RU2575337C2 - Способ отделения азота из природного газа - Google Patents
Способ отделения азота из природного газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575337C2 RU2575337C2 RU2011135238/05A RU2011135238A RU2575337C2 RU 2575337 C2 RU2575337 C2 RU 2575337C2 RU 2011135238/05 A RU2011135238/05 A RU 2011135238/05A RU 2011135238 A RU2011135238 A RU 2011135238A RU 2575337 C2 RU2575337 C2 RU 2575337C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fraction
- nitrogen
- separation column
- hydrocarbons
- column
- Prior art date
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 62
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 37
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 18
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims 1
- 206010018987 Haemorrhage Diseases 0.000 abstract 1
- 230000000740 bleeding Effects 0.000 abstract 1
- 231100000319 bleeding Toxicity 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic Effects 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способу разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно природного газа. Способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов (1, 1') включает разделение загрузочной фракции (1, 1') путем ректификации (Т1, Т2) на обогащенную азотом фракцию (5) и на фракцию, обедненную азотом, с высоким содержанием углеводородов (10), причем ректификационное разделение осуществляют в ректификационной колонне, состоящей из предварительной разделительной колонны (Т1) и главной разделительной колонны (Т2), при этом из отобранной из предварительной разделительной колонны (Т1) и подведенной в главную разделительную колонну (Т2) фракции (7, 7', 7”) на главной разделительной колонне (Т2) выше места или мест загрузки отбирают жидкую фракцию (6) и как возврат подают на предварительную разделительную колонну (Т1). При этом место отбора и/или объем используемой как возврат для предварительной разделительной колонны (Т1) жидкой фракции (6) выбирают таким образом, что отобранная из куба главной разделительной колонны (Т2) обедненная азотом фракция с высоким содержанием углеводородов (10) содержит долю высших углеводородов в количестве менее 1 части на млн. Изобретение позволяет разделить азотсодержащую загрузочную фракцию, а также удалить высшие углеводороды из кубового продукта главной разделительной колонны без закупорки. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способу разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно природного газа, при этом загрузочную фракцию разделяют путем ректификации на обогащенную азотом фракцию и обедненную азотом фракцию с высоким содержанием углеводородов и ректификационное разделение осуществляют в ректификационной колонне, состоящей из предварительной разделительной колонны и главной разделительной колонны.
Из уровня техники известны типовые способы сжижения природного газа, посредством которых осуществляется криогенное отделение азота и которые на этом основании включают так называемое Nitrogen Rejection Unit (устройство для отвода азота). Криогенное отделение азота из газовых фракций с высоким содержанием углеводородов, например природного газа или из остаточного газа в процессе сжижения природного газа, осуществляется сообразно природе при очень низких температурах, так как ректификация ключевых компонентов азота и метана должна осуществляться, по меньшей мере частично, ниже критической температуры азота (-147ºC).
Чтобы обеспечить бесперебойный режим работы, все подверженные опасности заморозки компоненты азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов должны быть удалены от контакта с низкотемпературными деталями установки, в том числе от дефлегматора предусматриваемой ректификационной колонны. К этим компонентам относятся кроме воды и двуокиси углерода высшие углеводороды, начиная от бутана, так как их точки замерзания находятся выше критической температуры азота.
При этом вода удаляется обычно посредством адсорбера с неподвижным слоем. Двуокись углерода при соответствующей реализации способа может быть допустима с содержанием в загрузочной фракции примерно 2% от объема, или ее удаляют аминной промывкой.
Из патента США 5257505 известен так называемый одноколонный способ, в котором разделение азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов осуществляется в единственной ректификационной колонне. Одноколонные способы, в частности, при низких концентрациях азота ниже порядка 30 мол.% в загрузочной фракции экономически привлекательны ввиду сравнительно низких инвестиционных затрат. В описанной в патенте США 5257505 реализации способа на верхней части ректификационной колонны отводят богатая азотом фракция. Высокоуглеводородистый кубовый продукт ректификационной колонны после понижения давления - оно составляет обычно от 1,5 до 5 бар - частично используется в качестве охладителя для дефлегматора ректификационной колонны. При происходящем в дефлегматоре ректификационной колонны испарении охладителя высшие углеводороды (начиная от бутана) могут привести к закупорке (Verlegung) вследствие образования твердой фазы.
Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы создать способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов, который устраняет вышеназванные недостатки и, в частности, закупорку вследствие образования твердой фазы, а также вытекающее из этого ухудшение режима работы ректификационной колонны или ее дефлегматора.
