RU2514804C2 - Method of nitrogen removal - Google Patents
Method of nitrogen removal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2514804C2 RU2514804C2 RU2011122689/06A RU2011122689A RU2514804C2 RU 2514804 C2 RU2514804 C2 RU 2514804C2 RU 2011122689/06 A RU2011122689/06 A RU 2011122689/06A RU 2011122689 A RU2011122689 A RU 2011122689A RU 2514804 C2 RU2514804 C2 RU 2514804C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fraction
- nitrogen
- content
- nitrogen content
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
- F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
- F25J2200/06—Processes 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/76—Refluxing the column with condensed overhead gas being cycled in a quasi-closed loop refrigeration cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/78—Refluxing the column with a liquid stream originating from an upstream or downstream fractionator column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
- F25J2215/04—Recovery of liquid products
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
- F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
- F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/42—Quasi-closed internal or closed external nitrogen refrigeration cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2280/00—Control of the process or apparatus
- F25J2280/02—Control in general, load changes, different modes ("runs"), measurements
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
Description
Изобретение касается способа удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, где исходную фракцию разделяют методом ректификации на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием метана, и при этом фракцию с высоким содержанием метана с целью получения холода выпаривают и перегревают при возможно наибольшем давлении относительно подлежащей охлаждаемой исходной фракции, и фракцию с высоким содержанием азота, по меньшей мере временно и/или по меньшей мере частично, сжимают и подают на ректификацию в виде возвратного потока.The invention relates to a method for removing a fraction with a high nitrogen content from an initial fraction containing mainly nitrogen and hydrocarbons, where the initial fraction is separated by rectification into a fraction with a high nitrogen content and a fraction with a high methane content, and a fraction with a high methane content in order to obtain the cold is evaporated and overheated at the highest possible pressure relative to the underlying cooled fraction, and the fraction with a high nitrogen content, at least temporarily and / or at least partially compressed and fed to the rectification in the form of a return flow.
Способ такого рода для удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, будет поясняться ниже с помощью процесса, изображенного на фиг.1.A method of this kind for removing a high nitrogen fraction from an initial fraction containing mainly nitrogen and hydrocarbons will be explained below using the process shown in FIG.
По трубопроводу 1 содержащую в основном азот и углеводороды исходную фракцию, которая возможно была подвергнута предварительной обработке, такой как удаление серы, удаление диоксида углерода, сушка и прочие, подводят к теплообменнику E1 и в нем посредством технологических потоков, о которых ниже еще будет сказано подробнее, охлаждают и частично конденсируют. По трубопроводу 1' частично сконденсированную исходную фракцию подводят к колонне T1 для предварительного разделения.Through the
Эта колонна T1 для предварительного разделения вместе с низконапорной колонной T2 образует две колонны T1/T2. Термическое соединение разделительных колонн T1 и T2 осуществляют через конденсатор-испаритель E3.This pre-separation column T1, together with the low-pressure column T2, forms two T1 / T2 columns. The thermal connection of the separation columns T1 and T2 is carried out through a condenser-evaporator E3.
Из нижней части колонны T1 для предварительного разделения по трубопроводу 2 отводят жидкую фракцию с высоким содержанием углеводородов, которую в теплообменнике E2 переохлаждают посредством технологических потоков, о которых ниже еще будет сказано подробнее, и затем через трубопровод 2' и расширительный клапан a подают к низконапорной колонне T2 в нижней области.A liquid fraction with a high hydrocarbon content is withdrawn from the lower part of the T1 column for preliminary separation through
По трубопроводу 3 из верхней области колонны T1 для предварительного разделения отводят жидкую фракцию с высоким содержанием азота. Частичный поток этой фракции по трубопроводу 3' в виде возвратного продукта подают в колонну T1 для предварительного разделения. Отведенную по трубопроводу 3 фракцию с высоким содержанием азота в теплообменнике E2 переохлаждают и через трубопровод 3'' и расширительный клапан b подводят к низконапорной колонне T2 выше точки подачи описанной выше фракции с высоким содержанием метана.
