RU2659870C1 - Method of production of liquefied natural gas - Google Patents
Method of production of liquefied natural gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659870C1 RU2659870C1 RU2017130854A RU2017130854A RU2659870C1 RU 2659870 C1 RU2659870 C1 RU 2659870C1 RU 2017130854 A RU2017130854 A RU 2017130854A RU 2017130854 A RU2017130854 A RU 2017130854A RU 2659870 C1 RU2659870 C1 RU 2659870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- adsorber
- purification
- drying
- mode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 title claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 87
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 54
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 37
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 16
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 abstract 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 3
- 229920004936 Lavsan® Polymers 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- 229920001558 organosilicon polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
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
- F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
-
- 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
- F25J3/0214—Liquefied natural gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам производства сжиженного природного газа с высокой степенью очистки и может быть использовано в газоперерабатывающей отрасли промышленности.The invention relates to methods for the production of liquefied natural gas with a high degree of purification and can be used in the gas processing industry.
Производство сжиженного природного газа (СПГ) является ключевым звеном в построении инфраструктуры производства, хранения, распределения и потребления сжиженного природного газа.The production of liquefied natural gas (LNG) is a key link in building the infrastructure for the production, storage, distribution and consumption of liquefied natural gas.
В настоящее время наиболее актуальным является малотоннажное производство СПГ. Последнее диктуется тем, что источниками газа для малотоннажного СПГ могут служить как традиционные магистральные и распределительные газопроводы, так и низконапорные месторождения природного газа. Специфика и особенности процессов малотоннажного производства СПГ обусловливают необходимость разработки новых технических решений, обеспечивающих гарантированные параметры качества продукции указанного производства.Currently, the most relevant is the small-scale production of LNG. The latter is dictated by the fact that traditional trunk and distribution pipelines and low-pressure natural gas fields can serve as sources of gas for small-scale LNG. The specifics and features of the processes of small-scale LNG production necessitate the development of new technical solutions that provide guaranteed parameters for the quality of products of this production.
К природному газу, направляемому на сжижение предъявляют достаточно жесткие требования по содержанию, в частности, углекислого газа, воды и других примесей. Как правило, необработанный природный газ перед сжижением очищают от воды и кислых газов. Полученный в результате поток природного газа затем подвергают этапу удаления от тяжелых углеводородов. Последние должны быть удалены из природного газа, поскольку, в противном случае, они становятся твердыми при температурах ожижения. Затем газ подают на ожижение. Для проведения указанных процессов используют множество физических и/или химических способов (RU 2212598, 2003, RU 2402592, 2010, RU 2541360, 2015, RU 2596764, 2016).Natural gas sent for liquefaction has rather stringent requirements for the content, in particular, of carbon dioxide, water and other impurities. As a rule, untreated natural gas is cleaned of water and acid gases before liquefaction. The resulting natural gas stream is then subjected to a removal step from heavy hydrocarbons. The latter must be removed from natural gas, because, otherwise, they become solid at liquefaction temperatures. Then the gas is supplied for liquefaction. To carry out these processes, many physical and / or chemical methods are used (RU 2212598, 2003, RU 2402592, 2010, RU 2541360, 2015, RU 2596764, 2016).
Недостатки указанных способов заключаются в наличии сложных технологических схем.The disadvantages of these methods are the presence of complex technological schemes.
Более близким к изобретению является способ производства сжиженного природного газа, который включает предварительное охлаждение и осушку прямого потока газа высокого давления, охлаждение и дросселирование прямого потока, разделение парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы и направление паровой фазы в качестве обратного потока для охлаждения прямого потока. Прямой поток после предварительного теплообменника очищают адсорбированием, охлаждают до процесса конденсации, фильтруют от твердых примесей, дросселируют, переохлаждают. Сконденсированный поток разделяют на два потока, один поток направляют в качестве обратного потока для охлаждения прямого потока, а второй поток дросселируют и разделяют на паровую (отбросной поток) и жидкую фазы. Жидкую фазу отводят в качестве продукта. Отбросной поток после нагрева используют в качестве регенерирующего потока при десорбции (RU 2280826, 2006).Closer to the invention is a method for producing liquefied natural gas, which includes pre-cooling and drying the direct flow of high pressure gas, cooling and throttling the direct flow, separating the vapor-liquid mixture into vapor and liquid phases and directing the vapor phase as a return flow for cooling the direct flow. The direct stream after the preliminary heat exchanger is purified by adsorption, cooled to a condensation process, filtered from solid impurities, throttled, and cooled. The condensed stream is divided into two streams, one stream is directed as a return stream to cool the direct stream, and the second stream is throttled and separated into a vapor (waste stream) and a liquid phase. The liquid phase is taken off as a product. The waste stream after heating is used as a regeneration stream during desorption (RU 2280826, 2006).