Для решения этой задачи предлагается способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов, который отличается тем, что из отобранной из предварительной разделительной колонны и подведенной в главную разделительную колонну фракции на главной разделительной колонне выше места или мест загрузки отбирают жидкую фракцию и как возврат подают на предварительную разделительную колонну.
Таким образом, согласно изобретению как возврат для предварительной разделительной колонны используют жидкую фракцию из главной разделительной колонны, которую отбирают на ней выше места или мест загрузки из отобранной из предварительной разделительной колонны и подведенной на главную разделительную колонну фракции. В этом месте отбора главной разделительной колонны содержание высших углеводородов - под ними понимаются углеводороды, начиная от бутана - сравнительно низкое и обычно составляет меньше 1 части на млн. Посредством этого обратного потока в предварительной разделительной колонне могут быть удалены высшие углеводороды из загрузочной фракции до диапазонов концентрации менее 1 части на млн. Соответственно, низкой является концентрация высших углеводородов в головном продукте предварительной разделительной колонны, который подается на главную разделительную колонну. Следовательно, кубовый продукт предварительной разделительной колонны содержит основную часть, предпочтительно, по меньшей мере, 95% от содержащихся в загрузочной фракции высших углеводородов. Таким образом, посредством заявленного способа теперь могут быть удалены высшие углеводороды из кубового продукта главной разделительной колонны.
Заявленный способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов предлагает в рамках усовершенствования, что место отбора и/или объем используемой как возврат для предварительной разделительной колонны жидкой фракции выбирают таким образом, что отобранная из куба главной разделительной колонны обедненная азотом фракция с высоким содержанием углеводородов содержит долю высших углеводородов менее 1 части на млн. Этим обеспечивается, что кубовый продукт главной разделительной колонны свободен от нежелательных компонентов, которые при испарении в дефлегматоре ректификации или главной разделительной колонны могут привести к закупорке. Таким образом может быть обеспечен беспрепятственный относительно высших углеводородов режим работы.
Нижезаявленный способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов, а также другие предпочтительные варианты его реализации поясняются более детально на основе представленного на чертеже примера осуществления.
Загрузочная фракция с высоким содержанием углеводородов, которая представляет собой, например поток природного газа, пропускается по трубопроводу 1 через теплообменник Е1 и охлаждается в нем относительно нагреваемых технологических потоков, о которых в дальнейшем будет сказано более подробно. После прохождения через теплообменник Е1 загрузочная фракция по трубопроводу 1' и через расширительный клапан V1 подается на ректификацию или ректификационную колонну. Ректификационная колонна состоит при этом из предварительной разделительной колонны Т1, а также главной разделительной колонны Т2.
Из куба предварительной разделительной колонны Т1 по трубопроводу 2 отбирают богатую метанолом и обедненную азотом фракцию и через клапан V11 и через клапан V11 подают в богатую метанолом фракцию в трубопровод 13', о котором в дальнейшем будет сказано более подробно.
Из кубовой зоны предварительной разделительной колонны Т1 по трубопроводу 7 отбирают богатую метаном газовую фракцию и, по меньшей мере частично, сжижают в теплообменнике Е4 погружного выпарного аппарата. Этот погружной выпарной аппарат состоит из расположенного в резервуаре D3 теплообменника Е4, при этом подлежащую испарению среду подают в резервуар. Затем, по меньшей мере, частично сжиженную фракцию по трубопроводу 7” и через расширительный клапан V3 подают на главную разделительную колонну Т2. Парциальный поток отобранной по трубопроводу 7 фракции может быть подан дополнительно по трубопроводу 7' и расширительному клапану V2 в вышеуказанную фракцию 7” главной разделительной колонны Т2.
Потеря давления в отведенной из верхней зоны предварительной разделительной колонны Т1 по трубопроводу 7 богатой метаном газовой фракции после клапана V2 и V3, а также теплообменника Е4 сравнительно невелика - она составляет менее 300 мбар, предпочтительно менее 200 мбар, так что на насосе в рециркуляционном трубопроводе 6 им можно пренебречь. Разность давления между предварительной разделительной колонной Т1 и главной разделительной колонной Т2 компенсирует гидростатическое давление жидкости в рециркуляционном трубопроводе 6 перед клапаном V4.