По трубопроводу 4 в головной части низконапорной колонны T2 отводят газообразную фракцию с высоким содержанием азота. Содержание в ней метана составляет обычно менее 1% об. В теплообменниках E2 и E1 эту фракцию с высоким содержанием азота затем нагревают и перегревают, прежде чем она будет отведена по трубопроводу 4'' и выпущена в атмосферу или при необходимости подведена к месту другого применения.A gaseous fraction with a high nitrogen content is withdrawn through
По трубопроводу 5 из нижней части низконапорной колонны T2 жидкую фракцию с высоким содержанием метана, которая наряду с метаном включает в себя содержащиеся в исходной фракции высшие углеводороды, отводят. Содержание в ней азота составляет обычно менее 5% об. Фракция с высоким содержанием метана посредством насоса P нагнетается до наибольшего возможного давления, которое обычно составляет от 5 до 15 бар. В теплообменнике E2 жидкую фракцию с высоким содержанием метана нагревают и при необходимости частично выпаривают. По трубопроводу 5' жидкую фракцию затем подводят к теплообменнику E1 и в нем посредством подлежащей охлаждению исходной фракции полностью выпаривают и перегревают, прежде чем она будет выведена из процесса по трубопроводу 5''.By
Такого рода способы удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, реализуют в так называемых устройствах для удаления азота (NRU, Nitrogen Rejection Unit). Удаление азота из смесей азот/углеводороды осуществляют всегда, когда повышенное содержание азота препятствует надлежащему применению смеси азот/углеводороды. Так, например, содержание азота, равное более чем 5% мол., превышает обычные нормативы для трубопроводов природного газа, по которым транспортируют смесь азот/углеводороды. Эксплуатация газовых турбин также возможна только до определенного содержания азота в горючем газе.Such methods for removing a fraction with a high nitrogen content from an initial fraction containing mainly nitrogen and hydrocarbons are implemented in so-called nitrogen removal devices (NRU, Nitrogen Rejection Unit). The removal of nitrogen from nitrogen / hydrocarbon mixtures is always carried out when an increased nitrogen content interferes with the proper use of the nitrogen / hydrocarbon mixture. So, for example, a nitrogen content of more than 5 mol% exceeds the usual standards for natural gas pipelines through which a nitrogen / hydrocarbon mixture is transported. The operation of gas turbines is also possible only up to a certain nitrogen content in the combustible gas.
Такие NRU, как правило, имеют конструкцию, аналогичную устройству для разложения воздуха, с двумя колоннами, как, например, описано на фиг.1, в качестве центрального технологического узла.Such NRUs, as a rule, have a design similar to a device for decomposition of air, with two columns, as, for example, described in figure 1, as a central processing unit.
Если теперь концентрация азота в исходной фракции падает ниже предельного значения, которое составляет, в зависимости от постановки задачи, от 20 до 30% об., то проведение достаточно тонкой очистки (<1% об. метана) отведенной по трубопроводу 4 из низконапорной колонны T2 газообразной фракции с высоким содержанием азота более невозможна, так как создание возвратного продукта для колонн T1 и T2 достигло термодинамических пределов. В частности, при процессах с возрастающим со временем содержанием азота в исходной фракции, например, в случае добычи нефти с поддержанием напора посредством азота (EOR = Enhanced Oil Recovery), при которой содержание азота в попутном нефтяном газе по прошествии лет все более увеличивается, часть фракции (продукта) с высоким содержанием азота, подлежащей выводу из процесса по трубопроводу 4'', используется поэтому в виде среды возвратного продукта.If now the nitrogen concentration in the initial fraction drops below the limit value, which, depending on the problem statement, is from 20 to 30% vol., Then a sufficiently fine purification (<1% vol. Methane) withdrawn through
Для этого, по меньшей мере временно, частичный поток фракции с высоким содержанием азота, который подводят по трубопроводу 9 к одно- или многоступенчатому компрессору C, сжимают, по меньшей мере до давления колонны T1, для предварительного разделения, то есть до давления от 20 до 50 бар. Сжатый частичный поток фракции с высоким содержанием азота по трубопроводам 9' и 9'' направляют через теплообменники E1 и E2, и в них охлаждают, и при необходимости частично или полностью конденсируют.To do this, at least temporarily, a partial stream of a high nitrogen fraction, which is fed via
