector, nitrogen and methane separators, helium column, pump and seven throttles.
EFFECT: higher extraction of nitrogen and helium, expanded process performances.
5 cl, 1 dwg

Description

Настоящая группа изобретений относится к химической, газовой и нефтяной отраслям промышленности и может быть использована для выделения из природного газа гелиевого концентрата, азота, метана и жидких углеводородов (С2+).The present group of inventions relates to the chemical, gas and oil industries and can be used to separate helium concentrate, nitrogen, methane and liquid hydrocarbons (C 2+ ) from natural gas.

Известен способ переработки природного газа, который предусматривает многостадийное низкотемпературное охлаждение газа с конденсацией за счет рекуперации тепла в холодильниках, сепарирования, сброса давления на потоках газа путем его расширения при дросселировании и экспанзировании, подачу всех холодных потоков в разделительную колонну. В результате тепломассообменного процесса, проходящего в разделительной колонне, получают летучую метановую газовую фракцию и фракцию, содержащую часть компонентов этана, пропана и тяжелых углеводородов (US 4889545 A, C07C 7/04, 26.12.1989).A known method of processing natural gas, which provides for multi-stage low-temperature cooling of gas with condensation due to heat recovery in refrigerators, separation, depressurization of gas flows by expanding it during throttling and expansion, supplying all cold flows to a separation column. As a result of the heat and mass transfer process taking place in the separation column, a volatile methane gas fraction and a fraction containing a portion of the components of ethane, propane and heavy hydrocarbons are obtained (US 4889545 A, C07C 7/04, 12/26/1989).

Известен также способ переработки природного газа, предварительно частично сжиженного, сжатого и охлажденного. Способ включает многоступенчатую низкотемпературную конденсацию природного газа, путем сепарирования, деления потоков газа из сепаратора, охлаждения большего потока газа из сепаратора, смешанного с жидким потоком из сепаратора. В холодильнике за счет рекуперации тепла метановой фракции и сброса давления дросселированием, охлаждения меньшего потока из сепаратора путем пропускания газа через детандер и подачу холодных расширенных потоков на ректификацию в деметанизатор, получают метановую фракцию с дальнейшей рекуперацией ее тепла на охлаждение и этаново-бутановую фракции (GB 1532335 A, F25J 3/02, 15.11.1978).There is also known a method of processing natural gas, previously partially liquefied, compressed and cooled. The method includes a multi-stage low-temperature condensation of natural gas, by separation, dividing the gas flows from the separator, cooling a larger gas stream from the separator mixed with the liquid stream from the separator. In the refrigerator, due to heat recovery of the methane fraction and pressure relief by throttling, cooling a smaller stream from the separator by passing gas through the expander and supplying cold expanded flows for rectification to the demethanizer, a methane fraction is obtained with further recovery of its heat for cooling and ethane-butane fraction (GB 1532335 A, F25J 3/02, 11/15/1978).

Однако известные способы не предусматривают получения чистой фракции этана, которую можно использовать в качестве товарного и целевого продукта.However, the known methods do not provide for a pure fraction of ethane, which can be used as a commercial and target product.

Известна установка извлечения из природного газа гелия с одновременным выделением фракции С2+, азота и гелия, разработанная фирмой «Линде А.Г.» (Германия), (Технология переработки природного газа и конденсата, Справочник, под ред. Мурина В.И., Москва, ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002, Часть 1, стр.205-207, рис.3.44), работа которой осуществляется следующим образом.A known installation for the extraction of helium from natural gas with the simultaneous separation of the C 2+ fraction, nitrogen and helium, developed by Linde AG (Germany), (Technology for processing natural gas and condensate, Handbook, edited by V. I. Murin. , Moscow, Nedra-Business Center LLC, 2002, Part 1, pp. 205-207, Fig. 3.44), the work of which is as follows.

После очистки от двуокиси углерода и осушки при давлении 4,4 МПа в установку поступает 2988 кмоль/ч (71830 м3/ч) газа, содержащего (в % мол.): гелий - 0,5, азот - 10,2, метан - 73,02, этан - 6,94, пропан - 5,16, С4+ - 4,18. Предварительно очищенный природный газ сжимают в компрессоре с приводом от турбодетандера до 5 МПа и охлаждают до 230K обратными потоками газа и пропаном. Конденсирующиеся углеводороды отделяют в сепараторе, подогревают и подают в метановую колонну, работающую под давлением 0,9 МПа. Газ, выходящий из сепаратора, после охлаждения и конденсации подают в колонну обогащения азота, работающую под давлением 3,1 МПа. Жидкий продукт с низа этой колонны подают насосом под давлением 4 МПа в теплообменник, где частично испаряют и передают в сепаратор, установленный на всасывающей линии турбодетандера. Жидкие продукты из этого сепаратора после подогрева поступают в метановую колонну для выделения из них фракции С2+. Пары из сепаратора расширяются в турбодетандере и поступают в метановую колонну. При этом образующаяся при расширении газа жидкость служит для орошения колонны. Продукт с низа метановой колонны (фракция С2+) уходит из устройства при давлении 0,9 МПа. Продукт с верха метановой колонны нагревается и отводится с устройства при давлении 0,8 МПа, как товарный газ.After purification from carbon dioxide and drying at a pressure of 4.4 MPa, 2988 kmol / h (71830 m 3 / h) of gas containing (in mol%): helium - 0.5, nitrogen - 10.2, methane 73.02, ethane 6.94, propane 5.16, C 4+ 4.18. The pre-purified natural gas is compressed in a compressor driven by a turboexpander to 5 MPa and cooled to 230 K with reverse gas flows and propane. Condensable hydrocarbons are separated in a separator, heated and fed to a methane column operating under a pressure of 0.9 MPa. The gas leaving the separator, after cooling and condensation, is fed to a nitrogen enrichment column operating under a pressure of 3.1 MPa. The liquid product from the bottom of this column is pumped under a pressure of 4 MPa to a heat exchanger, where it is partially evaporated and transferred to a separator installed on the suction line of the turbo expander. After heating, the liquid products from this separator enter a methane column to isolate the C 2+ fraction from them. Vapors from the separator expand in a turboexpander and enter a methane column. In this case, the liquid formed during gas expansion serves to irrigate the column. The product from the bottom of the methane column (C 2+ fraction) leaves the device at a pressure of 0.9 MPa. The product from the top of the methane column is heated and discharged from the device at a pressure of 0.8 MPa, like commercial gas.

Газ из колонны обогащения азота 5 охлаждают и подают в колонну высокого давления 9 (2,7 МПа). С верха этой колонны уходит газ, обогащенный гелием, и жидкий азот с растворенным в нем гелием, которые поступают в гелиевую колонну 7 (2,7 МПа). Продукт с низа колонны высокого давления поступает в колонну низкого давления 8 (0,2 МПа). В этой колонне выделяется чистый газообразный азот и жидкая смесь азота и метана. Продукт с низа колонны сжимается до 0,9 МПа и после испарения выводится с устройства в качестве топливного газа. Для орошения колонны обогащения азота используется система открытой циркуляции товарного газа.The gas from the nitrogen enrichment column 5 is cooled and fed to the high pressure column 9 (2.7 MPa). Helium enriched gas and liquid nitrogen with helium dissolved in it leave for the helium column 7 (2.7 MPa) from the top of this column. The product from the bottom of the high pressure column enters the low pressure column 8 (0.2 MPa). Pure nitrogen gas and a liquid mixture of nitrogen and methane are released in this column. The product from the bottom of the column is compressed to 0.9 MPa and after evaporation is removed from the device as fuel gas. For irrigation of the nitrogen enrichment column, an open circulation gas system is used.

Основным недостатком данной разработки является низкий коэффициент извлечения азота, и соответственно, из установки выходит относительно большое количество низкокалорийного азотистого топливного газа (10% от сырьевого газа, или 12,9% от суммарного выхода метановых потоков). Этот газ предназначен для использования на топливные нужды или на близкорасположенных электростанциях и котельных. Технология становится менее эффективной и экономичной при повышении содержания в сырьевом газе азота и уменьшении углеводородов С2+, а также при увеличении производительности установки и необходимости транспортировать почти весь метановый газ к удаленным потребителям.The main disadvantage of this development is the low coefficient of nitrogen extraction, and accordingly, a relatively large amount of low-calorie nitrous fuel gas leaves the plant (10% of the feed gas, or 12.9% of the total yield of methane streams). This gas is intended for use in fuel needs or in nearby power plants and boiler houses. The technology becomes less efficient and economical with an increase in the content of nitrogen in the raw gas and a decrease in C 2+ hydrocarbons, as well as with an increase in plant productivity and the need to transport almost all methane gas to remote consumers.