Недостатки способа заключаются в недостаточно высоком качестве получаемого сжиженного природного газа вследствие наличия адсорбционного блока, в котором проводят осушку сырья и очистку от диоксида углерода, не затрагивая при этом других примесей, в частности азота, и углеводородов выше этана. Последнее приводит как к неполной очистке исходного газа, так и необходимости использования в дальнейшем фильтра-сепаратора для очистки от образовавшихся в жидкости твердых примесей. Кроме того, способу свойственно неполное использование емкости задействованных адсорбентов, что приводит к повышенным энергозатратам на процесс в целом. Таким образом, известный способ недостаточно эффективен.The disadvantages of the method are the insufficient quality of the resulting liquefied natural gas due to the presence of an adsorption unit in which the raw materials are dried and purified from carbon dioxide without affecting other impurities, in particular nitrogen, and hydrocarbons above ethane. The latter leads both to incomplete purification of the source gas, and the need to use a filter separator in the future to purify solid impurities formed in the liquid. In addition, the method is characterized by the incomplete use of the capacity of the adsorbents involved, which leads to increased energy consumption for the process as a whole. Thus, the known method is not effective enough.
Технической проблемой является повышение эффективности способа производства сжиженного природного газа.The technical problem is to increase the efficiency of the method of producing liquefied natural gas.
Поставленная техническая проблема решается описываемым способом производства сжиженного природного газа, включающим адсорбционную очистку и осушку, очистку посредством фильтра и сжижение газа с образованием сжиженного и неожиженного потоков природного газа с подачей последнего на регенерацию адсорбентов, в котором согласно изобретению первоначально посредством фильтра проводят очистку исходного природного газа от механических примесей и капельной жидкости, затем с использованием мембранного блока осуществляют осушку полученного газа до точки росы не более 0°C в летнее время и не более минус 10°C в зимнее время с одновременной его частичной очисткой от углекислого газа до остаточного содержания углекислого газа не более 1 об.% с получением пермеата, направляемого в трубопровод низкого давления, и газа, подвергаемого адсорбционной очистке и осушке, причем адсорбционную очистку и осушку проводят с использованием установленных последовательно трех адсорберов, каждый из которых заполнен по ходу потока сырья последовательно адсорбентом для осушки и очистки от углекислого газа и затем адсорбентом для очистки от углеводородов С3 и выше и от азота, причем в первом адсорбере осуществляют режим частичных осушки газа, очистки от углекислого газа, очистки от углеводородов С3 и выше и очистки от азота, во втором адсорбере проводят режим окончательной осушки и очистки газа до достижения нормативных показателей, а третий адсорбер находится в режиме регенерации, затем при превышении в газе после второго адсорбера вышеуказанных нормативных показателей первый адсорбер переводят на режим третьего адсорбера - режим регенерации, второй адсорбер переводят на режим первого адсорбера - режим частичных осушки газа, очистки от углекислого газа, очистки от углеводородов С3 и выше и очистки от азота, а третий адсорбер переводят на режим второго адсорбера - режим окончательной осушки и очистки газа до достижения нормативных показателей, сжижение производят по окончании процесса адсорбции, при этом поток неожиженного газа после регенерации адсорбентов дополнительно используют в качестве газа продувки мембран мембранного блока.The technical problem posed is solved by the described method of producing liquefied natural gas, including adsorption purification and drying, purification by means of a filter and liquefying gas to form liquefied and unliquefied natural gas streams with the latter being fed to adsorbent regeneration, in which, according to the invention, the initial natural gas is initially purified through a filter from mechanical impurities and a droplet liquid, then using the membrane block they carry out the drying of the obtained about gas to the dew point of not more than 0 ° C in the summer and not more than minus 10 ° C in the winter with its simultaneous partial purification from carbon dioxide to a residual carbon dioxide content of not more than 1 vol.% to obtain permeate directed to the low-pressure pipeline pressure, and gas subjected to adsorption cleaning and drying, moreover, adsorption cleaning and drying is carried out using three sequential adsorbers installed in series, each of which is filled upstream of the feedstock sequentially with an adsorbent for drying and carbon removal th gas and then with an adsorbent for removal of hydrocarbons of C 3 and above, and nitrogen, wherein the first adsorber is carried partial drying gas mode, purification of carbon dioxide, removal of hydrocarbons of C 3 and above, and purification of the nitrogen in the second adsorber is conducted final mode drying and purifying the gas until standard indicators are reached, and the third adsorber is in the regeneration mode, then when the above standard indicators in the gas after the second adsorber exceed the first adsorber, they are transferred to the third adsorber mode - m regeneration, the second adsorber is transferred to the mode of the first adsorber - the mode of partial drying of gas, purification from carbon dioxide, purification from hydrocarbons C 3 and above and purification from nitrogen, and the third adsorber is transferred to the mode of the second adsorber - the mode of final drying and purification of gas until normative indicators, liquefaction is carried out at the end of the adsorption process, while the flow of unliquefied gas after regeneration of adsorbents is additionally used as a gas to purge the membrane of the membrane block.