Через трубопровод 10 и расширительный клапан e и/или трубопроводы 11/12 и расширительный клапан d сжатый частичный поток фракции с высоким содержанием азота может быть подведен к колонне T1 для предварительного разделения и/или низконапорной колонне T2 в виде возвратного потока. Альтернативно сжатый частичный поток по трубопроводу 13, по меньшей мере частично, может быть добавлен непосредственно к фракции (продукту) с высоким содержанием азота. Посредством этих действий рабочая область двух колонн T1/T2 может быть существенно расширена в отношении содержания азота в исходной фракции в сторону более низкого содержания азота.Through
Компрессор C до сих пор применяется исключительно для того, чтобы поддерживать чистоту отводимой по трубопроводу 4 из низконапорной колонны T2 газообразной фракции с высоким содержанием азота при варьирующемся содержании азота в исходной фракции. Низкое содержание азота в исходной фракции требует более высокой мощности компрессора, чем среднее содержание азота. Начиная с определенного предельного значения азота в исходной фракции, применение компрессора C больше не требуется. Типичная постановка задачи заключается в том, чтобы перерабатывать исходную фракцию с растущим со временем содержанием азота. Это приводит к тому, что компрессор C сначала должен развивать свою полную мощность. С растущим содержанием азота в исходной фракции мощность компрессора может постепенно снижаться. Начиная с определенной концентрации азота в исходной фракции, компрессор перестает функционировать.Compressor C is still used solely to maintain the cleanliness of the gaseous fraction with a high nitrogen content discharged through
Задачей настоящего изобретения является разработка способа для удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, который позволяет равномерно распределять нагрузку на компрессор независимо от концентрации азота в исходной фракции, чтобы амортизировать связанные с компрессором значительные инвестиционные расходы.It is an object of the present invention to provide a method for removing a high nitrogen fraction from an initial fraction containing mainly nitrogen and hydrocarbons, which allows the load on the compressor to be distributed evenly regardless of the nitrogen concentration in the initial fraction, in order to absorb significant investment costs associated with the compressor.
Для решения этой задачи предлагается способ для удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, который отличается тем, что, по меньшей мере, временно, по меньшей мере, один частичный поток сжатой фракции с высоким содержанием азота после осуществленной конденсации расширяют и с целью получения холода, по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, выпаривают.To solve this problem, a method is proposed for removing a fraction with a high nitrogen content from an initial fraction containing mainly nitrogen and hydrocarbons, which differs in that at least temporarily at least one partial stream of a compressed fraction with a high nitrogen content after the condensation carried out is expanded and evaporated to at least partially, preferably completely, to obtain a cold.
При этом фракцию с высоким содержанием азота предпочтительным образом сжимают до давления от 20 до 80 бар и после осуществленной конденсации расширяют до давления от 1 до 20 бар.In this case, the fraction with a high nitrogen content is preferably compressed to a pressure of from 20 to 80 bar and, after the condensation has been carried out, expanded to a pressure of from 1 to 20 bar.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением способа, по меньшей мере, временно, по меньшей мере, один частичный поток сжатой фракции с высоким содержанием азота после осуществленного охлаждения расширяют, вырабатывая холод, и с целью получения холода, по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, выпаривают.In accordance with one preferred embodiment of the method of the invention, the at least temporarily at least one partial stream of the high nitrogen compressed fraction is expanded after cooling, producing cold, and in order to obtain cold, at least partially preferably completely, evaporated.
В соответствии с изобретением описанный выше компрессор C теперь уже применяют неисключительно с описанной целью создания одного или, соответственно, нескольких возвратных потоков, а кроме этого используют для получения холода.In accordance with the invention, the compressor C described above is now used non-exclusively for the described purpose of creating one or, accordingly, several return flows, and in addition it is used to produce cold.