Технический результат, достигаемый группой изобретений, заключается в повышении коэффициента извлечения азота (93,3% вместо 53,6% в известной установке), а также в расширении функциональных возможностей, заключающихся в дополнительном извлечении из устройства товарного метана (содержащего 2,1% азота) с низшей теплотой сгорания 32,5 мДж/м3 одним потоком. При этом предлагаемые изобретения обеспечивают снижение энергетических и капитальных затрат, связанных с транспортированием газа к удаленным потребителям, а также затрат потребителей, зависящих от качества получаемого газа и снижения количества инертных примесей. Дополнительные технические результаты заключаются в повышении коэффициента извлечения гелия (97,0% вместо 96,8%), а также в снижении затрат на получение чистого гелия.The technical result achieved by the group of inventions is to increase the coefficient of nitrogen extraction (93.3% instead of 53.6% in a known installation), as well as to expand the functionality of additional extraction of commercial methane (containing 2.1% nitrogen from the device) ) with a lower calorific value of 32.5 mJ / m 3 in one stream. Moreover, the proposed inventions provide a reduction in energy and capital costs associated with the transportation of gas to remote consumers, as well as the costs of consumers, depending on the quality of the gas and reduce the amount of inert impurities. Additional technical results consist in increasing the helium recovery coefficient (97.0% instead of 96.8%), as well as in reducing the costs of obtaining pure helium.

Описание предлагаемого способа сопровождается отсылками к чертежу, на котором представлена схема устройства для осуществления переработки способа природного газа.Description of the proposed method is accompanied by references to the drawing, which shows a diagram of a device for implementing the processing of natural gas.

Согласно способу переработки природного газа:According to the method of processing natural gas:

- поток природного газа разделяют на две части;- the natural gas stream is divided into two parts;

- меньшую часть потока охлаждают в четвертом теплообменнике (4) и частично конденсируют в деметанизаторе (5);- a smaller part of the flow is cooled in the fourth heat exchanger (4) and partially condensed in a demethanizer (5);

- большую часть потока природного газа последовательно охлаждают в теплообменниках с первого по третий (1, 2, 3);- most of the natural gas stream is sequentially cooled in heat exchangers from the first to the third (1, 2, 3);

- затем охлажденные в четвертом и третьем теплообменниках (4, 3) потоки газа объединяют, сепарируют (в сепараторе 6) и отделяют сжиженные углеводороды, которые после дросселирования (через дроссель 38) подают в деметанизатор (5);- then the gas flows cooled in the fourth and third heat exchangers (4, 3) are combined, separated (in the separator 6) and the liquefied hydrocarbons are separated, which, after throttling (through the inductor 38), are supplied to the demethanizer (5);

- отсепарированный газ (с выхода сепаратора 6) разделяют на два потока, один из которых охлаждают, а другой поток обогащают азотом в пятом и девятом теплообменниках (7, 13) соответственно;- the separated gas (from the output of the separator 6) is divided into two streams, one of which is cooled, and the other stream is enriched with nitrogen in the fifth and ninth heat exchangers (7, 13), respectively;

- после чего упомянутые потоки объединяют и передают на сепарирование (в сепаратор 15);- after which the mentioned flows are combined and transferred to separation (in the separator 15);

- полученные после сепарации жидкость дросселируют (через дроссель 39), а газ расширяют во втором детандере (16а), и подают в колонну обогащения азота (21) для получения метан-азотного газа и потока деазотированного сжиженного метана с этаном и более тяжелыми углеводородами;- the liquid obtained after separation is throttled (via throttle 39), and the gas is expanded in the second expander (16a), and fed to the nitrogen enrichment column (21) to produce methane-nitrogen gas and a stream of de-nitrated liquefied methane with ethane and heavier hydrocarbons;

- полученный поток дросселируют (через дроссель 41) и частично испаряют в двенадцатом и девятом теплообменниках (19, 13);- the resulting stream is throttled (through the inductor 41) and partially evaporated in the twelfth and ninth heat exchangers (19, 13);

- затем путем сепарации (в сепараторе 14) отделяют жидкую фракцию, которую после дросселирования (через дроссель 42) и частичного испарения в восьмом теплообменнике (12) передают в деметанизатор (5) для получения метана и жидкой фракции этана и более тяжелых углеводородов;- then, by separation (in the separator 14), the liquid fraction is separated, which after throttling (through the choke 42) and partial evaporation in the eighth heat exchanger (12) is transferred to the demethanizer (5) to obtain methane and the liquid fraction of ethane and heavier hydrocarbons;

- отсепарированный в сепараторе (23) метан-азотный газ последовательно охлаждают в ребойлере (29) и шестнадцатом теплообменнике (31), и после сепарирования (в сепараторе 30) большую часть его и всю жидкость направляют в нижнюю секцию колонны (27б) разделения азота и метана (27);- the methane-nitrogen gas separated in the separator (23) is successively cooled in a reboiler (29) and the sixteenth heat exchanger (31), and after separation (in the separator 30) most of it and all the liquid are sent to the lower section of the nitrogen separation column (27b) and methane (27);

- меньшую часть отсепарированного (в сепараторе 30) газа после охлаждения в ребойлере (36) гелиевой колонны (34) направляют в верхнюю часть нижней секции колонны (27б) разделения азота и метана, из которой осуществляют отбор азотногелиевого газа для последующей подачи в гелиевую колонну (34) и последующей выработки гелиевого концентрата и получения товарного гелия, а также отбора жидкого азота из ее нижней части;- a smaller part of the separated gas (in the separator 30) of the gas after cooling in the reboiler (36) of the helium column (34) is sent to the upper part of the lower section of the nitrogen and methane separation column (27b), from which nitrogen-helium gas is selected for subsequent supply to the helium column ( 34) and the subsequent development of helium concentrate and the production of commercial helium, as well as the selection of liquid nitrogen from its lower part;

- жидкий азот охлаждают в восемнадцатом теплообменнике (37), дросселируют (через дроссель 43) и делят на две части, меньшую из которых после испарения в дефлегматоре (35) в качестве питания подают в верхнюю секцию колонны разделения азота и метана (27а), а большую - в качестве орошения подают в верхнюю секцию колонны разделения азота и метана (27а);- liquid nitrogen is cooled in the eighteenth heat exchanger (37), throttled (via throttle 43) and divided into two parts, the smaller of which, after evaporation in the reflux condenser (35), is fed into the upper section of the nitrogen and methane separation column (27a) as a feed, and large - served as irrigation in the upper section of the column for the separation of nitrogen and methane (27a);

- азотометановую жидкость, полученную с нижней секции колонны (27) разделения азота и метана, охлаждают в семнадцатом теплообменнике (33), дросселируют (через дроссель 44) и подают в среднюю секцию колонны разделения азота и метана (27а), из дефлегматора (28) которой отбирают жидкий метан, который сжимают (32) и после испарения и нагрева в семнадцатом, шестнадцатом и четырнадцатом теплообменниках (33, 31, 25), эжектируют (эжектором 24) в поток метана, выходящего из деметанизатора (5),- the nitrogen methane liquid obtained from the lower section of the nitrogen and methane separation column (27) is cooled in the seventeenth heat exchanger (33), throttled (through the throttle 44) and fed to the middle section of the nitrogen and methane separation column (27a), from the reflux condenser (28) which liquid methane is taken, which is compressed (32) and after evaporation and heating in the seventeenth, sixteenth and fourteenth heat exchangers (33, 31, 25), ejected (by ejector 24) into the methane stream leaving the demethanizer (5),

- полученный на выходе эжектора (24) объединенный поток метана смешивают с циркуляционным метаном, полученным после охлаждения в тринадцатом теплообменнике (22) метан-азотного газа, последовательно охлаждают в пятнадцатом, одиннадцатом и седьмом теплообменниках (26, 18, 11), и последовательно сжимают в компрессорах (86 и 16б) для вывода товарного газа,- the combined methane stream obtained at the outlet of the ejector (24) is mixed with the circulating methane obtained after cooling in the thirteenth methane-nitrogen gas heat exchanger (22), successively cooled in the fifteenth, eleventh and seventh heat exchangers (26, 18, 11), and subsequently compressed in compressors (86 and 16b) for the withdrawal of commercial gas,

- часть товарного газа отводят для получения упомянутого циркуляционного метана, путем ее дополнительного сжатия в компрессоре метанового охладительного цикла (9), охлаждения и конденсирования в шестом, седьмом, десятом, одиннадцатом, двенадцатом, восьмом, пятнадцатом и четырнадцатом теплообменниках (10, 11, 17, 18, 19, 12, 26, 25), дросселирования (40) и испарения в тринадцатом теплообменнике (22).- part of the commercial gas is diverted to obtain the mentioned circulation methane, by additional compression in the methane cooling cycle compressor (9), cooling and condensing in the sixth, seventh, tenth, eleventh, twelfth, eighth, fifteenth and fourteenth heat exchangers (10, 11, 17 , 18, 19, 12, 26, 25), throttling (40) and evaporation in the thirteenth heat exchanger (22).

