RU2568215C1 - Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси - Google Patents

Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси Download PDF

Info

Publication number
RU2568215C1
RU2568215C1 RU2014140948/05A RU2014140948A RU2568215C1 RU 2568215 C1 RU2568215 C1 RU 2568215C1 RU 2014140948/05 A RU2014140948/05 A RU 2014140948/05A RU 2014140948 A RU2014140948 A RU 2014140948A RU 2568215 C1 RU2568215 C1 RU 2568215C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
mixture
components
enriched
column
Prior art date
Application number
RU2014140948/05A
Other languages
English (en)
Inventor
Лев Аркадьевич Багиров
Леонард Макарович Дмитриев
Владимир Исаакович Фейгин
Салават Зайнетдинович Имаев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭНГО Инжиниринг"
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 Общество с ограниченной ответственностью "ЭНГО Инжиниринг" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭНГО Инжиниринг"
Priority to RU2014140948/05A priority Critical patent/RU2568215C1/ru
Priority to BR112017007264-5A priority patent/BR112017007264B1/pt
Priority to MYPI2017000517A priority patent/MY179523A/en
Priority to PCT/RU2015/000581 priority patent/WO2016056946A1/ru
Priority to CN201580066928.2A priority patent/CN107003066B/zh
Application granted granted Critical
Publication of RU2568215C1 publication Critical patent/RU2568215C1/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
    • F25J3/0242—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 3 carbon atoms 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
    • F25J3/0266—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 carbon dioxide
    • 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
    • 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
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a 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
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/90—Details relating to column internals, e.g. structured packing, gas or liquid distribution
    • F25J2200/94—Details relating to the withdrawal point
    • 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/10—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using combined expansion and separation, e.g. in a vortex tube, "Ranque tube" or a "cyclonic fluid separator", i.e. combination of an isentropic nozzle and a cyclonic separator; Centrifugal separation
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with the feed stream
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • 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
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/40—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval
    • 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
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • 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
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • 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
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Abstract