Получаемую в соответствии с изобретением холодопроизводительность предпочтительным образом используют для того, чтобы обеспечить возможность вывода полученных методом ректификации фракций в виде жидких продуктов.The refrigerating capacity obtained in accordance with the invention is preferably used in order to enable the withdrawal of fractions obtained in the form of liquid products by rectification.
Другие предпочтительные варианты осуществления предлагаемого изобретением способа для удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, которые являются предметами зависимых пунктов патента, отличаются тем, чтоOther preferred embodiments of the method of the invention for removing a high nitrogen fraction from an initial fraction containing mainly nitrogen and hydrocarbons, which are the subject of the dependent patent claims, are characterized in that
- еще не полностью выпаренную фракцию с высоким содержанием метана подводят к циркуляционной емкости, образующуюся исключительно в циркуляционной емкости жидкую долю фракции с высоким содержанием метана частично выпаривают и снова подводят к циркуляционной емкости, и полностью выпаренный головной продукт циркуляционной емкости перегревают,- the still not completely evaporated fraction with a high methane content is fed to the circulation tank, the liquid fraction of the high methane fraction formed exclusively in the circulation tank is partially evaporated and again fed to the circulation tank, and the completely evaporated head product of the circulation tank is overheated,
- содержание метана в полученной методом ректификации фракции с высоким содержанием азота составляет менее 1% об.,- the methane content in the fraction obtained with the rectification method with a high nitrogen content is less than 1% vol.,
- содержание азота в полученной методом ректификации фракции с высоким содержанием метана составляет менее 5% об.,- the nitrogen content in the obtained by rectification fraction with a high methane content is less than 5% vol.,
- когда происходит разделение методом ректификации исходной фракции в двух колоннах, состоящих из колонны предварительного разделения и низконапорной колонны, в верхней области колонны для предварительного разделения, предпочтительно над крайним верхним дном колонны для предварительного разделения, отводят фракцию с высоким содержанием гелия и расширяют в низконапорной колонне, предпочтительно в головной части низконапорной колонны.- when the initial fraction is separated by rectification in two columns consisting of a preliminary separation column and a low-pressure column, in the upper region of the preliminary separation column, preferably above the extreme upper bottom of the preliminary separation column, a fraction with a high helium content is withdrawn and expanded in a low-pressure column preferably in the head of the low-pressure column.
Предлагаемый изобретением способ удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, а также другие предпочтительные варианты его осуществления, которые являются предметом зависимых пунктов патента, ниже будут поясняться подробнее на примере осуществления, изображенном на фиг. 2.The method of the invention for removing a high nitrogen fraction from an initial fraction containing mainly nitrogen and hydrocarbons, as well as other preferred embodiments thereof, which are the subject of the dependent patent claims, will be explained in more detail below with reference to the embodiment shown in FIG. 2.
При описании или, соответственно, пояснении примера осуществления, изображенного на фиг.2, заявитель не будет подробно возвращаться к тем стадиям способа, которые уже пояснялись с помощью фиг.1.In the description or, respectively, explanation of the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the applicant will not return in detail to those stages of the method that have already been explained using FIG. 1.