Устройство для переработки газа содержит восемнадцать теплообменников (первый - 1, второй - 2, третий - 3, четвертый - 4, пятый - 7, шестой - 10, седьмой - 11, восьмой - 12, девятый - 13, десятый - 17, одиннадцатый - 18, двенадцатый - 19, тринадцатый - 22, четырнадцатый - 25, пятнадцатый - 26, шестнадцатый - 31, семнадцатый - 33, восемнадцатый - 37), деметанизатор (5), пять сепараторов (первый - 6, второй - 14, третий - 15, четвертый - 23, пятый - 30), компрессор метанового охладительного цикла (9), колонну обогащения азота (21) с встроенным теплообменником (20), первый и второй детандер-компрессорные агрегаты, состоящие из компрессоров (86,166) с приводами от детандера (8а, 16а), эжектор (24), дефлегматор (28) колонны (27) разделения азота и метана, состоящей из верхней (27а) секции и нижней секции (27б), включающей встроенный теплообменник (29), гелиевую колонну (34) с дефлегматором (35) и встроенным теплообменником (36), насос (32), семь дросселей (первый - 38, второй - 39, третий - 40, четвертый - 41, пятый - 42, шестой - 43, седьмой - 44). Поток природного газа, поступающий на вход устройства, разделяют на две части. Затем большую часть этого потока последовательно охлаждают в теплообменниках с первого по третий (1, 2, 3), а меньшую часть этого потока природного газа охлаждают в четвертом теплообменнике (4) и передают в деметанизатор (5). Объединенный поток охлажденных газов с третьего (3) и четвертого (4) теплообменников передают на вход первого сепаратора (6). Выход сжиженных углеводородов сепаратора (6) через первый дроссель (38) связан с деметанизатором (5), выход нижней части которого предназначен для выдачи жидкой фракции этана и более тяжелых углеводородов. Выход газовой фракции первого сепаратора разделен на три потока. Один из которых предназначен для подачи через пятый (7), второй - через девятый (13), и третий - через встроенный в колонну (21) обогащения азота теплообменники (20). Выходы пятого (7), девятого(13) и встроенного в колонну (21) обогащения азота теплообменников объединены в один поток, и связаны с входом третьего сепаратора (15). Выход жидкой фракции третьего сепаратора (15) связан через второй дроссель (39) с нижней секцией колонны (21) обогащения азота. Выход газовой фракции третьего сепаратора связан через привод от детандера (16а) второго детандер-компрессорного агрегата с верхней секцией колонны (21) обогащения азота. Выход метан-азотного газа последней через тринадцатый теплообменник (22) и четвертый сепаратор (23) связан последовательно с встроенным теплообменником (29) нижней секции (276) колонны разделения азота и метана (27) и с шестнадцатым теплообменником (31), который по первому выходу связан через четырнадцатый (25) теплообменник с эжектором (24). Объединенный поток метана, полученного с выхода эжектора, и циркуляционного метана, полученного с выхода тринадцатого теплообменника (22), предназначен для нагрева в пятнадцатом (26) теплообменнике с последующим последовательным нагревом одной части разделенного потока газа в одиннадцатом (18) и седьмом (11) теплообменниках, а другой его части - в пятом (7), третьем (3) и первом (1) теплообменниках. Один из выходов первого (1) теплообменника предназначен для сброса азота. Объединенный поток газа, полученный с другого выхода первого (1) и с выхода седьмого (11) теплообменников предназначен для последовательного сжатия в компрессорах (86-16б) первого и второго детандер-компрессорных агрегатов (8а-8б и 16а-16б). Часть общего потока метана, выходящего из компрессора второго детандер-компрессорного агрегата, предназначена для вывода с устройства товарного газа. Другая часть этого потока связана последовательно с компрессором метанового охладительного цикла (9), шестым (10), седьмым (11), десятым (17), одиннадцатым (18), двенадцатым (19), восьмым (12), пятнадцатым (26), четырнадцатым (25) и через третий дроссель с тринадцатым (22) теплообменниками. Выход потока деазотированного сжиженного метана с этаном и более тяжелыми углеводородами нижней секции колонны (21) обогащения азота через четвертый дроссель (41) связан последовательно с двенадцатым (19) и девятым теплообменниками (13) и входом второго сепаратора (14). Последний предназначен для отделения жидкой фракции и передачи ее через пятый дроссель (42) и восьмой теплообменник (12) в верхнюю секцию деметанизатора (5). Выход газа второго сепаратора (14) связан через привод от детандера (8а) первого детандер-компрессорного агрегата (8) с входом орошения деметанизатора (5). Выход метана с верхней секции деметанизатора (5) связан с эжектором (24). Второй выход шестнадцатого теплообменника (31) связан с входом пятого сепаратора (30), большая часть паров с выхода которого предназначена для направления в нижнюю секцию колонны (27б) разделения азота и метана. Меньшая часть паров через встроенный теплообменник (36) гелиевой колонны (34) предназначена для направления в верхнюю часть нижней секции колонны разделения азота и метана (27б). Выход азотногелиевого газа верхней части нижней секции (27б) колонны (27) связан с входом дефлегматора гелиевой колонны (34), верхняя часть которой предназначена для отбора гелиевого концентрата. Другой выход азотногелиевого газа с верхней части нижней секции колонны (27б) разделения азота и метана предназначен для подачи в гелиевую колонну 34. Выход жидкого азота с нижней части гелиевой колонны последовательно связан с восемнадцатым (37) теплообменником и шестым дросселем (43), выход меньшей части разделенного потока которого предназначен для подачи через дефлегматор (35) гелиевой колонны (34) в качестве питания в верхнюю секцию колонны разделения азота и метана (27а), а большей части - для подачи в верхнюю секцию колонны разделения азота и метана (27а) в качестве орошения. Выход азотометановой жидкости с нижней части нижней секции колонны разделения азота и метана (27б) связан через семнадцатый теплообменник (33) и седьмой дроссель (44) со средней частью верхней секции колонны (27а) разделения азота и метана, выход газообразного азота с верхней секции которой (27а) последовательно связан с восемнадцатым, семнадцатым, пятнадцатым, пятым, третьим и первым теплообменниками (37, 33, 26, 7, 3, 1) для последующего сброса или утилизации. Выход жидкого метана дефлегматора колонны разделения азота и метана (27а) связан последовательно с насосом (32), семнадцатым (33) и шестнадцатым (31) теплообменниками. Выход флегмы четвертого сепаратора (23) связан с входом верхней части колонны (21) обогащения азота. Выход отсепарированной жидкости пятого сепаратора (30) связан с нижней частью нижней секции колонны (27б) разделения азота и метана.The gas processing device contains eighteen heat exchangers (the first is 1, the second is 2, the third is 3, the fourth is 4, the fifth is 7, the sixth is 10, the seventh is 11, the eighth is 12, the ninth is 13, the tenth is 17, and the eleventh 18, twelfth - 19, thirteenth - 22, fourteenth - 25, fifteenth - 26, sixteenth - 31, seventeenth - 33, eighteenth - 37), demethanizer (5), five separators (first - 6, second - 14, third - 15 , fourth - 23, fifth - 30), methane refrigeration compressor (9), nitrogen enrichment column (21) with integrated heat exchanger (20), first and second expander compress weed aggregates consisting of compressors (86,166) with drives from the expander (8a, 16a), ejector (24), reflux condenser (28) of the nitrogen (methane) separation column (27), consisting of the upper (27a) section and the lower section (27b) including an integrated heat exchanger (29), a helium column (34) with a reflux condenser (35) and an integrated heat exchanger (36), a pump (32), seven chokes (the first 38, the second 39, the third 40, the fourth 41, fifth - 42, sixth - 43, seventh - 44). The flow of natural gas entering the input of the device is divided into two parts. Then, most of this stream is successively cooled in the first to third heat exchangers (1, 2, 3), and a smaller part of this natural gas stream is cooled in the fourth heat exchanger (4) and transferred to the demethanizer (5). The combined stream of chilled gases from the third (3) and fourth (4) heat exchangers is passed to the inlet of the first separator (6). The output of the liquefied hydrocarbon separator (6) through the first choke (38) is connected to a demethanizer (5), the output of the lower part of which is designed to provide a liquid fraction of ethane and heavier hydrocarbons. The output of the gas fraction of the first separator is divided into three streams. One of which is intended for supply through the fifth (7), the second through the ninth (13), and the third through heat exchangers (20) integrated in the nitrogen enrichment column (21). The outputs of the fifth (7), ninth (13) and integrated in the column (21) enrichment of nitrogen heat exchangers are combined into a single stream, and are connected to the input of the third separator (15). The output of the liquid fraction of the third separator (15) is connected through the second choke (39) to the lower section of the nitrogen enrichment column (21). The output of the gas fraction of the third separator is connected through the drive from the expander (16a) of the second expander-compressor unit to the upper section of the nitrogen enrichment column (21). The methane-nitrogen gas outlet through the thirteenth heat exchanger (22) and the fourth separator (23) is connected in series with the built-in heat exchanger (29) of the lower section (276) of the nitrogen and methane separation column (27) and with the sixteenth heat exchanger (31), which according to the first the output is connected through the fourteenth (25) heat exchanger with an ejector (24). The combined stream of methane obtained from the outlet of the ejector and the circulation methane obtained from the outlet of the thirteenth heat exchanger (22) is intended for heating in the fifteenth (26) heat exchanger with subsequent sequential heating of one part of the separated gas stream in the eleventh (18) and seventh (11) heat exchangers, and the other part thereof in the fifth (7), third (3) and first (1) heat exchangers. One of the exits of the first (1) heat exchanger is designed to discharge nitrogen. The combined gas flow obtained from the other outlet of the first (1) and from the outlet of the seventh (11) heat exchangers is intended for sequential compression in compressors (86-16b) of the first and second expander-compressor units (8a-8b and 16a-16b). A part of the total methane stream leaving the compressor of the second expander-compressor unit is intended for outputting commercial gas from the device. Another part of this flow is connected in series with the methane refrigeration compressor (9), sixth (10), seventh (11), tenth (17), eleventh (18), twelfth (19), eighth (12), fifteenth (26), the fourteenth (25) and through the third choke with the thirteenth (22) heat exchangers. The output of the de-nitrated liquefied methane stream with ethane and heavier hydrocarbons of the lower section of the nitrogen enrichment column (21) through the fourth throttle (41) is connected in series with the twelfth (19) and ninth heat exchangers (13) and the inlet of the second separator (14). The latter is designed to separate the liquid fraction and transfer it through the fifth choke (42) and the eighth heat exchanger (12) to the upper section of the demethanizer (5). The gas outlet of the second separator (14) is connected through the drive from the expander (8a) of the first expander-compressor unit (8) to the inlet of the demethanizer (5). The methane output from the upper section of the demethanizer (5) is connected to the ejector (24). The second outlet of the sixteenth heat exchanger (31) is connected to the inlet of the fifth separator (30), most of the vapors from the outlet of which are intended to direct nitrogen and methane separation into the lower section of the column (27b). A smaller part of the vapor through the built-in heat exchanger (36) of the helium column (34) is designed to direct the upper section of the lower section of the nitrogen and methane separation column (27b). The nitrogen-helium gas outlet of the upper part of the lower section (27b) of the column (27) is connected to the inlet of the helium column reflux condenser (34), the upper part of which is intended for the selection of helium concentrate. Another nitrogen-helium gas outlet from the upper part of the lower section of the nitrogen and methane separation column (27b) is intended to be supplied to the helium column 34. The liquid nitrogen output from the lower part of the helium column is connected in series with the eighteenth (37) heat exchanger and the sixth choke (43), the output is lower part of the separated stream of which is intended for supplying a helium column (34) as a feed to the upper section of the nitrogen and methane separation column (27a) through a reflux condenser (35), and most of it is used to supply the nitrogen separation column to the upper section methane (27a) as reflux. The nitrogen methane output from the lower part of the lower section of the nitrogen and methane separation column (27b) is connected through the seventeenth heat exchanger (33) and the seventh throttle (44) to the middle part of the upper section of the nitrogen and methane separation column (27a), the nitrogen gas output from the upper section of which (27a) is connected in series with the eighteenth, seventeenth, fifteenth, fifth, third and first heat exchangers (37, 33, 26, 7, 3, 1) for subsequent discharge or disposal. The liquid methane output of the reflux condenser of the nitrogen and methane separation column (27a) is connected in series with the pump (32), the seventeenth (33) and sixteenth (31) heat exchangers. The reflux output of the fourth separator (23) is connected with the input of the upper part of the nitrogen enrichment column (21). The output of the separated liquid of the fifth separator (30) is connected with the lower part of the lower section of the column (27b) for the separation of nitrogen and methane.

