RU2537326C2 - Способ удаления азота - Google Patents

Способ удаления азота Download PDF

Info

Publication number
RU2537326C2
RU2537326C2 RU2011122643/06A RU2011122643A RU2537326C2 RU 2537326 C2 RU2537326 C2 RU 2537326C2 RU 2011122643/06 A RU2011122643/06 A RU 2011122643/06A RU 2011122643 A RU2011122643 A RU 2011122643A RU 2537326 C2 RU2537326 C2 RU 2537326C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fraction
column
content
low
pressure
Prior art date
Application number
RU2011122643/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011122643A (ru
Inventor
Хайнц БАУЭР
Райнер ЗАППЕР
Мартин ГВИННЕР
Георг ШОПФЕР
Original Assignee
Линде Акциенгезелльшафт
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 Линде Акциенгезелльшафт filed Critical Линде Акциенгезелльшафт
Publication of RU2011122643A publication Critical patent/RU2011122643A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2537326C2 publication Critical patent/RU2537326C2/ru

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
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being 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
    • 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
    • F25J2270/42—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)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу удаления фракции с высоким содержанием азота. Описан способ удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, при этом 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 по отношению к подлежащей охлаждению исходной фракции. В соответствии с изобретением еще жидкую или частично выпаренную фракцию с высоким содержанием метана подводят к циркуляционной емкости, образующуюся в циркуляционной емкости жидкую долю фракции с высоким содержанием метана предпочтительно при естественной циркуляции полностью выпаривают, и головной продукт циркуляционной емкости перегревают. Изобретение направлено на надежное и стабильное выпаривание фракции с высоким содержанием азота. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение касается способа удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, при этом 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 по отношению к подлежащей охлаждению исходной фракции.
Способ такого рода для удаления фракции с высоким содержанием азота из содержащей в основном азот и углеводороды исходной фракции будет поясняться ниже с помощью процесса, изображенного на фиг.1.
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.
Эта колонна T1 для предварительного разделения вместе с низконапорной колонной T2 образует две колонны T1/T2. Термическое соединение разделительных колонн T1 и T2 осуществляется через конденсатор-испаритель 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 подводят к низконапорной колонне T2 в верхней области.
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 при необходимости перегревают, прежде чем она будет отведена по трубопроводу 4'' и выпущена в атмосферу или при необходимости подведена к месту другого применения.
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.%. Фракцию с высоким содержанием метана посредством насоса P нагнетают до возможно наибольшего 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' ее 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''.
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 транспортируется смесь азот/углеводороды. Эксплуатация газовых турбин также возможна только до определенного содержания азота в горючем газе.
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.
Такого рода способы обходятся обычно без применения постороннего холода или вырабатывающих холод турбин. Поэтому необходима затратная интеграция тепла. Здесь следует выделить конденсатор-испаритель E3, который термически соединяет T1 с T2. Отведенный по трубопроводу 5 из низконапорной колонны T2 продукт нижней части затем при возможно наибольшем давлении, обычно от 5 до 15 бар, которое создается посредством насоса P, после нагревания в теплообменнике E2 выпаривают в теплообменнике E1 и перегревают. Наибольшее возможное давление вывода выпаренной и перегретой фракции с высоким содержанием метана (трубопровод 5'') на границе установки является признаком качества концепции способа.
Выпаривание вышеназванной жидкой фракции с высоким содержанием метана, отведенной из низконапорной колонны T2, оказывается затруднено тогда, когда условия процесса значительно изменяются. Обычно выпаривание и последующий перегрев фракции с высоким содержанием метана осуществляют в теплообменнике E1 непрерывного действия. Точная локализация точки росы этой фракции необходима для успешной интеграции тепла.
Если количество подлежащей выпариванию фракции с высоким содержанием метана изменяется, либо при смещении состава исходной фракции (характерный долговременный эффект) или, например, из-за колебаний производительности насоса P (характерный кратковременный эффект), тепловой режим в теплообменнике E1 нарушается. Место, в котором достигается точка росы фракции с высоким содержанием метана в теплообменнике E1, из-за этого смещается. Если описанные выше изменения происходят слишком быстро, то, с одной стороны, больше не может быть выдержана чистота фракции (фракций) продукта с высоким содержанием азота и/или с высоким содержанием метана в трубопроводах 4'' и 5'', а с другой стороны, теплообменник E1 из-за быстрых изменений температуры подвергается недопустимо высоким механическим напряжениям, которые могут привести к повреждению теплообменника E1.
Задачей настоящего изобретения является создание способа удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, который не обладает описанными выше недостатками.
Для решения этой задачи предлагается способ удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, который отличается тем, что еще жидкую или частично выпаренную фракцию с высоким содержанием метана подводят к циркуляционной емкости, только образующуюся в циркуляционной емкости жидкую долю фракции с высоким содержанием метана, по меньшей мере частично, выпаривают, снова подводят к циркуляционной емкости и полностью выпаренный головной продукт циркуляционной емкости перегревают.