Изобретение относится к технологии переработки углеводородсодержащих газовых смесей, а именно к низкотемпературной сепарации компонентов газа, и может быть использовано для переработки попутного или природного газа. Способ включает следующие этапы: a) дегидратацию смеси, b) охлаждение смеси, c) прокачку смеси через первую ректификационную колонну (7) с получением первого потока (105), обогащенного углеводородами, и второго потока (106), содержащего растворенные в CO2 углеводороды, d) подачу компонентов первого потока (105) на сепарацию во вращающемся газовом потоке в сопле с разделением компонентов на третий поток (107), обедненный компонентами тяжелее метана, и четвертый поток (108), обогащенный этими компонентами, e) нагрев третьего потока (107), f) использование одной части третьего потока (107) в качестве выходного газа (114), g) охлаждение другой части (115) третьего потока (107) и ее смешивание с первым потоком (105) и направление полученной смеси (117) на этап (d), h) подачу второго потока (108) и четвертого потока (108) во вторую ректификационную колонну (12) с выделением пятого потока (109), обогащенного С3+ углеводородами, шестого потока (ПО), обогащенного CO2, и седьмого потока (111), обогащенного метаном, i) смешивание седьмого потока (111) с исходной газовой смесью (101) и направление компонентов на этап (a). Технический результат - снижение потерь целевых компонентов и повышение экономичности способа. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к технологии переработки углеводородсодержащих газовых смесей, а именно к низкотемпературной сепарации компонентов газа, и может быть использовано для переработки попутного или природного газа. Особый интерес предлагаемое изобретение представляет для решения задач, связанных с извлечением кислых газов (CO2 и H2S) из природных газов.
Из уровня техники известен способ разделения смеси углеводородных газов, включающий охлаждение смеси, расширение смеси или ее части, частичную конденсацию смеси при ее расширении, разделение смеси или ее части в ректификационной колонне с получением продуктов в жидкой и газовой фазе. Процесс расширения смеси проводят, пропуская смесь через сопловой канал, причем в сопловом канале и/или на входе в сопловой канал поток смеси закручивают, на выходе из соплового канала или его части поток смеси разделяют по крайней мере на два потока, один из которых обогащен компонентами тяжелее метана, а другой обеднен этими компонентами. Обогащенный поток частью или полностью направляют в ректификационную колонну, а газофазные продукты, полученные в ректификационной колонне, частично или полностью направляют в смесь до ее расширения (см. патент РФ №2272973).
Из уровня техники известен способ разделения смеси газов, включающий охлаждение смеси, расширение продуктов, получаемых из смеси, прокачку по крайней мере части продуктов через ректификационную колонну, расширение смеси в закрученном потоке в сопле с разделением потока на поток, обогащенный компонентами тяжелее метана, и поток, обедненный этими компонентами, нагрев обедненного потока за счет охлаждения продуктов, получаемых из смеси. При этом нагретый обедненный газовый поток сжимают в компрессоре, охлаждают в аппарате воздушного охлаждения, часть полученного газового продукта используют в качестве выходного продукта, другую часть дополнительно охлаждают, расширяют, продукты расширения направляют в колонну и/или смешивают с газофазными продуктами, поступающими из колонны в сопло (см. патент РФ №2514859).
Недостатком известных способов является то, что в случае их применения для извлечения в углекислого газа (CO2) после сепарации в сопле поток, обогащенный компонентами тяжелее метана, все еще содержит большое количество углеводородов, растворенных в CO2, которые утилизируются посредством закачки в пласт.
Основной задачей изобретения является обеспечение дополнительного извлечения целевых компонентов (углеводородов) из исходной газовой смеси.
Технический результат изобретения заключается в снижении потерь целевых компонентов и увеличении экономичности способа.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявленный способ включает следующие этапы:
a) дегидратацию смеси,
b) охлаждение смеси,
c) прокачку смеси через первую ректификационную колонну с получением первого потока, обогащенного углеводородами, и второго потока, содержащего растворенные в CO2 углеводороды,
d) сепарацию компонентов первого потока при их вращении и одновременном расширении в сопле с получением третьего потока, обедненного компонентами тяжелее метана, и четвертого потока, обогащенного этими компонентами,
e) нагрев третьего потока,
f) использование одной части третьего потока в качестве выходного газа,
g) охлаждение другой части третьего потока, ее смешивание с первым потоком и направление полученной смеси на этап (d),
h) подачу второго потока и четвертого потока во вторую ректификационную колонну с выделением пятого потока, обогащенного С3+ углеводородами, шестого потока, обогащенного CO2, и седьмого потока, обогащенного метаном,
i) смешивание седьмого потока с исходной газовой смесью и направление компонентов на этап (a).
Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что:
- смесь перед этапом (d) разделяют на поток, обогащенный CO2, и поток, обедненный CO2, при этом обедненный CO2 поток подают на сепарацию этапа (d), а обогащенный CO2 поток возвращают в первую колонну;
- часть жидкой фракции из первой ректификационной колонны нагревают с помощью теплообменников, используемых для охлаждения исходной газовой смеси, и возвращают в первую колонну;
- часть жидкой фракции из второй ректификационной колонны нагревают с помощью теплообменников, используемых для охлаждения исходной газовой смеси, и возвращают во вторую колонну;
- шестой поток, обогащенный С02, нагревают с помощью теплообменников, используемых для охлаждения исходной газовой смеси, и утилизируют;
- нагрев третьего потока на этапе (е) и охлаждение части третьего потока на этапе (g) осуществляют в одном теплообменнике;
- на этапе (b) исходную смесь охлаждают до температуры менее -40°C.
Основное отличие заявленного изобретения от аналога заключается в том, что в нем использована вторая ректификационная колонна, в которую поступает жидкая фракция из первой колонны и газожидкостный поток из соплового сепаратора. Вторая колонна позволяет дополнительно извлечь растворенные в CO2 углеводороды, а также выделить отдельную фракцию С3+ (пропан и выше). Таким образом, заявленный способ позволяет увеличить степень очистки газовой смеси и степень извлечения целевых компонентов, а также получить дополнительный товарный продукт - широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ), что обеспечивает экономичность способа.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема реализации способа, а на фиг. 2, 3 показаны параметры потоков, получаемых согласно примеру реализации способа.