При этом второй и десятый теплообменники выполнены в виде пропаново-холодильных установок, четвертый теплообменник выполнен в виде выносного теплообменника (4), первый, третий, пятый, с седьмого по девятый и с одиннадцатого по восемнадцатый теплообменники выполнены в виде рекуперативных теплообменников (1, 3, 7, 11, 12, 13, 18, 19, 22, 25, 26, 31, 33, 37), шестой теплообменник (10) выполнен в виде воздушного охладителя.In this case, the second and tenth heat exchangers are made in the form of propane-refrigeration units, the fourth heat exchanger is made in the form of an external heat exchanger (4), the first, third, fifth, from the seventh to the ninth and the eleventh to eighteenth heat exchangers are made in the form of recuperative heat exchangers (1, 3 , 7, 11, 12, 13, 18, 19, 22, 25, 26, 31, 33, 37), the sixth heat exchanger (10) is made in the form of an air cooler.

На чертеже представлена схема устройства для переработки газа.The drawing shows a diagram of a device for gas processing.

В состав устройства входят:The device includes:

первый - 1, второй - 2, третий - 3, четвертый - 4, пятый - 7, шестой - 10, седьмой - 11, восьмой 12, девятый - 13, десятый - 17, одиннадцатый - 18, двенадцатый - 19, тринадцатый - 22, четырнадцатый - 25, пятнадцатый - 26, шестнадцатый - 31, семнадцатый - 33, восемнадцатый - 37 теплообменники; деметанизатор 5,first - 1, second - 2, third - 3, fourth - 4, fifth - 7, sixth - 10, seventh - 11, eighth 12, ninth - 13, tenth - 17, eleventh - 18, twelfth - 19, thirteenth - 22 , fourteenth - 25, fifteenth - 26, sixteenth - 31, seventeenth - 33, eighteenth - 37 heat exchangers; demethanizer 5,

первый - 6, второй - 14, третий - 15, четвертый - 23, пятый - 30 сепараторы; компрессор метанового охладительного цикла 9;the first is 6, the second is 14, the third is 15, the fourth is 23, the fifth is 30 separators; 9 methane refrigeration compressor;

колонна обогащения азота 21;nitrogen enrichment column 21;

второй и первый детандер-компрессорные агрегаты, содержащие компрессоры 8б, 16б с приводами от детандера 8а, 16а;the second and first expander-compressor units containing compressors 8b, 16b with drives from the expander 8a, 16a;

встроенный теплообменник 20 выполнен в виде ребойлера;the integrated heat exchanger 20 is made in the form of a reboiler;

эжектор 24;ejector 24;

дефлегматор 28 колонны разделения азота и метана, состоящей из верхней секции 27а и нижней секции 27б, включающей встроенный теплообменник 29, выполненный в виде ребойлера;a reflux condenser 28 of a nitrogen and methane separation column consisting of an upper section 27a and a lower section 27b, including an integrated heat exchanger 29 made in the form of a reboiler;

гелиевая колонна 34 с дефлегматором 35 и встроенным теплообменником 36, выполненным в виде ребойлера; насос 32,a helium column 34 with a reflux condenser 35 and an integrated heat exchanger 36 made in the form of a reboiler; pump 32,

с первого по шестой дроссели 38, 39, 40, 41, 42, 43 соответственно.from the first to the sixth chokes 38, 39, 40, 41, 42, 43, respectively.

Теплообменники 2,17 выполнены в виде пропаново-холодильных установок. Теплообменники 1, 3, 7, 11, 12, 13, 18, 19, 22, 25, 26, 31, 33, 37 выполнены в виде рекуперативных теплообменников. Теплообменник 4 выполнен в виде выносного теплообменника (ребойлера). Теплообменник 10 выполнен в виде воздушного охладителя;Heat exchangers 2.17 are made in the form of propane-refrigeration units. Heat exchangers 1, 3, 7, 11, 12, 13, 18, 19, 22, 25, 26, 31, 33, 37 are made in the form of recuperative heat exchangers. The heat exchanger 4 is made in the form of an external heat exchanger (reboiler). The heat exchanger 10 is made in the form of an air cooler;

Природный газ при давлении 6,1 МПа и температуре 303K поступает на устройство, где разделяется на две части.Natural gas at a pressure of 6.1 MPa and a temperature of 303 K enters the device, where it is divided into two parts.

Меньшая часть газа, поступая в ребойлер 4 деметанизатора 5, охлаждается до 227K и частично конденсируется. Большая часть газа последовательно проходит через теплообменники 1-3 и охлаждается до температур 251, 242 и 230K за счет рекуперации холода метановой фракции и сбросного азота, а также холода кипящего при давлении 0,31 МПа жидкого пропана, подаваемого из второго теплообменника (2), выполненного в виде пропановой холодильной установки (ПХУ).A smaller part of the gas entering the deboiler 4 of the demethanizer 5 is cooled to 227 K and partially condenses. Most of the gas sequentially passes through heat exchangers 1-3 and is cooled to temperatures of 251, 242 and 230K due to the recovery of the cold methane fraction and waste nitrogen, as well as the cold liquid propane boiling at a pressure of 0.31 MPa, supplied from the second heat exchanger (2), made in the form of a propane refrigeration unit (PCU).