В отличие от процесса, изображенного на фиг.1, процесс, изображенный на фиг.2, показывает, что, по меньшей мере временно, по трубопроводу 16 частичный поток сжатой фракции 9'' с высоким содержанием азота, которая была сконденсирована в теплообменнике E1, отводят, расширяют в клапане f и по трубопроводу 17 подводят к фракции с высоким содержанием азота в трубопроводе 4'. Вместе с ней расширенный частичный поток в теплообменнике E1 с целью получения холода, по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, выпаривают. После того как фракцию с высоким содержанием азота в компрессоре C сжимают предпочтительно до давления от 20 до 80 бар, в клапане f происходит предпочтительно расширение до давления от 1 до 20 бар.In contrast to the process depicted in FIG. 1, the process depicted in FIG. 2 shows that, at least temporarily, through a pipe 16, a partial stream of a
Кроме того, по трубопроводу 15, по меньшей мере временно, частичный поток сжатой фракции с высоким содержанием азота после осуществленного охлаждения в теплообменнике E1 может отводиться и расширяться, вырабатывая холод, в расширительной турбине X. Затем расширенный частичный поток по трубопроводу 15' также подводится к фракции с высоким содержанием азота в трубопроводе 4' и в теплообменнике E1 нагревается с целью получения холода. При этом варианте осуществления повышается дополнительная холодопроизводительность.In addition, through pipe 15, at least temporarily, a partial stream of the high nitrogen compressed fraction after cooling in the heat exchanger E1 can be diverted and expanded to produce cold in the expansion turbine X. Then, the expanded partial stream through pipe 15 'is also supplied to fractions with a high nitrogen content in the pipe 4 'and in the heat exchanger E1 is heated to obtain cold. With this embodiment, additional cooling capacity is increased.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления предлагаемого изобретением способа отведенный по трубопроводу 15 из теплообменника E1 частичный поток сжатой фракции с высоким содержанием азота может расширяться в расширительной турбине X до более высокого давления, и при отдельном прохождении через теплообменник E1 нагреваться и затем подводиться к промежуточной ступени компрессора C. Благодаря этому еще более улучшается эффективность получения холода.According to another preferred embodiment of the method according to the invention, the partial flow of the high nitrogen fraction compressed fraction withdrawn through the pipe 15 from the heat exchanger E1 can be expanded in the expansion turbine X to a higher pressure, and when separately passed through the heat exchanger E1, it is heated and then brought to the intermediate stage Compressor C. Thanks to this, the efficiency of producing cold is further improved.
Посредством предлагаемого изобретением процесса достигается то, что, по меньшей мере, один частичный поток фракции с высоким содержанием азота, отведенной по трубопроводу 5 из нижней части низконапорной колонны T2, может выводиться через трубопровод 20 и клапан h в жидком виде. Альтернативно или дополнительно частичный поток фракции с высоким содержанием азота может выводиться в жидком виде через трубопровод 18 и клапан g.By the process of the invention, it is achieved that at least one partial stream of a high nitrogen fraction withdrawn through
Альтернативно или дополнительно к отведению жидкой фракции с высоким содержанием метана по трубопроводу 20 отведенная из нижней части низконапорной колонны T2 жидкая фракция с высоким содержанием метана может также сначала переохлаждаться в теплообменнике E2 и выводиться через трубопровод 21 и клапан i.Alternatively or in addition to discharging the high methane content liquid fraction through line 20, the high methane content liquid fraction withdrawn from the lower part of the low pressure column T2 may also be first supercooled in the heat exchanger E2 and discharged through line 21 and valve i.
То же самое справедливо для выводимой по трубопроводу 18 жидкой фракции с высоким содержанием азота, которая также может сначала переохлаждаться в теплообменнике E2 и выводиться через трубопровод 22 и клапан k.The same is true for the high nitrogen liquid fraction discharged via line 18, which can also be first supercooled in heat exchanger E2 and discharged through line 22 and valve k.
Теперь нагрузка на компрессор C может равномерно распределяться, независимо от концентрации азота в исходной фракции, в любой момент времени. В частности, при растущем со временем содержании азота в исходной фракции затраты на компрессор не обесцениваются на длительный срок, а компрессор выполняет дополнительную, экономически полезную задачу комплексного производства LNG и/или LIN.Now the load on compressor C can be evenly distributed, regardless of the concentration of nitrogen in the initial fraction, at any time. In particular, when the nitrogen content in the initial fraction increases with time, the compressor costs are not depreciated for a long time, and the compressor performs an additional, economically useful task of complex production of LNG and / or LIN.
В случае низкого содержания азота в исходной фракции возможное производство LNG и/или LIN меньше, чем при высоком содержании азота. Поэтому установленная мощность компрессора выбирается в соответствии с оптимизированной гаммой продуктов на весь срок службы установки.In the case of a low nitrogen content in the starting fraction, the possible production of LNG and / or LIN is less than with a high nitrogen content. Therefore, the installed compressor power is selected in accordance with the optimized range of products for the entire service life of the installation.