Схема включает следующие элементы:
1 - первый компрессор
2 - блок дегидратации
3 - первый теплообменник
4 - охладитель
5 - второй теплообменник
6 - клапан
7 - первая ректификационная колонна
8 - смеситель
9 - сепаратор
10 - клапан
11 - сопловой сепаратор
12 - вторая ректификационная колонна
13 - третий теплообменник
14 - второй компрессор
15 - третий компрессор
16 - насос
17 - насос
18 - нагреватель (рибойлер).
При этом потоки компонентов перерабатываемой газовой смеси обозначены на схеме следующими позициями:
101 - исходный газ (газовая смесь)
102 - газовая смесь после дегидратации
103 - охлажденная газовая смесь
104 - охлажденная газовая смесь после расширения
105 - первый поток, обогащенный углеводородами, полученный в ректификационной колонне 7
106 - второй поток, содержащий растворенные в СО2 углеводороды, полученный в ректификационной колонне 7
107 - третий поток, обедненный компонентами тяжелее метана в сопловом сепараторе
108 - четвертый поток, обогащенный компонентами тяжелее метана в сопловом сепараторе
109 - пятый поток С3+ углеводородов после второй ректификационной колонны (12)
110 - шестой поток, обогащенный СО2, после второй ректификационной колонны (12)
111 - седьмой поток, обогащенный метаном, после второй ректификационной колонны (12)
112 - возвратный поток, обогащенный углеводородами
113 - нагретый третий поток
114 - выходной газ
115 - возвратный обогащенный углеводородами поток, подаваемый в сопловой сепаратор после разделения третьего потока
116 - охлажденный возвратный поток
117 - смесь первого потока и охлажденного возвратного потока
118 - поток, подаваемый на 3S сепарацию в сопловой сепаратор
119 - возвратный поток, подаваемый в первую ректификационную колонну
120 - поток, выделяемый из первой колонны
121 - нагретый поток, возвращаемый в первую колонну
122 - выходной поток, обогащенный CO2.
Способ реализуется следующим образом.
Исходная газовая смесь (101) (например, природный газ) перекачивается посредством компрессора (1) и подвергается дегидратации в блоке (2). Затем полученная смесь (102) охлаждается последовательно в первом теплообменнике (3), охладителе (4) и во втором теплообменнике (5). Полученный поток (ЮЗ), имеющий температуру менее -40°C, предпочтительно около -49°C, проходит клапан (6) и расширяется, приобретая температуру около -62°C. Охлажденный поток (104) подается в первую ректификационную колонну (7), в которой получают первый поток (105), обогащенный углеводородами, и второй жидкофазный поток (106), содержащий растворенные в CO2 углеводороды. Для дополнительного нагрева нижней части колонны часть жидкости (120) из нее перекачивается с помощью насоса через теплообменники (3) и (5), и полученный нагретый поток (121) возвращается в первую колонну (7).
Компоненты первого потока (105), проходя через смеситель (8) и сепаратор (9) (их работа будет описана ниже), подаются в сопловой сепаратор (11) (3S сепаратор), в сопле которого во вращающемся газожидкостном потоке происходит разделение компонентов первого потока (105), содержащихся в потоке (118), на третий поток (107), обедненный компонентами тяжелее метана (обогащенный метаном), и четвертый поток (108), обогащенный этими компонентами. Конструктивная реализация и принцип работы соплового (3S) сепаратора подробно раскрыта, например, в патенте РФ №2167374.
Третий поток (107), содержащий около 95% метана, проходит через третий (13) и первый (3) теплообменники, нагревается с получением потока (113) и, проходя второй компрессор (14), разделяется на две части. Одна часть (114) (около 70%) используется в качестве выходного газа, а другая часть (115) охлаждается в третьем теплообменнике (13), при этом указанный охлажденный поток (116) подается в смеситель (8), где производят смешивание с первым потоком (105). Возврат части (116) третьего потока используется для охлаждения газовой смеси. Полученная смесь (117) подается в дополнительный сепаратор (9) (например, циклонного или сеточного типа), где разделяется на поток (119), обогащенный СО2, и поток (118), обеденный этим компонентом. Поток (118) направляют в сопловой сепаратор (11) (см. выше), а поток (119) возвращают в верхнюю часть первой колонны (7).
Четвертый поток (108), обогащенный компонентами тяжелее метана, и второй жидкофазный поток (106), содержащий растворенные в СО2 углеводороды, направляют во вторую ректификационную колонну (12).
После прохождения потоками (108) и (106) второй колонны (12) из ее нижней части выделяют пятый поток (109), обогащенный С3+ углеводородами (пропан и выше), и шестой поток (110), обогащенный CO2. Поток (109) является товарным продуктом (ШФЛУ). Для его получения жидкость, отбираемую из второй колонны, нагревают в рибойлере (18). Часть жидкости возвращают в колонну, а другую часть используют как выходной продукт ШФЛУ (поток 109). Шестой поток (110) пропускают через второй (5) и первый (3) теплообменники с получением выходного потока (122), обогащенного СО2.
Из верхней части колонны (12) получают седьмой поток (111), обогащенный метаном и содержащий также этан. Седьмой поток (111) охлаждают в теплообменниках (5) и (3) и направляют в начало процесса на этап дегидратации, смешивая возвратный поток (112) с исходной газовой смесью (101).
Для дополнительного нагрева нижней части колонны (12) часть жидкости перекачивается с помощью насоса (16) через теплообменники (5) и (3), полученный нагретый поток возвращается во вторую колонну.
Пример реализации способа.
Способ осуществляли согласно схеме, описанной выше.
Параметры потоков, обозначенных на фиг. 1, приведены на фиг. 2, 3.
В результате способа получали товарный газ (114), содержащий 94,6% метана, а также товарный продукт ШФЛУ (109), содержащий 26,9% этана, 37,2% пропана, 8% изобутана, 15% н-бутана, 3,2% изопентана и 3,7% н-пентана. При этом выходной поток (122), обогащенный CO2 и являющийся утилизируемым газом, содержал всего 1,1% метана.
При использовании аналога утилизируемый газ содержит около 3,4% метана, а также легкие С3+ углеводороды.
Таким образом, заявленный способ позволяет снизить потери целевых компонентов по сравнению с аналогом. Кроме того, приведенная схема процесса позволяет осуществлять процесс с высокой производительностью и эффективной рекуперацией тепла, что повышает экономичность способа.