Потоки охлажденных газов с теплообменника 3 и ребойлера 4 объединяются, и передаются в сепаратор 6, где отделяются сжиженные углеводороды, которые после дросселирования (38) до давления 1,02 МПа подают в нижнюю часть деметанизатора 5. Газ из сепаратора 6 охлаждается до температуры 193K в теплообменниках 7 и 13 за счет рекуперации холода метановой и азотной фракций, а также в ребойлере 20 колонны обогащения азота 21 и поступает в сепаратор 15.The flows of cooled gases from heat exchanger 3 and reboiler 4 are combined and transferred to a separator 6, where liquefied hydrocarbons are separated, which, after throttling (38) to a pressure of 1.02 MPa, are fed to the lower part of the demethanizer 5. The gas from separator 6 is cooled to a temperature of 193 K heat exchangers 7 and 13 due to the recovery of cold methane and nitrogen fractions, as well as in the reboiler 20 of the nitrogen enrichment column 21 and enters the separator 15.

Давление жидкости, выходящей из сепаратора 15, снижается после прохождения через дроссель 39 до 3,05 МПа, после чего ее подают в нижнюю секцию колонны 21 обогащения азота. Газ из сепаратора 15 расширяется в детандере 16а до 3,05 МПа и при температуре 169K подается в верхнюю секцию колонны 21.The pressure of the liquid leaving the separator 15 decreases after passing through the throttle 39 to 3.05 MPa, after which it is fed to the lower section of the nitrogen enrichment column 21. The gas from the separator 15 expands in the expander 16a to 3.05 MPa and at a temperature of 169 K is supplied to the upper section of the column 21.

Для создания орошения в колонне обогащения азота 21 имеется теплообменник 22, в котором используется холод кипящего при давлении 0,98-0,93 МПа сжиженного метана из метанового холодильного цикла.To create irrigation, a nitrogen enrichment column 21 has a heat exchanger 22, which uses cold boiling at a pressure of 0.98-0.93 MPa of liquefied methane from a methane refrigeration cycle.

После отделения флегмы из сепаратора 23 с верхней части колонны 21 выходит метан-азотный газ с содержанием 49,71% азота, 49,06% метана, а снизу - деазотированный сжиженный метан с этаном и более тяжелыми углеводородами. Этот поток дросселируют (41) до давления 2,56 МПа и частично испаряют в теплообменниках 19, 13 в диапазоне температур от 177 до 180K.After phlegm is separated from the separator 23, methane-nitrogen gas with a content of 49.71% nitrogen, 49.06% methane is released from the top of the column 21, and de-nitrated liquefied methane with ethane and heavier hydrocarbons is below. This flow is throttled (41) to a pressure of 2.56 MPa and partially evaporated in heat exchangers 19, 13 in the temperature range from 177 to 180 K.

Затем в сепараторе 14 из потока отделяют жидкую фракцию, которую дросселируют (42) до 1,06 МПа, частично испаряют в теплообменнике 12 в диапазоне температур 157-165K и подают на верхнюю тарелку деметанизатора 5.Then, in the separator 14, the liquid fraction is separated from the stream, which is throttled (42) to 1.06 MPa, partially evaporated in the heat exchanger 12 in the temperature range 157-165 K and fed to the upper plate of the demethanizer 5.

Газ, выходящий из сепаратора 14, расширяют в детандере 8а и подают в качестве орошения в колонну 5. С верха колонны 5 выходит метан при давлении 1,02 МПа и температуре 157,8K. Снизу колонны 5 при температуре 250K выходит жидкая фракция этана и более тяжелых углеводородов, которую в дальнейшем после сжатия в насосе можно разделить в газофракционирующей установке на отдельные виды товарной продукции.The gas leaving the separator 14 is expanded in the expander 8a and is supplied as an irrigation to the column 5. Methane leaves the top of the column 5 at a pressure of 1.02 MPa and a temperature of 157.8 K. At the temperature of 250 K, a liquid fraction of ethane and heavier hydrocarbons emerges from the bottom of column 5, which can be further divided into separate commercial products in a gas fractionation unit after compression in a pump.

Газ из сепаратора 23 охлаждают последовательно с 155K до 154,49K и 142,24K в ребойлере колонны 27б, теплообменнике 31 и подают в сепаратор 30.The gas from the separator 23 is cooled sequentially from 155K to 154.49K and 142.24K in the reboiler of the column 27b, the heat exchanger 31 and fed to the separator 30.

Большую часть паров из сепаратора 30 и всю отсепарированную жидкость направляют в нижнюю секцию колонны 27б, где поддерживается высокое давление (2,9 МПа). Меньшая часть паров из сепаратора 30 после охлаждения до 127,7K в ребойлере 36 гелиевой колонны 34 поступает в верхнюю секцию колонны 27б.Most of the vapor from the separator 30 and all the separated liquid are sent to the lower section of the column 27b, where high pressure is maintained (2.9 MPa). A smaller part of the vapor from the separator 30 after cooling to 127.7 K in the reboiler 36 of the helium column 34 enters the upper section of the column 27b.

С верхней части колонны 27б отбирают азотногелиевый газ (14,79% об. гелия, 84,85% об. азота, 0,35% об. метана) и при температуре 117,3K подают в гелиевую колонну 34, работающую при давлении 2,85 МПа.Nitrogen-helium gas (14.79% by volume of helium, 84.85% by volume of nitrogen, 0.35% by volume of methane) is taken from the upper part of column 27b and fed to a gel column 34 operating at a pressure of 2 at a temperature of 117.3 K 85 MPa.

С верхней части гелиевой колонны 34 отбирают гелиевый концентрат, содержащий 70,01% гелия и 29,99% азота, который при температуре 99K выводят в блок тонкой очистки для получения товарного гелия.A helium concentrate containing 70.01% helium and 29.99% nitrogen is taken from the top of the helium column 34, which is discharged to a fine-purification unit at a temperature of 99 K to obtain commercial helium.

С нижней части колонны 34 отбирают жидкий азот, который после охлаждения с 123K до 84,9K в теплообменнике 37, дросселируют (43) до давления 0,18 МПа и делят на две части. Меньшую часть испаряют в дефлегматоре 35 колонны 34 и подают в качестве питания в верхнюю секцию колонны разделения азота 27а. Большую часть подают в верхнюю секцию колонны 27а в качестве орошения.Liquid nitrogen is taken from the bottom of the column 34, which, after cooling from 123K to 84.9K in the heat exchanger 37, is throttled (43) to a pressure of 0.18 MPa and divided into two parts. A smaller portion is evaporated in a reflux condenser 35 of the column 34 and fed as feed to the upper section of the nitrogen separation column 27a. Most are supplied to the upper section of column 27a as irrigation.

Азотометановую жидкость с нижней части колонны 27б после охлаждения с 143K до 125K в теплообменнике 33 и дросселирования (44) до 0,19 МПа подают на разделение в среднюю часть колонны 27а.Nitrogen-methane liquid from the bottom of the column 27b after cooling from 143K to 125K in the heat exchanger 33 and throttling (44) to 0.19 MPa is fed to the separation in the middle of the column 27a.

В колонне 27а при давлении 0,19 МПа происходит окончательное разделение метаноазотных потоков на азот и метан. С верха колонны 27а выходит газообразный азот (чистотой 99,86), который после рекуперации своего холода в диапазоне температур от 83K до 297K последовательно в теплообменниках 37, 33, 26, 7, 3, 1 может быть сброшен в атмосферу или утилизирован.In column 27a, at a pressure of 0.19 MPa, the final separation of methane-nitrogen flows into nitrogen and methane occurs. Nitrogen gas (99.86 purity) leaves the top of column 27a, which, after recovering its cold in the temperature range from 83K to 297K, can be subsequently discharged into the atmosphere or disposed of in heat exchangers 37, 33, 26, 7, 3, 1.

С нижней части колонны 27а отбирают жидкий метан (чистотой 98,1%) который сжимают насосом 32 до давления 0,8 МПа и после испарения и нагрева с 115K до 168K в теплообменниках 33, 31, 25 эжектируют (в эжекторе 24) в поток газа из колонны 5, имеющей более высокое давление (1,02 МПа).Liquid methane (98.1% purity) is taken from the bottom of column 27a, which is compressed by pump 32 to a pressure of 0.8 MPa, and after evaporation and heating from 115K to 168K, heat exchangers 33, 31, 25 eject (in the ejector 24) into the gas stream from column 5 having a higher pressure (1.02 MPa).