В отличие от изображенного на фиг.1 процесса, процесс, изображенный на фиг.2, показывает, что еще не полностью выпаренную фракцию с высоким содержанием метана, которую отводят по трубопроводу 5' из теплообменника E2, подводят не непосредственно к теплообменнику E1, а к циркуляционной емкости D. Образующуюся исключительно в циркуляционной емкости D жидкую долю фракции с высоким содержанием метана, которую подводят к теплообменнику E1 по трубопроводу 6, в теплообменнике E1 частично выпаривают и затем по трубопроводу 6' снова подводят к циркуляционной емкости D. Отведенный по трубопроводу 7 в головной части циркуляционной емкости D полностью выпаренный головной продукт с высоким содержанием метана перегревают затем в теплообменнике E1, прежде чем он будет выведен из процесса по трубопроводу 7'.In contrast to the process depicted in FIG. 1, the process depicted in FIG. 2 shows that the still not fully evaporated fraction with a high methane content, which is taken off via a
Осуществление процесса фракции с высоким содержанием метана в теплообменнике E1 локально определяется благодаря тому, что путь разделяется на участок выпаривания и участок перегрева. Выпаривание фракции с высоким содержанием метана происходит теперь уже исключительно на участке теплообменника E1, который через трубопровод 6 соединен с нижней частью циркуляционной емкости D.The implementation of the fraction process with a high methane content in the heat exchanger E1 is locally determined due to the fact that the path is divided into the evaporation section and the overheating section. The evaporation of the fraction with a high methane content now occurs exclusively on the site of the heat exchanger E1, which is connected through the pipe 6 to the lower part of the circulation tank D.
Описанное осуществление процесса обеспечивает возможность надежного и стабильного выпаривания фракции (продукта) с высоким содержанием метана даже в изменяющихся рабочих условиях, таких как, например, изменение количества неочищенного газа, состава неочищенного газа, давления неочищенного газа, а также в случае колебаний регулирования. Эти обстоятельства, например, очень выраженно проявляются при добыче нефти с поддержанием напора посредством азота (EOR = Enhanced Oil Recovery), при которой содержание азота в попутном нефтяном газе по прошествии лет все более увеличивается.The described process implementation provides the possibility of reliable and stable evaporation of a fraction (product) with a high methane content even under changing operating conditions, such as, for example, a change in the amount of crude gas, the composition of the crude gas, the pressure of the crude gas, and also in the case of regulation fluctuations. These circumstances, for example, are very pronounced in oil production while maintaining pressure through nitrogen (EOR = Enhanced Oil Recovery), in which the nitrogen content in associated petroleum gas increases over the years.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления предлагаемого изобретением способа в верхней области колонны T1 для предварительного разделения, предпочтительно выше верхней тарелки колонны T1 для предварительного разделения, отводят фракцию 8 с высоким содержанием гелия и посредством клапана c расширяют в низконапорную колонну T2, предпочтительно в головную часть низконапорной колонны T2. Этот вариант осуществления предлагаемого изобретением способа при исходных фракциях с содержанием гелия обладает тем преимуществом, что инертный газ гелий может быть выведен, и воздействия производственных колебаний или изменений доли гелия в исходной фракции при обратной промывке в низконапорной колонне T2 гасятся и не приводят непосредственно к загрязнениям фракции (продукта) с высоким содержанием азота с повышенным содержанием метана.According to another preferred embodiment of the method according to the invention, in the upper region of the preliminary separation column T1, preferably above the upper plate of the preliminary separation column T1, a high helium fraction 8 is withdrawn and expanded via valve c to a low-pressure column T2, preferably to the head low pressure column T2. This embodiment of the method of the invention with the initial fractions containing helium has the advantage that the inert gas helium can be removed, and the effects of production fluctuations or changes in the fraction of helium in the initial fraction during backwashing in the low-pressure column T2 are quenched and do not directly lead to contaminants (product) high nitrogen with high methane content.