Claims (7)

1. Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси (101), включающий следующие этапы:
a) дегидратацию смеси (101),
b) охлаждение смеси,
c) прокачку смеси через первую ректификационную колонну (7) с получением первого потока (105), обогащенного углеводородами, и второго потока (106), содержащего растворенные в CO2 углеводороды,
d) сепарацию компонентов первого потока (105) при их вращении и одновременном расширении в сопле с получением третьего потока (107), обедненного компонентами тяжелее метана, и четвертого потока (108), обогащенного этими компонентами,
e) нагрев третьего потока (107),
f) использование одной части третьего потока (107) в качестве выходного газа (114),
g) охлаждение другой части (115) третьего потока (107), ее смешивание с первым потоком (105) и направление по крайней мере части полученной смеси (117) на этап (d),
h) подачу второго потока (106) и четвертого потока (108) во вторую ректификационную колонну (12) с выделением пятого потока (109), обогащенного С3+ углеводородами, шестого потока (110), обогащенного CO2, и седьмого потока (111), обогащенного метаном,
i) смешивание седьмого потока (111) с исходной газовой смесью (101) и направление компонентов на этап (а).
2. Способ по п. 1, в котором смесь (117) перед этапом (d) разделяют на поток (119), обогащенный CO2, и поток (118), обедненный CO2, при этом поток (118) подают на сепарацию этапа (d), а поток (119) возвращают в первую колонну (7).
3. Способ по п. 1, в котором часть жидкой фракции (120) из первой ректификационной колонны (7) нагревают с помощью теплообменников (5, 3), используемых для охлаждения исходной газовой смеси (101), и возвращают в первую колонну (7).
4. Способ по п. 1, в котором часть жидкой фракции из второй ректификационной колонны (12) нагревают с помощью теплообменников (5, 3), используемых для охлаждения исходной газовой смеси (101), и возвращают во вторую колонну (12).
5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором шестой поток (110), обогащенный CO2, нагревают с помощью теплообменников (5, 3), используемых для охлаждения исходной газовой смеси (101), и утилизируют.
6. Способ по любому из пп. 1-4, в котором нагрев третьего потока (107) на этапе (е) и охлаждение части третьего потока (107) на этапе (g) осуществляют в одном теплообменнике (13).
7. Способ по любому из пп. 1-4, в котором на этапе (b) исходную смесь охлаждают до температуры менее -40°C.
RU2014140948/05A 2014-10-10 2014-10-10 Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси RU2568215C1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014140948/05A RU2568215C1 (ru) 2014-10-10 2014-10-10 Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси
BR112017007264-5A BR112017007264B1 (pt) 2014-10-10 2015-09-16 Método para separação de uma mistura gasosa que contém hidrocarbonetos
MYPI2017000517A MY179523A (en) 2014-10-10 2015-09-16 Method of separation of hydrocarbon-containing gaseous mixture
PCT/RU2015/000581 WO2016056946A1 (ru) 2014-10-10 2015-09-16 Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси
CN201580066928.2A CN107003066B (zh) 2014-10-10 2015-09-16 分离含烃气态混合物的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014140948/05A RU2568215C1 (ru) 2014-10-10 2014-10-10 Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2568215C1 true RU2568215C1 (ru) 2015-11-10

Family

ID=54537370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014140948/05A RU2568215C1 (ru) 2014-10-10 2014-10-10 Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси

Country Status (5)