Объединенный поток метана, выходящий с эжектора (24) при давлении 0,93 МПа, смешивают с циркуляционным метаном открытого метанового холодильного цикла, выходящим из теплообменника 22. Затем последовательно осуществляют нагрев от 152K до 300K в рекуперативных теплообменниках 26, 18, 11 и 7, 3, 1 и сжимают до 0,89 МПа и 0,98 МПа в компрессорах 86 и 16б с приводами от детандера 8а и 16а соответственно. Эти компрессоры и детандеры объединены в детандер-компрессорные агрегаты 16а-16б и 8а-8б.The combined methane stream leaving the ejector (24) at a pressure of 0.93 MPa is mixed with circulating methane from an open methane refrigeration cycle leaving the heat exchanger 22. Then, heating from 152 K to 300 K is carried out sequentially in recuperative heat exchangers 26, 18, 11 and 7, 3, 1 and compress to 0.89 MPa and 0.98 MPa in compressors 86 and 16b with drives from the expander 8a and 16a, respectively. These compressors and expanders are combined into expander-compressor units 16a-16b and 8a-8b.

От общего потока, выходящего из компрессора 16б, с устройства выводится 64% газа в качестве товарного газа (2,09% азота, 97,25% метана, 0,66% этана) для дальнейшего компремирования и подачи в магистральный газопровод к удаленным потребителям. После компрессора 16б для циркуляции в метановом холодильном цикле отводится 36% потока метана путем сжатия в компрессоре 9 до давления 3,2 МПа, который последовательно охлаждают и конденсируют в воздушном охладителе 10, теплообменниках 11, 17 (холодом жидкого пропана, кипящего при давлении 0,31 МПа, подаваемого из пропановой холодильной установки 17 в теплообменники 18, 19, 12, 26, 25) до температуры 156K, дросселируют (40) до давления 0,98 МПа, испаряют в теплообменнике 22 (в диапазоне температур 146K-149K) и смешивают с потоком метана на выходе из эжектора 24.Of the total flow leaving compressor 16b, 64% of the gas is withdrawn from the device as commercial gas (2.09% nitrogen, 97.25% methane, 0.66% ethane) for further compression and supply to remote gas pipelines. After compressor 16b, 36% of the methane stream is diverted for circulation in the methane refrigeration cycle by compression in compressor 9 to a pressure of 3.2 MPa, which is successively cooled and condensed in air cooler 10, heat exchangers 11, 17 (cold liquid propane boiling at a pressure of 0, 31 MPa supplied from a propane refrigeration unit 17 to heat exchangers 18, 19, 12, 26, 25) to a temperature of 156 K, throttled (40) to a pressure of 0.98 MPa, evaporated in a heat exchanger 22 (in the temperature range 146K-149K) and mixed with a stream of methane at the outlet of the ejector 24.

Claims (5)