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008056196A DE102008056196A1 (en) | 2008-11-06 | 2008-11-06 | Process for separating nitrogen |
DE102008056196.7 | 2008-11-06 | ||
PCT/EP2009/007879 WO2010051971A2 (en) | 2008-11-06 | 2009-11-03 | Method for removing nitrogen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011122689A RU2011122689A (en) | 2012-12-20 |
RU2514804C2 true RU2514804C2 (en) | 2014-05-10 |
Family
ID=42096380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011122689/06A RU2514804C2 (en) | 2008-11-06 | 2009-11-03 | Method of nitrogen removal |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20110209498A1 (en) |
EP (1) | EP2347206B1 (en) |
AU (1) | AU2009313087B2 (en) |
DE (1) | DE102008056196A1 (en) |
MX (1) | MX2011004358A (en) |
PL (1) | PL2347206T3 (en) |
RU (1) | RU2514804C2 (en) |
WO (1) | WO2010051971A2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3034428B1 (en) * | 2015-04-01 | 2020-01-10 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | HIGH-THROUGHPUT NATURAL GAS DEAZOTATION PROCESS |
FR3048074B1 (en) * | 2016-02-18 | 2019-06-07 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | METHOD FOR PREVENTING INSTANT EVAPORATION OF LIQUEFIED NATURAL GAS DURING TRANSPORT. |
US20230076428A1 (en) * | 2021-09-02 | 2023-03-09 | Air Products And Chemicals, Inc. | Integrated nitrogen rejection for liquefaction of natural gas |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3874184A (en) * | 1973-05-24 | 1975-04-01 | Phillips Petroleum Co | Removing nitrogen from and subsequently liquefying natural gas stream |
RU2085815C1 (en) * | 1991-10-23 | 1997-07-27 | Елф Акитэн Продюксьон | Method of removal of nitrogen from portion of liquefied mixture of hydrocarbons |
DE10215125A1 (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-16 | Linde Ag | Process for removing nitrogen from a hydrocarbon-rich fraction containing nitrogen comprises compressing a partial stream of a previously heated nitrogen-rich fraction, cooling, condensing, and mixing with a nitrogen-rich feed |
RU2224961C2 (en) * | 1998-10-22 | 2004-02-27 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Method for removal of volatile components from natural gas |
RU2296922C1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-04-10 | ООО Производственный кооператив Научно-производственная фирма "ЭКИП" | Method for producing pure methane |
RU2337130C2 (en) * | 2003-05-22 | 2008-10-27 | Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. | Nitrogen elimination from condensated natural gas |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5141544A (en) * | 1991-04-09 | 1992-08-25 | Butts Rayburn C | Nitrogen rejection unit |
GB2297825A (en) * | 1995-02-03 | 1996-08-14 | Air Prod & Chem | Process to remove nitrogen from natural gas |
GB2298034B (en) * | 1995-02-10 | 1998-06-24 | Air Prod & Chem | Dual column process to remove nitrogen from natural gas |
MY114649A (en) * | 1998-10-22 | 2002-11-30 | Exxon Production Research Co | A process for separating a multi-component pressurized feed stream using distillation |
GB0216537D0 (en) * | 2002-07-16 | 2002-08-28 | Boc Group Plc | Nitrogen rejection method and apparatus |
FR2891900B1 (en) * | 2005-10-10 | 2008-01-04 | Technip France Sa | METHOD FOR PROCESSING AN LNG CURRENT OBTAINED BY COOLING USING A FIRST REFRIGERATION CYCLE AND ASSOCIATED INSTALLATION |
-
2008
- 2008-11-06 DE DE102008056196A patent/DE102008056196A1/en not_active Withdrawn
-
2009
- 2009-11-03 MX MX2011004358A patent/MX2011004358A/en active IP Right Grant
- 2009-11-03 WO PCT/EP2009/007879 patent/WO2010051971A2/en active Application Filing