Достигаемый технический результат заключается в разделении теплового фронта адсорбции, в оптимизации подбора адсорбционных свойств используемых адсорбентов и последовательности их загрузки, что приводит к повышению качества целевого СПГ, повышению использования объема используемых адсорбентов и, как следствие, к снижению энергозатрат на процесс в целом.The technical result achieved is to separate the heat adsorption front, to optimize the selection of the adsorption properties of the adsorbents used and the sequence of their loading, which leads to an increase in the quality of the target LNG, increase in the use of the volume of adsorbents used and, as a result, to reduce energy consumption for the process as a whole.
Описываемый способ проводят следующим образом.The described method is carried out as follows.
Исходный природный газ с давлением 30-70 атм направляют на очистку от механических примесей и капельной жидкости в одном из параллельно установленных фильтров (параллельную установку применяют для возможности непрерывной работы при техническом обслуживании или ремонте одного из фильтров) для фильтрации от частиц диаметром более 5 мкм и капельной жидкости.The source natural gas with a pressure of 30-70 atm is sent for purification from mechanical impurities and dropping liquid in one of the parallel filters (a parallel installation is used to allow continuous operation during maintenance or repair of one of the filters) for filtering from particles with a diameter of more than 5 μm and drip fluid.
Фильтрацию проводят при вышеуказанном давлении, температуре 0-30°C.Filtration is carried out at the above pressure, temperature 0-30 ° C.
После фильтрации газ подают в мембранный блок для частичной осушки и очистки от диоксида углерода. Мембранный блок состоит из одного или нескольких мембранных модулей.After filtration, the gas is fed into the membrane unit for partial drying and purification of carbon dioxide. The membrane unit consists of one or more membrane modules.
Мембранный блок применяют для предварительной осушки природного газа до точки росы не более 0°C в летнее время и не более минус 10°C в зимнее время, а также очистки газа не менее чем от 50% углекислого газа, при этом остаточное содержание углекислого газа не должно превышать 1% об. В качестве мембран используют, в частности, мембраны с активным слоем из изоцианатного гидрофильного предполимера, являющегося продуктом взаимодействия полиэфира на основе окиси этилена, окиси пропилена и диизоцианата, пористый полимерный пленочный материал на основе фторопласта на подложке из нетканых материалов (полипропилен, лавсан) с тонким разделительным слоем на основе кремнийорганических полимеров.The membrane unit is used for preliminary drying of natural gas to a dew point of not more than 0 ° C in the summer and not more than minus 10 ° C in the winter, as well as gas purification from not less than 50% carbon dioxide, while the residual carbon dioxide content is not should exceed 1% vol. Membranes are used, in particular, membranes with an active layer of an isocyanate hydrophilic prepolymer, which is the product of the interaction of a polyester based on ethylene oxide, propylene oxide and diisocyanate, a porous polymeric film material based on fluoroplastic on a substrate of nonwoven materials (polypropylene, lavsan) with a thin separation layer based on organosilicon polymers.
Пермеат с мембранного блока направляют в качестве газа низкого давления в газопровод низкого давления.Permeate from the membrane unit is sent as a low-pressure gas to a low-pressure gas pipeline.
После прохождения мембранного блока полученный газ (ретант) подвергают адсорбционной очистке и осушке в последовательно установленных первом, втором и третьем адсорберах (A1, А2, A3).After passing through the membrane block, the obtained gas (retant) is subjected to adsorption purification and drying in successively installed first, second and third adsorbers (A1, A2, A3).
Каждый из адсорберов заполнен по ходу потока сырья последовательно адсорбентом для глубокой осушки и очистки от углекислого газа, в качестве которого используют цеолит марки X, в частности, NaX без связующего, и адсорбентом для очистки от углеводородов С3 и выше и от азота, в качестве которого используют молекулярные сита, в частности, например, синтетические цеолиты RS-PSA1, MCM-65.Each of the adsorbers is filled upstream of the feedstock sequentially with an adsorbent for deep drying and purification from carbon dioxide, which uses brand X zeolite, in particular, NaX without a binder, and an adsorbent for purification from hydrocarbons C 3 and above and from nitrogen, as which use molecular sieves, in particular, for example, synthetic zeolites RS-PSA1, MCM-65.