1. Способ переработки природного газа, заключающийся в том, что поток природного газа разделяют на две части, меньшую часть охлаждают и частично конденсируют, большую часть потока природного газа последовательно охлаждают, затем охлажденные потоки газа объединяют, сепарируют и отделяют сжиженные углеводороды, которые после дросселирования подают в деметанизатор, отсепарированный газ разделяют на два потока, один из которых охлаждают, а другой поток обогащают азотом, после чего полученные потоки объединяют и передают на сепарирование, полученные после сепарации жидкость дросселируют, а газ расширяют и подают в колонну обогащения азота для получения метан-азотного газа и потока деазотированного сжиженного метана с этаном и более тяжелыми углеводородами, который дросселируют и частично испаряют, затем путем сепарации отделяют жидкую фракцию, которую после дросселирования и частичного испарения передают в деметанизатор для получения метана и жидкой фракции этана и более тяжелых углеводородов, отсепарированный метан-азотный газ последовательно охлаждают и после последующего сепарирования большую часть его и всю жидкость направляют в колонну разделения азота и метана, а меньшую часть отсепарированного газа после охлаждения в гелиевой колонне также направляют в колонну разделения азота и метана, из которой осуществляют отбор азотногелиевого газа для последующей подачи в гелиевую колонну для выработки гелиевого концентрата и получения товарного гелия и отбора жидкого азота, который охлаждают, дросселируют и делят на две части, меньшую из которых после испарения в качестве питания, а большую в качестве орошения подают в колонну разделения азота и метана, азотометановую жидкость, полученную из колонны разделения азота и метана, охлаждают, дросселируют и вновь подают в колонну разделения азота и метана, из которой отбирают жидкий метан, который сжимают и после испарения и нагрева эжектируют в поток метана, полученный объединенный поток метана смешивают с циркуляционным метаном, полученным после охлаждения метан-азотного газа, последовательно охлаждают и сжимают для вывода товарного газа, часть которого отводят для получения упомянутого циркуляционного метана путем ее дополнительного сжатия, охлаждения и конденсирования, дросселирования и испарения.1. A method of processing natural gas, which consists in the fact that the natural gas stream is divided into two parts, the smaller part is cooled and partially condensed, the most part of the natural gas stream is sequentially cooled, then the cooled gas flows are combined, separated and liquefied hydrocarbons are separated, which after throttling served in a demethanizer, the separated gas is divided into two streams, one of which is cooled, and the other stream is enriched with nitrogen, after which the resulting streams are combined and transferred to separation, p the liquid obtained after separation is throttled, and the gas is expanded and fed to a nitrogen enrichment column to produce methane-nitrogen gas and a stream of de-nitrated liquefied methane with ethane and heavier hydrocarbons, which are throttled and partially evaporated, then the liquid fraction is separated by separation, which after throttling and partial evaporation is transferred to a demethanizer to obtain methane and a liquid fraction of ethane and heavier hydrocarbons, the separated methane-nitrogen gas is subsequently cooled and after After separation, most of it and all the liquid is sent to a nitrogen and methane separation column, and a smaller part of the separated gas, after cooling in a helium column, is also sent to a nitrogen and methane separation column, from which nitrogen-helium gas is selected for subsequent supply to a helium column to generate a helium concentrate and obtaining commercial helium and the selection of liquid nitrogen, which is cooled, throttled and divided into two parts, the smaller of which after evaporation as a food, and the larger as irrigation is fed to the nitrogen and methane separation column, the nitrogen-methane liquid obtained from the nitrogen and methane separation column is cooled, throttled and again fed to the nitrogen and methane separation column, from which liquid methane is taken, which is compressed and, after evaporation and heating, is ejected into the methane stream , the resulting combined methane stream is mixed with circulating methane obtained after cooling methane-nitrogen gas, sequentially cooled and compressed to withdraw commercial gas, part of which is diverted to obtain of methane circulating it through additional compression, cooling and condensing, throttling and evaporation. 2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее два сепаратора, компрессор метанового охладительного цикла, колонну обогащения азота с встроенным теплообменником, первый и второй детандер-компрессорные агрегаты, состоящие из компрессоров с приводами от детандера, гелиевую колонну, восемь теплообменников, насос, шесть дросселей, колонну разделения азота и метана, состоящую из верхней и нижней секций и включающую встроенный теплообменник, отличающееся тем, что в нее дополнительно введены десять теплообменников, деметанизатор, три сепаратора, эжектор, дефлегматор колонны разделения азота и метана и седьмой дроссель, причем гелиевая колонна выполнена с дефлегматором и встроенным теплообменником, поток природного газа, поступающий на вход устройства, разделен на две части, большая часть которого предназначена для последовательного охлаждения в теплообменниках с первого по третий, меньшая часть предназначена для охлаждения в четвертом теплообменнике и последующей передачи в деметанизатор, объединенный поток охлажденных газов с третьего и четвертого теплообменников связан с входом первого сепаратора, выход сжиженных углеводородов которого через первый дроссель связан с деметанизатором, выход нижней части которого предназначен для выдачи жидкой фракции этана и более тяжелых углеводородов, выход газовой фракции первого сепаратора, разделенной на три потока, один из которых предназначен для подачи через пятый, второй - через девятый и третий - через встроенный в колонну обогащения азота теплообменники, и с последующим их объединением в один поток на входе третьего сепаратора, выход жидкой фракции которого связан через второй дроссель с нижней секцией колонны обогащения азота, выход газовой фракции третьего сепаратора связан через привод от детандера второго детандер-компрессорного агрегата с верхней секцией колонны обогащения азота, выход метан-азотного газа которой через тринадцатый теплообменник и четвертый сепаратор связан последовательно с встроенным теплообменником нижней секции колонны разделения азота и метана и с шестнадцатым теплообменником, который по первому выходу связан через четырнадцатый теплообменник с эжектором, объединенный поток метана, полученного с выхода эжектора, и циркуляционного метана, полученного с выхода тринадцатого теплообменника, предназначен для нагрева в пятнадцатом теплообменнике с последующим последовательным нагревом одной части разделенного потока газа в одиннадцатом и седьмом теплообменниках, и другой его части - в пятом, третьем и первом теплообменниках, один из выходов последнего из которых предназначен для сброса азота, объединенный поток газа, полученный с другого выхода первого и с выхода седьмого теплообменников, предназначен для последовательного сжатия в компрессорах первого и второго детандер-компрессорных агрегатов, часть общего потока метана, выходящего из компрессора второго детандер-компрессорного агрегата, предназначена для вывода с устройства товарного газа, другая часть этого потока связана последовательно с компрессором метанового охладительного цикла, шестым, седьмым, десятым, одиннадцатым, двенадцатым, восьмым, пятнадцатым, четырнадцатым и через третий дроссель с тринадцатым теплообменниками, выход потока деазотированного сжиженного метана с этаном и более тяжелыми углеводородами нижней секции колонны обогащения азота через четвертый дроссель связан последовательно с двенадцатым и девятым теплообменниками и входом второго сепаратора, который предназначен для отделения жидкой фракции и передачи ее через пятый дроссель и восьмой теплообменник в верхнюю секцию деметанизатора, выход газа второго сепаратора связан через привод от детандера первого детандер-компрессорного агрегата с входом орошения деметанизатора, выход метана с верхней секции которого связан с эжектором, второй выход шестнадцатого теплообменника связан с входом пятого сепаратора, большая часть паров с выхода которого предназначена для направления в нижнюю секцию колонны разделения азота и метана, меньшая часть паров - через встроенный теплообменник гелиевой колонны в верхнюю часть нижней секции колонны разделения азота и метана, выход азотногелиевого газа верхней части нижней секции которой связан с входом дефлегматора гелиевой колонны, верхняя часть которой предназначена для отбора гелиевого концентрата, другой выход азотногелиевого газа с верхней части нижней секции колонны разделения азота и метана предназначен для подачи в гелиевую колонну, выход жидкого азота с нижней части гелиевой колонны последовательно связан с восемнадцатым теплообменником и шестым дросселем, выход меньшей части разделенного потока которого предназначен для подачи через дефлегматор гелиевой колонны в качестве питания в верхнюю секцию колонны разделения азота и метана, а большей части - для подачи в верхнюю секцию колонны разделения азота и метана в качестве орошения, выход азотометановой жидкости с нижней части нижней секции которой связан через семнадцатый теплообменник и седьмой дроссель со средней частью верхней секции колонны разделения азота и метана, выход газообразного азота с верхней секции которой последовательно связан с восемнадцатым, семнадцатым, пятнадцатым, пятым, третьим и первым теплообменниками для последующего сброса или утилизации, выход жидкого метана дефлегматора колонны разделения азота и метана связан последовательно с насосом, семнадцатым и шестнадцатым теплообменниками, выход флегмы четвертого сепаратора связан с входом верхней части колонны обогащения азота, выход жидкости пятого сепаратора связан с нижней частью нижней секции колонны разделения азота и метана.2. The device for implementing the method according to claim 1, containing two separators, a methane cooling cycle compressor, a nitrogen enrichment column with a built-in heat exchanger, first and second expander-compressor units, consisting of compressors driven by an expander, a helium column, eight heat exchangers, a pump , six chokes, a column for the separation of nitrogen and methane, consisting of upper and lower sections and including an integrated heat exchanger, characterized in that it additionally includes ten heat exchangers, a demethanizer, t A separator, an ejector, a reflux condenser for a nitrogen and methane separation column and a seventh choke, the helium column being made with a reflux condenser and an integrated heat exchanger, the natural gas flow entering the device inlet is divided into two parts, most of which is designed for sequential cooling in heat exchangers from the first according to the third, the smaller part is intended for cooling in the fourth heat exchanger and subsequent transfer to the demethanizer, the combined stream of chilled gases from the third and fourth heat exchangers nikov is connected to the inlet of the first separator, the output of the liquefied hydrocarbons of which through the first choke is connected to a demethanizer, the output of the lower part of which is designed to supply a liquid fraction of ethane and heavier hydrocarbons, the output of the gas fraction of the first separator, divided into three streams, one of which is intended for supply through the fifth, second - through the ninth and third - through heat exchangers built into the nitrogen enrichment column, and their subsequent combination into one stream at the inlet of the third separator, the output of the liquid fraction and which is connected through the second choke to the lower section of the nitrogen enrichment column, the gas fraction of the third separator is connected through the drive from the expander of the second expander-compressor unit to the upper section of the nitrogen enrichment column, the methane-nitrogen gas output of which is connected in series with the thirteenth heat exchanger and the fourth separator a built-in heat exchanger of the lower section of the column for the separation of nitrogen and methane and with the sixteenth heat exchanger, which at the first outlet is connected through the fourteenth heat exchanger with by a floodlight, the combined stream of methane obtained from the outlet of the ejector and the circulation methane obtained from the outlet of the thirteenth heat exchanger is intended for heating in the fifteenth heat exchanger, followed by sequential heating of one part of the separated gas stream in the eleventh and seventh heat exchangers, and the other part in the fifth, the third and first heat exchangers, one of the outputs of the last of which is designed to discharge nitrogen, the combined gas stream obtained from the other output of the first and the output of the seventh heat exchange nnikov, is intended for sequential compression in the compressors of the first and second expander-compressor units, part of the total methane stream leaving the compressor of the second expander-compressor unit is intended for outputting commercial gas from the device, another part of this stream is connected in series with the methane cooling cycle compressor, sixth, seventh, tenth, eleventh, twelfth, eighth, fifteenth, fourteenth and through a third choke with thirteenth heat exchangers, the flow outlet is de-nitrated of liquefied methane with ethane and heavier hydrocarbons of the lower section of the nitrogen enrichment column through the fourth throttle is connected in series with the twelfth and ninth heat exchangers and the inlet of the second separator, which is used to separate the liquid fraction and transfer it through the fifth throttle and eighth heat exchanger to the upper section of the demethanizer, output the gas of the second separator is connected through the drive from the expander of the first expander-compressor unit to the inlet of the demethanizer irrigation, the methane output from the upper section of connected to the ejector, the second outlet of the sixteenth heat exchanger is connected to the inlet of the fifth separator, most of the vapors from the outlet of which are directed to the lower section of the nitrogen and methane separation columns, the smaller part of the vapors through the built-in helium column heat exchanger to the upper part of the lower section of the nitrogen separation column and methane, the release of nitrogen-helium gas in the upper part of the lower section of which is connected to the inlet of the reflux condenser of the helium column, the upper part of which is designed to select helium concentrate, another The ith nitrogen-helium gas outlet from the upper part of the lower section of the nitrogen and methane separation column is intended to be supplied to the helium column, the liquid nitrogen output from the lower part of the helium column is connected in series with the eighteenth heat exchanger and the sixth choke, the output of the smaller part of the separated stream of which is intended for supply through the helium reflux condenser columns as feed to the upper section of the column for the separation of nitrogen and methane, and for the most part, for supplying to the upper section of the column for the separation of nitrogen and methane as irrigated ii, the outlet of the nitrogen methane liquid from the lower part of the lower section of which is connected through the seventeenth heat exchanger and the seventh throttle to the middle part of the upper section of the nitrogen and methane separation column, the nitrogen gas output from the upper section of which is sequentially connected with the eighteenth, seventeenth, fifteenth, fifth, third and first heat exchangers for subsequent discharge or disposal, the liquid methane output of the reflux condenser of the nitrogen and methane separation column is connected in series with the pump, the seventeenth and sixteenth heat exchanger ami, the reflux output of the fourth separator is connected to the inlet of the upper part of the nitrogen enrichment column, the liquid output of the fifth separator is connected to the lower part of the lower section of the nitrogen and methane separation column. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что второй и десятый теплообменники выполнены в виде пропаново-холодильных установок.3. The device according to claim 2, characterized in that the second and tenth heat exchangers are made in the form of propane-refrigeration units. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что первый, третий, пятый, с седьмого по девятый и с одиннадцатого по восемнадцатый теплообменники выполнены в виде рекуперативных теплообменников.4. The device according to claim 2, characterized in that the first, third, fifth, seventh to ninth and eleventh to eighteenth heat exchangers are made in the form of recuperative heat exchangers. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что шестой теплообменник выполнен в виде воздушного охладителя. 5. The device according to claim 2, characterized in that the sixth heat exchanger is made in the form of an air cooler.
RU2012134078/05A 2012-08-08 2012-08-08 Method of natural gas processing and device to this end RU2502545C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134078/05A RU2502545C1 (en) 2012-08-08 2012-08-08 Method of natural gas processing and device to this end
PCT/RU2012/000891 WO2014025284A2 (en) 2012-08-08 2012-10-31 Method of natural gas processing and apparatus therefor
JP2015525399A JP5985752B2 (en) 2012-08-08 2012-10-31 Natural gas processing method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134078/05A RU2502545C1 (en) 2012-08-08 2012-08-08 Method of natural gas processing and device to this end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2502545C1 true RU2502545C1 (en) 2013-12-27

Family

ID=47997754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012134078/05A RU2502545C1 (en) 2012-08-08 2012-08-08 Method of natural gas processing and device to this end