Country Link
CN (1) CN107003066B (ru)
BR (1) BR112017007264B1 (ru)
MY (1) MY179523A (ru)
RU (1) RU2568215C1 (ru)
WO (1) WO2016056946A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3339277A1 (de) * 2016-12-22 2018-06-27 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und anlage zur herstellung eines olefins
CN108800753B (zh) * 2018-06-05 2022-05-24 北京恒泰洁能科技有限公司 甲醇制烯烃甲烷尾气制取天然气和氢气的方法
US11835183B1 (en) 2023-02-01 2023-12-05 Flowserve Management Company Booster-ejector system for capturing and recycling leakage fluids

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5449440A (en) * 1992-11-20 1995-09-12 Snamprogetti S.P.A. Process for separating alcohols from mixtures of alcohols, water and other compounds
RU2159223C2 (ru) * 1994-12-21 2000-11-20 Аджип Петроли С.П.А. Способ получения трех отдельных потоков метанола и этанола, н-пропанола и изобутанола

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675035A (en) * 1986-02-24 1987-06-23 Apffel Fred P Carbon dioxide absorption methanol process
RU2167374C1 (ru) 2000-01-13 2001-05-20 Алферов Вадим Иванович Устройство для сжижения газа
WO2006089948A1 (en) * 2005-02-24 2006-08-31 Twister B.V. Method and system for cooling a natural gas stream and separating the cooled stream into various fractions
FR2959512B1 (fr) * 2010-04-29 2012-06-29 Total Sa Procede de traitement d'un gaz naturel contenant du dioxyde de carbone
RU2514859C2 (ru) * 2012-02-10 2014-05-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" Способ разделения смеси газов

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5449440A (en) * 1992-11-20 1995-09-12 Snamprogetti S.P.A. Process for separating alcohols from mixtures of alcohols, water and other compounds
RU2109003C1 (ru) * 1992-11-20 1998-04-20 Снампрогетти С.П.А. Способ получения потоков метанола, этанола, н-пропанола и изобутанола для использования, в основном, в получении высокооктановых продуктов, из смесей, содержащих упомянутые спирты, воду и другие низко- и высококипящие соединения
RU2159223C2 (ru) * 1994-12-21 2000-11-20 Аджип Петроли С.П.А. Способ получения трех отдельных потоков метанола и этанола, н-пропанола и изобутанола

Also Published As

Publication number Publication date
MY179523A (en) 2020-11-10
BR112017007264A2 (pt) 2018-01-16
WO2016056946A1 (ru) 2016-04-14
CN107003066B (zh) 2019-07-19
BR112017007264B1 (pt) 2022-07-05
CN107003066A (zh) 2017-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2491487C2 (ru) Способ сжижения природного газа с улучшенным извлечением пропана
RU2549905C2 (ru) Способ обработки природного газа, содержащего диоксид углерода
RU2014109013A (ru) Установка для сжижения природного газа с этилен-независимой системой извлечения тяжелых фракций
US3213631A (en) Separated from a gas mixture on a refrigeration medium
EA011604B1 (ru) Способ извлечения диоксида углерода из газа
RU2668053C2 (ru) Комбинированная сепарация высококипящих и низкокипящих компонентов из природного газа
CN1813046A (zh) 同时生产可液化天然气和天然气液体的馏分的方法和装置
RU2568215C1 (ru) Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси
JPH10180028A (ja) ガスを冷却および溶媒との接触により処理する方法と装置
RU2286377C1 (ru) Способ низкотемпературного разделения углеводородного газа
US20170363351A1 (en) Method and apparatus for separating a feed gas containing at least 20 mol % of co2 and at least 20 mol % of methane, by partial condensation and/or by distillation
RU2020109522A (ru) Способы холодоснабжения в установках для извлечения газоконденсатных жидкостей
AU2014265950B2 (en) Methods for separating hydrocarbon gases
RU2688533C1 (ru) Установка нтдр для комплексной подготовки газа и получения спг и способ ее работы
RU93513U1 (ru) Установка низкотемпературной сепарации газовых или газожидкостных смесей (варианты)
EA201400841A1 (ru) Способ разделения смеси газов
RU2617152C2 (ru) Способ стабилизации газового конденсата
EA023957B1 (ru) Переработка углеводородного газа
RU2617153C2 (ru) Способ промысловой подготовки газа
RU2272972C2 (ru) Способ низкотемпературного разделения попутных нефтяных газов (варианты)
RU2005105044A (ru) Способ сжижения богатого углеводородами потока с одновременным извлечением с3/с4 -богатой фракции
RU2225971C1 (ru) Способ разделения попутного нефтяного газа
SU1645796A1 (ru) Способ одновременного получени гели , этана и более т желых углеводородов
RU49609U1 (ru) Установка низкотемпературного разделения углеводородного газа
RU20785U1 (ru) Установка фракционирования газообразных и жидких потоков углеводородов