При этом в первом адсорбере (А1) осуществляют режим частичной осушки, частичной очистки газа от углекислого газа, частичной очистки от азота, частичной очистки от углеводородов С3 и выше.At the same time, in the first adsorber (A1), the regime of partial drying, partial purification of gas from carbon dioxide, partial purification of nitrogen, partial purification of hydrocarbons C 3 and higher is carried out.
Во втором адсорбере проводят режим окончательной осушки и очистки газа до достижения нормативных показателей осушки и очистки, а именно содержание CO2 в очищенном газе не более 0,005 мол.%; точка росы воды в очищенном газе не более минус 70°C; содержание метана и этана не менее 99,0%.In the second adsorber, the regime of final drying and purification of gas is carried out until the standard indicators of drying and purification are achieved, namely, the content of CO 2 in the purified gas is not more than 0.005 mol%; dew point of water in the purified gas not more than minus 70 ° C; the content of methane and ethane is not less than 99.0%.
Давление на блоке адсорбционной очистки составляет на входе 30-70 атм, на выходе 1-10 атм, предпочтительно перепад давлений составляет не менее 30 атм, температура 0-30°C. Длительность адсорбции составляет от 1 до 10 минут.The pressure at the adsorption purification unit is 30-70 atm at the inlet, 1-10 atm at the outlet, preferably the pressure drop is at least 30 atm, the temperature is 0-30 ° C. The duration of adsorption is from 1 to 10 minutes.
Третий адсорбер находится в режиме регенерации (проводят регенерацию адсорбентов). Регенерацию проводят при температуре 10-40°C, давлении 1-10 атм.The third adsorber is in the regeneration mode (carry out the regeneration of adsorbents). Regeneration is carried out at a temperature of 10-40 ° C, a pressure of 1-10 atm.
При превышении в газе после второго адсорбера вышеуказанных нормативных показателей осушки и очистки (превышение концентрации примесей в газе выше нормативных требований) первый адсорбер переводят на режим третьего адсорбера - режим регенерации, второй адсорбер переводят на режим первого адсорбера - режим частичной осушки, частичной очистки газа от углекислого газа, частичной очистки от азота и от углеводородов С3 и выше, а третий адсорбер переводят на режим второго адсорбера - режим окончательной осушки и очистки газа до достижения нормативных показателей. Таким образом, первый адсорбер А1 выполняет функцию адсорбера A3, второй адсорбер А2 - адсорбера А1, а третий адсорбер A3 - адсорбера А2.If the above normative indicators of drying and cleaning are exceeded in the gas after the second adsorber (the concentration of impurities in the gas is higher than the normative requirements), the first adsorber is switched to the third adsorber mode - regeneration mode, the second adsorber is transferred to the first adsorber mode - partial drying mode, partial gas purification from carbon dioxide, partial purification from nitrogen and from C 3 and higher hydrocarbons, and the third adsorber is transferred to the second adsorber mode - the mode of final drying and gas purification until the norm reaches Mative indicators. Thus, the first adsorber A1 acts as an adsorber A3, the second adsorber A2 as an adsorber A1, and the third adsorber A3 as an adsorber A2.
Направление движения очищаемого газа - снизу вверх, газа при регенерации адсорбентов - сверху вниз.The direction of movement of the gas to be cleaned is from the bottom up, the gas during the regeneration of adsorbents is from top to bottom.
После проведения адсорбции подготовленный газ направляют на ожижение с образованием сжиженного газа и неожиженного газа. Газ, поступающий на ожижение, имеет точку росы не более минус 70°C, содержание двуокиси углерода не более 50 ppm, содержание метана и этана не менее 99,0%.After adsorption, the prepared gas is sent for liquefaction with the formation of liquefied gas and unliquefied gas. The liquefied gas has a dew point of not more than minus 70 ° C, a carbon dioxide content of not more than 50 ppm, a methane and ethane content of not less than 99.0%.
Неожиженный газ используют в качестве газа регенерации адсорбентов и после регенерации адсорбентов в качестве газа продувки мембран мембранного модуля.Unliquefied gas is used as adsorbent regeneration gas and, after regeneration of adsorbents, as membrane gas for purging membrane membranes.