Путем такого выпаривания профиль температуры теплообменника E1 геометрически фиксируют. Выпаривание фракции с высоким содержанием метана осуществляют контролируемо в нижней части теплообменника E1, в то время как в верхней части теплообменника E1 обеспечивают перегрев теперь уже чистого потока газа.
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, что
- выпаривание образующейся в циркуляционной емкости жидкой доли фракции с высоким содержанием метана происходит путем естественной циркуляции,
- 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 под крайним верхним дном колонны для предварительного разделения, отводят фракцию с высоким содержанием гелия и расширяют, поступая в низконапорную колонну, предпочтительно в головную часть низконапорной колонны,
- по меньшей мере временно частичный поток фракции с высоким содержанием азота сжимают, по меньшей мере, до давления колонны для предварительного разделения и/или низконапорной колонны и подводят к колонне для предварительного разделения и/или низконапорной колонне в виде возвратного потока,
- частичный поток отведенной из головной части колонны для предварительного разделения фракции с высоким содержанием азота, которая должна быть подведена к низконапорной колонне, выпаривают под давлением,
- содержание метана в полученной методом ректификации фракции с высоким содержанием азота составляет менее 1 об.% и
- содержание азота в полученной методом ректификации фракции с высоким содержанием метана составляет менее 5 об.%.
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 примерах осуществления, изображенных на фиг.2-4.
При описании или, соответственно, пояснении примеров осуществления, изображенных на фиг.2-4, заявитель не будет подробно возвращаться к тем стадиям способа, которые уже пояснялись с помощью фиг.1.
В отличие от процесса, изображенного на фиг.1, процесс, изображенный на фиг.2, показывает, что еще жидкая или не полностью выпаренная фракция с высоким содержанием метана, которую отводят по трубопроводу 5' из теплообменника E2, подводят не непосредственно к теплообменнику E1, а к циркуляционной емкости D. В соответствии с изобретением образующуюся 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'.
Осуществление процесса фракции с высоким содержанием метана в теплообменнике E1 в соответствии с изобретением 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.
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.
Оказалось, что описанный выше способ в соответствии с изобретением требует дополнительного потребления энергии только в небольшом размере. Это объясняется тем, что фракцию (продукт) с высоким содержанием метана теперь не выпаривают при прохождении, а после частичного выпаривания в теплообменнике E1 снова подводят к циркуляционной емкости D. Таким образом уменьшается содержание легко летучих компонентов, в частности азота, в кипящей смеси. При этом при имеющемся давлении область кипения фракции (продукта) с высоким содержанием метана смещается в направлении более высоких температур. Так как минимальные разности температур в теплообменнике E1 не могут быть меньше определенного значения, должны осуществляться или частичная конденсация исходной фракции при высоком давлении и/или выпаривание фракции (продукта) с высоким содержанием метана при низком давлении. И то и другое приводит к определенному повышению потребления энергии.
Однако повышенная эксплуатационная гибкость и улучшенная механическая жесткость преобладают над повышенными эксплуатационными затратами; это справедливо, в частности, при обозримо больших колебаниях рабочего режима.
Изображенный на фиг.3 вариант осуществления предлагаемого изобретением способа отличается от варианта осуществления, изображенного на фиг.2, тем, что в верхней области колонны T1 для предварительного разделения, предпочтительно под конденсатором E3 колонны T1 для предварительного разделения, отводится фракция 8 с высоким содержанием гелия и посредством клапана c расширяется, поступая 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.
Кроме того, на фиг.3 показан один из вариантов осуществления предлагаемого изобретением способа, который отличается тем, что 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 и/или низконапорной колонны T2. 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.
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, или по трубопроводу 13 непосредственно к фракции с высоким содержанием азота, отведенной по трубопроводу 4 в головной части низконапорной колонны T2. Благодаря такому способу рабочая область двух колонн T1/T2 может быть существенно расширена в отношении содержания азота в исходной фракции в сторону более низкого содержания азота. Посредством трубопровода 13 сжатый частичный поток фракции с высоким содержанием азота, может, таким образом, частично или полностью использоваться для снабжения холодом в теплообменнике E2, без непосредственного влияния на ректификацию в колоннах T1 и/или T2.
Изображенный на фиг.4 вариант осуществления предлагаемого изобретением способа отличается тем, что через трубопровод 14 частичный поток фракции с высоким содержанием азота, отведенной по трубопроводу 3 из головной части колонны T1 для предварительного разделения, которая должна быть подведена к низконапорной колонне T2, подводят к теплообменнику E2 и нагревают в нем, а также при необходимости частично выпаривают. Через трубопровод 14' этот частичный поток затем подводят к теплообменнику E1 и в нем предпочтительно полностью выпаривают, прежде чем этот частичный поток будет выведен из процесса по трубопроводу 14'' в виде другой фракции (продукта) с высоким содержанием азота.
Этот вариант осуществления предлагаемого изобретением способа предпочтителен, в частности, тогда, когда требуется частичное количество удаленной(ого) через трубопровод 14'' фракции (продукта) с высоким содержанием азота под высоким давлением, например, для снабжения установки или, соответственно, процесса инертным газом.