- 2009-11-03 EP EP09759662.1A patent/EP2347206B1/en active Active
- 2009-11-03 US US13/127,900 patent/US20110209498A1/en not_active Abandoned
- 2009-11-03 AU AU2009313087A patent/AU2009313087B2/en active Active
- 2009-11-03 PL PL09759662T patent/PL2347206T3/en unknown
- 2009-11-03 RU RU2011122689/06A patent/RU2514804C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3874184A (en) * | 1973-05-24 | 1975-04-01 | Phillips Petroleum Co | Removing nitrogen from and subsequently liquefying natural gas stream |
RU2085815C1 (en) * | 1991-10-23 | 1997-07-27 | Елф Акитэн Продюксьон | Method of removal of nitrogen from portion of liquefied mixture of hydrocarbons |
RU2224961C2 (en) * | 1998-10-22 | 2004-02-27 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Method for removal of volatile components from natural gas |
DE10215125A1 (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-16 | Linde Ag | Process for removing nitrogen from a hydrocarbon-rich fraction containing nitrogen comprises compressing a partial stream of a previously heated nitrogen-rich fraction, cooling, condensing, and mixing with a nitrogen-rich feed |
RU2337130C2 (en) * | 2003-05-22 | 2008-10-27 | Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. | Nitrogen elimination from condensated natural gas |
RU2296922C1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-04-10 | ООО Производственный кооператив Научно-производственная фирма "ЭКИП" | Method for producing pure methane |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011122689A (en) | 2012-12-20 |
AU2009313087A1 (en) | 2010-05-14 |
MX2011004358A (en) | 2011-05-23 |
EP2347206B1 (en) | 2015-09-09 |
WO2010051971A3 (en) | 2012-08-30 |
EP2347206A2 (en) | 2011-07-27 |
US20110209498A1 (en) | 2011-09-01 |
AU2009313087B2 (en) | 2015-12-10 |
PL2347206T3 (en) | 2016-02-29 |
WO2010051971A2 (en) | 2010-05-14 |
DE102008056196A1 (en) | 2010-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2224961C2 (en) | Method for removal of volatile components from natural gas | |
JP5710137B2 (en) | Nitrogen removal by isobaric open frozen natural gas liquid recovery | |
RU2491487C2 (en) | Method of natural gas liquefaction with better propane extraction | |
JP4452239B2 (en) | Hydrocarbon separation method and separation apparatus | |
JP5984192B2 (en) | Natural gas liquefaction process | |
RU2641778C2 (en) | Complex method for extraction of gas-condensate liquids and liquefaction of natural gas | |
RU2215952C2 (en) | Method of separation of pressurized initial multicomponent material flow by distillation | |
CA2256611C (en) | Removing carbon dioxide, ethane and heavier components from a natural gas | |
JP6923629B2 (en) | Generation of low-pressure liquid carbon dioxide from power generation systems and methods | |
US8752401B2 (en) | Method for producing a flow which is rich in methane and a cut which is rich in C2+ hydrocarbons from a flow of feed natural gas and an associated installation | |
NO158478B (en) | PROCEDURE FOR SEPARATING NITROGEN FROM NATURAL GAS. | |
US20040065113A1 (en) | Method for refrigerating liquefied gas and installation therefor | |
RU2362954C2 (en) | Treating of liquefied natural gas | |
KR102587173B1 (en) | Recovery method and related equipment for C2+ hydrocarbon stream from residual refinery gas | |
HU222696B1 (en) | Improved cascade refrigeration process for liquefaction of natural gas | |
EA011523B1 (en) | Ngl recovery methods and plant therefor | |
JP2002508054A (en) | Improved liquefaction of natural gas | |
US9222724B2 (en) | Natural gas liquefaction method with high-pressure fractionation | |
EA011919B1 (en) | Natural gas liquefaction | |
MX2008012829A (en) | Carbon dioxide purification method. | |
EA018269B1 (en) | Liquefied natural gas production | |
EA005990B1 (en) | Configurations and methods for improved ngl recovery | |
KR20040072614A (en) | Method and installation for fractionating gas derived from pyrolysis of hydrocarbons | |
US7309417B2 (en) | Treating of a crude containing natural gas | |
RU2514804C2 (en) | Method of nitrogen removal |