Согласно изобретению выше мест загрузки фракций 7' и 7” главной разделительной колонны Т2 по трубопроводу 6 отбирают жидкую фракцию и через расширительный клапан V4 предварительной разделительной колонны Т1 отводят как возврат. При этом место отбора и/или объем используемой как возврат для предварительной разделительной колонны Т1 жидкой фракции 6 выбирают таким образом, что отобранная из куба главной разделительной колонны Т2 по трубопроводу 10 богатая метаном и обедненная азотом фракция содержит долю высоких углеводородов менее 1 ч. на млн.
Парциальный поток отобранного по трубопроводу 10 из куба главной разделительной колонны Т2 кубового продукта по трубопроводу 11 и расширительному клапану V9 подают на погружной выпарной аппарат D3/Е4 и испаряют при среднем давлении от 10 до 40 бар, предпочтительно от 20 до 30 бар. По трубопроводу 13 из верхней части погружного выпарного аппарата подвергнутую испарению фракцию отбирают, нагревают в теплообменнике Е1 и по трубопроводу 13 подают на многоступенчатое сжатие С1.
Остаточный парциальный поток отведенного по трубопроводу 10 из куба главной разделительной колонны Т2 кубового продукта охлаждается в теплообменнике Е2 относительно нагревающихся технологических потоков, о которых в дальнейшем будет сказано более подробно, и затем по трубопроводу 12 и через расширительный клапан V7 подается в другой погружной выпарной аппарат, состоящий из размещенного в резервуаре D1 теплообменника Е3. В нем эта фракция при низком давлении от 1,2 до 5 бар, предпочтительно от 1,5 до 3 бар, испаряется и затем отбирается на верхней части погружного выпарного аппарата по трубопроводу 8. Отведенная по трубопроводу 8 богатая метаном фракция в теплообменниках Е2 и Е1 нагревается относительно охлаждаемых технологических потоков и затем по трубопроводу 8' подается на многоступенчатый компрессор С1. В нем находящиеся под различной высотой давления богатые метаном фракции 8' и 13' «сводят вместе» и сжимают на желательное выходное давление. После прохождения через дополнительный охладитель Е5 богатую метаном фракцию продукта отводят по трубопроводу 14 из процесса.
На верхней части главной разделительной колонны Т2 по трубопроводу 3 отбирают богатую азотом газовую фракцию, по меньшей мере, частично конденсируют в погружном выпарном аппарате D1/Е3, и затем она перетекает в рециркуляционный коллектор D2. Жидкую фазу из рециркуляционного коллектора D2 по трубопроводу 4 и расширительному клапану V5 главной разделительной колонны Т2 отводят в верхней зоне последней как возврат. Газовую фазу частично конденсированной в погружном выпарном аппарате фракции через расширительный клапан V6 и трубопровод 5 отбирают из погружного выпарного аппарата, нагревают в теплообменниках Е2 и Е1 относительно охлаждаемых технологических потоков и по трубопроводу 5' отводят из потока.
Потеря давления в отобранной из верхней зоны главной разделительной колонны Т2 по трубопроводу 3 богатой азотом газовой фракции после теплообменника Е3 сравнительно невелика - она составляет менее 300 мбар, предпочтительно менее 200 мбар, так что на насосе в рециркуляционном трубопроводе 4 им можно пренебречь. Разность давления между главной разделительной колонной Т2 и рециркуляционным коллектором D2 компенсирует гидростатическое давление жидкости в рециркуляционном трубопроводе 4 перед клапаном V5.
Нежелательное обогащение высших углеводородов в резервуарах D1 и D3 исключается путем промывания жидкости от шлама посредством трубопровода 9 и клапана V8 или трубопровода 2' и клапана V10.
Способ согласно изобретению для разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов позволяет реализовать процесс разделения, в котором высшие углеводороды могут быть надежно удалены из кубового продукта главной разделительной колонны.