Claims (7)

1. Способ удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, при этом 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 по отношению к подлежащей охлаждению исходной фракции, отличающийся тем, что еще жидкую или частично выпаренную фракцию (5') с высоким содержанием метана подводят к циркуляционной емкости (D), только образующуюся в циркуляционной емкости (D) жидкую долю фракции (5') с высоким содержанием метана, по меньшей мере, частично выпаривают (E1), снова подводят к циркуляционной емкости (D), и полностью выпаренный головной продукт (7) циркуляционной емкости (D) перегревают (E1).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выпаривание образующейся в циркуляционной емкости (D) жидкой доли фракции (6) с высоким содержанием метана происходит при естественной циркуляции.
3. Способ по п.1 или 2, при котором происходит разделение методом ректификации исходной фракции в двух колоннах, состоящих из колонны предварительного разделения и низконапорной колонны, отличающийся тем, что 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 расширяют (c) в низконапорной колонне (T2), предпочтительно в головной части низконапорной колонны (T2).
4. Способ по п.1 или 2, при котором исходную фракцию разделяют методом ректификации в двух колоннах, состоящих из колонны предварительного разделения и низконапорной колонны, отличающийся тем, что, по меньшей мере, временно частичный поток фракции (9) с высоким содержанием азота сжимают, по меньшей мере, до давления колонны (T1) для предварительного разделения и/или низконапорной колонны (T2) и подводят (С) к колонне (T1) для предварительного разделения и/или низконапорной колонне (T2) в виде возвратного потока (10, 11, 12).
5. Способ по п.1 или 2, при котором исходную фракцию разделяют методом ректификации в двух колоннах, состоящих из колонны предварительного разделения и низконапорной колонны, отличающийся тем, что частичный поток (14, 14') фракции (3) с высоким содержанием азота, отведенной из головной части колонны (T1) для предварительного разделения, которая должна быть подведена к низконапорной колонне (T2), выпаривают (E1) под давлением.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержание метана в полученной методом ректификации (T1/T2) фракции (4-4'') с высоким содержанием азота составляет менее 1 об.%.
7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержание азота в полученной методом ректификации (T1/T2) фракции (5) с высоким содержанием метана составляет менее 5 об.%.
RU2011122643/06A 2008-11-06 2009-11-03 Способ удаления азота RU2537326C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008056191A DE102008056191A1 (de) 2008-11-06 2008-11-06 Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff
DE102008056191.6 2008-11-06
PCT/EP2009/007878 WO2010051970A2 (de) 2008-11-06 2009-11-03 Verfahren zum abtrennen von stickstoff

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011122643A RU2011122643A (ru) 2012-12-20
RU2537326C2 true RU2537326C2 (ru) 2015-01-10

Family

ID=42096379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011122643/06A RU2537326C2 (ru) 2008-11-06 2009-11-03 Способ удаления азота