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5985752B2 (en)
RU (1) RU2502545C1 (en)
WO (1) WO2014025284A2 (en)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2570795C1 (en) * 2014-07-15 2015-12-10 Игорь Анатольевич Мнушкин Gas refining and gas chemical complex
RU2576428C1 (en) * 2015-01-12 2016-03-10 Игорь Анатольевич Мнушкин Method for complex processing of natural hydrocarbon gas with high nitrogen content
RU2614947C1 (en) * 2016-05-11 2017-03-31 Публичное акционерное общество "Газпром" Method for natural gas processing with c2+ recovery and plant for its implementation
RU2648077C1 (en) * 2017-08-29 2018-03-22 Игорь Анатольевич Мнушкин Gas chemical complex
RU2685098C1 (en) * 2018-08-06 2019-04-16 Андрей Владиславович Курочкин Hydrocarbon c2+ extraction unit from natural gas (versions)
RU2717666C2 (en) * 2015-07-16 2020-03-24 Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Obtaining helium from stream of natural gas
RU2723654C1 (en) * 2019-12-30 2020-06-17 Андрей Владиславович Курочкин Low-temperature fractionation unit for main gas deethanization (versions)
RU2727501C1 (en) * 2019-01-31 2020-07-22 Андрей Владиславович Курочкин Ltdr installation for separation of hydrocarbons c2+ from main gas (embodiments)
RU2731351C2 (en) * 2015-10-21 2020-09-01 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Method and system for production of lean methane-containing gas flow
RU2733711C1 (en) * 2020-05-28 2020-10-06 Андрей Владиславович Курочкин Apparatus for separating hydrocarbons from a gas mixture
RU2733710C1 (en) * 2020-05-28 2020-10-06 Андрей Владиславович Курочкин Apparatus for separating hydrocarbons from a gas mixture (versions)
RU2736682C1 (en) * 2020-06-05 2020-11-19 Андрей Владиславович Курочкин Natural gas preparation unit with helium extraction
RU2739748C1 (en) * 2020-05-28 2020-12-28 Андрей Владиславович Курочкин Apparatus for extracting helium concentrate from hydrocarbon-containing gas mixture
RU2741460C1 (en) * 2020-08-20 2021-01-26 Общество С Ограниченной Ответственностью "Пегаз Инжиниринг" Apparatus for separating a hydrocarbon-containing gas mixture to produce helium
RU2779480C1 (en) * 2021-05-05 2022-09-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Block-modular mobile autonomous light-duty complex for preparing and processing associated and natural gas

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114659338B (en) * 2022-03-24 2022-12-13 浙江大学 Refrigeration system and method for separating heavy hydrocarbon and methane in natural gas BOG

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1645796A1 (en) * 1989-01-26 1991-04-30 Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов Process of simultaneous production of heliun ethan and heavier hydrocarbons
US6053007A (en) * 1997-07-01 2000-04-25 Exxonmobil Upstream Research Company Process for separating a multi-component gas stream containing at least one freezable component
RU2286377C1 (en) * 2005-05-30 2006-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" Method of the low-temperature separation of the hydrocarbon gas
EP1881283A2 (en) * 2006-07-21 2008-01-23 Air Products and Chemicals, Inc. Integrated NGL recovery in the production of liquefied natural gas

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3543528A (en) * 1965-03-11 1970-12-01 Pullman Inc Separation of low-boiling gas mixtures
CA1048397A (en) 1976-08-09 1979-02-13 Ortloff Corporation (The) Hydrocarbon gas processing
US4889545A (en) 1988-11-21 1989-12-26 Elcor Corporation Hydrocarbon gas processing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1645796A1 (en) * 1989-01-26 1991-04-30 Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов Process of simultaneous production of heliun ethan and heavier hydrocarbons
US6053007A (en) * 1997-07-01 2000-04-25 Exxonmobil Upstream Research Company Process for separating a multi-component gas stream containing at least one freezable component
RU2286377C1 (en) * 2005-05-30 2006-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" Method of the low-temperature separation of the hydrocarbon gas
EP1881283A2 (en) * 2006-07-21 2008-01-23 Air Products and Chemicals, Inc. Integrated NGL recovery in the production of liquefied natural gas

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2570795C1 (en) * 2014-07-15 2015-12-10 Игорь Анатольевич Мнушкин Gas refining and gas chemical complex
RU2576428C1 (en) * 2015-01-12 2016-03-10 Игорь Анатольевич Мнушкин Method for complex processing of natural hydrocarbon gas with high nitrogen content
RU2717666C2 (en) * 2015-07-16 2020-03-24 Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Obtaining helium from stream of natural gas
RU2731351C2 (en) * 2015-10-21 2020-09-01 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Method and system for production of lean methane-containing gas flow
RU2614947C1 (en) * 2016-05-11 2017-03-31 Публичное акционерное общество "Газпром" Method for natural gas processing with c2+ recovery and plant for its implementation
RU2648077C1 (en) * 2017-08-29 2018-03-22 Игорь Анатольевич Мнушкин Gas chemical complex
RU2648077C9 (en) * 2017-08-29 2018-07-04 Игорь Анатольевич Мнушкин Gas chemical complex
RU2685098C1 (en) * 2018-08-06 2019-04-16 Андрей Владиславович Курочкин Hydrocarbon c2+ extraction unit from natural gas (versions)
RU2727501C1 (en) * 2019-01-31 2020-07-22 Андрей Владиславович Курочкин Ltdr installation for separation of hydrocarbons c2+ from main gas (embodiments)
RU2723654C1 (en) * 2019-12-30 2020-06-17 Андрей Владиславович Курочкин Low-temperature fractionation unit for main gas deethanization (versions)
RU2733711C1 (en) * 2020-05-28 2020-10-06 Андрей Владиславович Курочкин Apparatus for separating hydrocarbons from a gas mixture
RU2733710C1 (en) * 2020-05-28 2020-10-06 Андрей Владиславович Курочкин Apparatus for separating hydrocarbons from a gas mixture (versions)
RU2739748C1 (en) * 2020-05-28 2020-12-28 Андрей Владиславович Курочкин Apparatus for extracting helium concentrate from hydrocarbon-containing gas mixture
RU2736682C1 (en) * 2020-06-05 2020-11-19 Андрей Владиславович Курочкин Natural gas preparation unit with helium extraction
RU2741460C1 (en) * 2020-08-20 2021-01-26 Общество С Ограниченной Ответственностью "Пегаз Инжиниринг" Apparatus for separating a hydrocarbon-containing gas mixture to produce helium
RU2779480C1 (en) * 2021-05-05 2022-09-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Block-modular mobile autonomous light-duty complex for preparing and processing associated and natural gas
RU2794122C1 (en) * 2023-02-03 2023-04-11 Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" Hydrocarbon gas preparation system for supply to the demethanizer (options)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015530554A (en) 2015-10-15
WO2014025284A2 (en) 2014-02-13
JP5985752B2 (en) 2016-09-06
WO2014025284A3 (en) 2015-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2502545C1 (en) Method of natural gas processing and device to this end
US7856848B2 (en) Flexible hydrocarbon gas separation process and apparatus
JP5997798B2 (en) Nitrogen removal by isobaric open frozen natural gas liquid recovery
AU2006215629C1 (en) Plant and method for liquefying natural gas
CA1097564A (en) Process for the recovery of ethane and heavier hydrocarbon components from methane-rich gases
RU2430316C2 (en) Procedure for liquefaction of hydrocarbon flow and device for its realisation
JP3602807B2 (en) Method for separating a raw material gas mixture
RU2614947C1 (en) Method for natural gas processing with c2+ recovery and plant for its implementation
SA110310707B1 (en) Hydrocarbon gas processing
KR20120026607A (en) Hydrocarbon gas processing
AU2014265950B2 (en) Methods for separating hydrocarbon gases
RU2630202C1 (en) Method of extracting c2+ fraction from raw gas and plant for its implementation
NO164740B (en) PROCEDURE AND APPARATUS FOR SEPARATING NITROGEN FRAMETAN.
AU2023237164A1 (en) Liquefaction system
RU2580453C1 (en) Method of processing natural hydrocarbon gas
RU2640969C1 (en) Method for extraction of liquefied hydrocarbon gases from natural gas of main gas pipelines and plant for its implementation
RU77949U1 (en) INSTALLATION OF LOW-TEMPERATURE SEPARATION OF A HYDROCARBON GAS
CN103629894A (en) Air separation method of single-stage distillation device
KR101680922B1 (en) Hydrocarbon gas processing
RU44801U1 (en) INSTALLATION OF LOW-TEMPERATURE SEPARATION OF A HYDROCARBON GAS
RU49609U1 (en) INSTALLATION OF LOW-TEMPERATURE SEPARATION OF A HYDROCARBON GAS
RU63040U1 (en) INSTALLATION OF LOW-TEMPERATURE SEPARATION OF A HYDROCARBON GAS
RU2010138604A (en) METHOD AND DEVICE FOR COOLING AND SEPARATION OF A HYDROCARBON FLOW
RU32583U1 (en) Installation of low-temperature separation of hydrocarbon gas
RU175816U1 (en) INSTALLATION OF EXTRACTION OF HYDROCARBONS С2 + ABOVE FROM OIL GAS