Claims (1)
- Способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов (1, 1′), предпочтительно природного газа, при этом загрузочную фракцию (1, 1′) разделяют путем ректификации (T1, Т2) на обогащенную азотом фракцию (5) и на фракцию, обедненную азотом, с высоким содержанием углеводородов (10), причем ректификационное разделение осуществляют в ректификационной колонне, состоящей из предварительной разделительной колонны (Т1) и главной разделительной колонны (Т2), отличающийся тем, что из главной разделительной колонны (Т2) выше места или мест загрузки отобранной из предварительной разделительной колонны (Т1) и подведенной в главную разделительную колонну (Т2) фракции (7, 7′, 7″) отбирают жидкую фракцию (6) и как возврат подают на предварительную разделительную колонну (Т1), причем место отбора и/или объем используемой как возврат для предварительной разделительной колонны (Т1) жидкой фракции (6) выбирают таким образом, что отобранная из куба главной разделительной колонны (T2) обедненная азотом фракция с высоким содержанием углеводородов (10) содержит долю высших углеводородов в количестве менее 1 части на млн.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010035230A DE102010035230A1 (de) | 2010-08-24 | 2010-08-24 | Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus Erdgas |
DE102010035230.6 | 2010-08-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011135238A RU2011135238A (ru) | 2013-02-27 |
RU2575337C2 true RU2575337C2 (ru) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5678426A (en) * | 1995-01-20 | 1997-10-21 | Air Products And Chemicals, Inc. | Separation of fluid mixtures in multiple distillation columns |
US5970742A (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-26 | Air Products And Chemicals, Inc. | Distillation schemes for multicomponent separations |
RU2151977C1 (ru) * | 1999-04-13 | 2000-06-27 | Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского | Комбинированная система для получения азота и сжижения природного газа на основе установки с криогенной машиной стирлинга |
RU2224961C2 (ru) * | 1998-10-22 | 2004-02-27 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Способ удаления летучих компонентов из природного газа |
RU2296922C1 (ru) * | 2006-03-31 | 2007-04-10 | ООО Производственный кооператив Научно-производственная фирма "ЭКИП" | Способ получения чистого метана (варианты) |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5678426A (en) * | 1995-01-20 | 1997-10-21 | Air Products And Chemicals, Inc. | Separation of fluid mixtures in multiple distillation columns |
US5970742A (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-26 | Air Products And Chemicals, Inc. | Distillation schemes for multicomponent separations |
RU2224961C2 (ru) * | 1998-10-22 | 2004-02-27 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Способ удаления летучих компонентов из природного газа |
RU2151977C1 (ru) * | 1999-04-13 | 2000-06-27 | Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского | Комбинированная система для получения азота и сжижения природного газа на основе установки с криогенной машиной стирлинга |
RU2296922C1 (ru) * | 2006-03-31 | 2007-04-10 | ООО Производственный кооператив Научно-производственная фирма "ЭКИП" | Способ получения чистого метана (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5997798B2 (ja) | 等圧開放冷凍天然ガス液回収による窒素除去 | |
RU2641778C2 (ru) | Комплексный способ извлечения газоконденсатных жидкостей и сжижения природного газа | |
RU2491487C2 (ru) | Способ сжижения природного газа с улучшенным извлечением пропана | |
CN100513536C (zh) | 从浓缩的天然气中除氮 | |
RU2007128005A (ru) | Извлечение пгк, объединенное с производством сжиженного природного газа | |
CN108369061A (zh) | 使用液化氮从液化天然气中分离氮的方法和系统 | |
US9255731B2 (en) | Sour NGL stream recovery | |
RU2749626C2 (ru) | Способ сжижения углеводородного сырьевого потока и система для его осуществления | |
US8522574B2 (en) | Method for nitrogen rejection and or helium recovery in an LNG liquefaction plant | |
EP2865976B1 (en) | Purification of carbon dioxide | |
NO158478B (no) | Fremgangsmaate for separering av nitrogen fra naturgass. | |
KR20100039353A (ko) | Lng를 생산하는 방법 및 시스템 | |
JP2019529853A (ja) | 液化に先立つ天然ガスの前処理 | |
RU2580566C2 (ru) | Способ охлаждения одно- или многокомпонентного потока | |
US20100000234A1 (en) | Method and apparatus for the vaporization of a liquid hydrocarbon stream | |
RU2607198C2 (ru) | Способ и устройство для удаления азота из криогенной углеводородной композиции | |
RU2446370C2 (ru) | Способ для обработки потока углеводородов и устройство для его осуществления | |
US9200833B2 (en) | Heavy hydrocarbon processing in NGL recovery system | |
EP2865979A2 (en) | Purification of carbon dioxide | |
KR20070100760A (ko) | C2+-풍부한 분류를 액화 천연 가스로부터 분리하기 위한방법 | |
US11883778B2 (en) | Carbon dioxide and hydrogen sulfide recovery system using a combination of membranes and low temperature cryogenic separation processes | |
RU2423653C2 (ru) | Способ для сжижения потока углеводородов и установка для его осуществления | |
US10415879B2 (en) | Process for purifying natural gas and liquefying carbon dioxide | |
RU2575337C2 (ru) | Способ отделения азота из природного газа | |
RU2720732C1 (ru) | Способ и система охлаждения и разделения потока углеводородов |