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20110209499A1 (ru)
EP (1) EP2347205B1 (ru)
AU (1) AU2009313086B2 (ru)
DE (1) DE102008056191A1 (ru)
MX (1) MX2011004351A (ru)
PL (1) PL2347205T3 (ru)
RU (1) RU2537326C2 (ru)
WO (1) WO2010051970A2 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105806040A (zh) * 2016-04-28 2016-07-27 北京中科瑞奥能源科技股份有限公司 利用炭黑尾气制液化天然气的系统与方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (ru) * 1991-10-23 1997-07-27 Елф Акитэн Продюксьон Способ удаления азота из порции сжиженной смеси углеводородов
DE10215125A1 (de) * 2002-04-05 2003-10-16 Linde Ag Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus einer Stickstoff-enthaltenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415345A (en) * 1982-03-26 1983-11-15 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen from natural gas
US4455158A (en) * 1983-03-21 1984-06-19 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection process incorporating a serpentine heat exchanger
US4715874A (en) * 1986-09-08 1987-12-29 Erickson Donald C Retrofittable argon recovery improvement to air separation
GB2297825A (en) * 1995-02-03 1996-08-14 Air Prod & Chem Process to remove nitrogen from natural gas
US5901578A (en) * 1998-05-18 1999-05-11 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with integral product boiler
GB0216537D0 (en) * 2002-07-16 2002-08-28 Boc Group Plc Nitrogen rejection method and apparatus
US6978638B2 (en) * 2003-05-22 2005-12-27 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from condensed natural gas
GB2455462B (en) * 2009-03-25 2010-01-06 Costain Oil Gas & Process Ltd Process and apparatus for separation of hydrocarbons and nitrogen
US8042357B2 (en) * 2009-04-23 2011-10-25 Praxair Technology, Inc. Hydrogen liquefaction method and liquefier

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (ru) * 1991-10-23 1997-07-27 Елф Акитэн Продюксьон Способ удаления азота из порции сжиженной смеси углеводородов
DE10215125A1 (de) * 2002-04-05 2003-10-16 Linde Ag Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus einer Stickstoff-enthaltenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion

Also Published As

Publication number Publication date
EP2347205B1 (de) 2016-07-20
AU2009313086A9 (en) 2015-12-03
EP2347205A2 (de) 2011-07-27
AU2009313086B2 (en) 2015-12-03
WO2010051970A2 (de) 2010-05-14
RU2011122643A (ru) 2012-12-20
MX2011004351A (es) 2011-05-23
PL2347205T3 (pl) 2017-08-31
US20110209499A1 (en) 2011-09-01
AU2009313086A1 (en) 2010-05-14
DE102008056191A1 (de) 2010-05-12
WO2010051970A3 (de) 2012-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2524312C2 (ru) Способ удаления азота
CN102933273B (zh) 碳氢化合物气体处理
KR100891907B1 (ko) 액화 천연 가스의 생산에서의 통합 ｎｇｌ 회수
US3393527A (en) Method of fractionating natural gas to remove heavy hydrocarbons therefrom
TWI541481B (zh) 烴氣處理方法及設備
JP6591983B2 (ja) 炭化水素ガス処理
RU2495342C2 (ru) Способ сжижения газа с фракционированием при высоком давлении
KR20010082235A (ko) 증류를 사용한 다중-성분 압축 공급 스트림의 분리방법
SA110310706B1 (ar) معالجة غازهيدروكربونى
KR20030094271A (ko) 고압 흡수기 칼럼을 사용한 극저온 공정
NO314960B1 (no) Fremgangsmåte for kondensering av en flerkomponent naturgasström inneholdende minst en frysbar komponent
FI77222B (fi) Foerfarande och anordning foer aotervinning av de tyngsta kolvaetena fraon en gasblandning.
US11112187B2 (en) Natural gas liquid fractionation plant waste heat conversion to simultaneous power and cooling capacities using modified Goswami system
RU2738815C2 (ru) Переработка углеводородного газа
NO310163B1 (no) Fremgangsmåte og apparat for kondensering av hydrogen
RU2514804C2 (ru) Способ удаления азота
RU2537326C2 (ru) Способ удаления азота
KR101714102B1 (ko) 탄화수소 가스 처리방법
US6931889B1 (en) Cryogenic process for increased recovery of hydrogen
US20090293537A1 (en) NGL Extraction From Natural Gas
CA3097220C (en) Lights removal from carbon dioxide
CN105723173A (zh) 二氧化碳的纯化
US20240067590A1 (en) Reflux arrangement for distillation columns
US10274252B2 (en) Purge to intermediate pressure in cryogenic distillation
RU2575457C2 (ru) Переработка углеводородного газа