В результате проведения описываемого способа получают СПГ высокого качества, который содержит метан и этан (суммарно) в количестве не менее 99 об.%, диоксид углерода в количестве не более 0,005 об%., содержание азота не более 1,0 об.%. Точка росы воды для данного газа составляет не более минус 70°C.As a result of the described method, high-quality LNG is obtained which contains methane and ethane (in total) in an amount of not less than 99 vol.%, Carbon dioxide in an amount of not more than 0.005 vol.%, Nitrogen content not more than 1.0 vol.%. The dew point of water for a given gas is not more than minus 70 ° C.
Изобретение иллюстрируют примером, не ограничивающим его использование.The invention is illustrated by an example, not limiting its use.
Пример.Example.
Исходный природный газ (Шатлыкское месторождение) имеет следующий состав, об.%: метан 95,58; этан - 1,99; пропан 0,35; бутан 0,10; выше пентана 0,05; азот 0,78; диоксид углерода 1,15, Точка росы воды для данного газа составляет 10°C.The source of natural gas (Shatlykskoye field) has the following composition, vol.%: Methane 95.58; ethane - 1.99; propane 0.35; butane 0.10; above pentane 0.05; nitrogen 0.78; carbon dioxide 1.15, The dew point of water for this gas is 10 ° C.
Природный газ направляют на очистку от механических примесей и капельной жидкости в одном из параллельно установленных фильтров. При этом исходный газ очищают от частиц диаметром более 5 мкм.Natural gas is sent for purification from mechanical impurities and a dropping liquid in one of the parallel filters. In this case, the source gas is cleaned of particles with a diameter of more than 5 microns.
Фильтрацию проводят при следующих условиях: давление 36 атм. температура 15°C.Filtration is carried out under the following conditions: pressure 36 atm. temperature 15 ° C.
Полученный природный газ направляют затем в мембранный блок, где проводят осушку до точки росы воды минус 15°C и очистку от диоксида углерода до 0,5 об.%. В мембранном модуле используют мембраны из пористого полимерного пленочного материала на основе фторопласта на подложке из нетканых материалов (полипропилен, лавсан) с тонким разделительным слоем на основе кремнийорганических полимеров (мембрана марки Изогель).The resulting natural gas is then sent to the membrane unit, where it is dried to a dew point of water minus 15 ° C and purification from carbon dioxide to 0.5 vol.%. The membrane module uses membranes made of porous polymer film material based on fluoroplastic on a substrate of nonwoven materials (polypropylene, lavsan) with a thin separation layer based on organosilicon polymers (Izogel brand membrane).
Пермеат с мембранного блока направляют в качестве газа низкого давления в газопровод низкого давления.Permeate from the membrane unit is sent as a low-pressure gas to a low-pressure gas pipeline.
Полученный газ (ретант) направляют на блок адсорбции, содержащий 3 адсорбера (A1, А2, A3).The resulting gas (retant) is sent to an adsorption unit containing 3 adsorbers (A1, A2, A3).
Каждый из адсорберов заполнен по ходу потока сырья последовательно адсорбентом для глубокой осушки и очистки от углекислого газа - цеолитом NaX без связующего (ТУ 2163-004-21742510-2004) и адсорбентом для очистки от углеводородов С3 и выше и от азота, в качестве которого используют молекулярное сито RS-PSA1 (ТУ 2163-045-21742510-2004).Each of the adsorbers is filled upstream of the feedstock sequentially with an adsorbent for deep drying and purification from carbon dioxide - NaX zeolite without a binder (TU 2163-004-21742510-2004) and an adsorbent for purification from C 3 and higher hydrocarbons and nitrogen, which use a molecular sieve RS-PSA1 (TU 2163-045-21742510-2004).
Адсорбцию проводят последовательно в первом (по ходу движения газа) и во втором (по ходу движения газа) адсорберах.Adsorption is carried out sequentially in the first (in the direction of gas movement) and in the second (in the direction of gas movement) adsorbers.
Очищаемый газ направляют в первый, по ходу движения газа, адсорбер (А1), где осуществляют режим частичной осушки, частичной очистки газа от углекислого газа, частичной очистки от азота, частичной очистки от углеводородов С3 и выше. Так, осушку проводят до точки росы воды минус 40°C и очистку от диоксида углерода до 0,1 об.%, содержание азота после предварительной очистки не превышает 0,4 об.%, углеводородов С3 и выше 0,3 об.%.The gas to be purified is sent to the first, in the direction of the gas, adsorber (A1), where the regime of partial drying, partial gas purification from carbon dioxide, partial purification from nitrogen, partial purification from C 3 and higher hydrocarbons is carried out. So, drying is carried out to a dew point of water minus 40 ° C and purification from carbon dioxide to 0.1 vol.%, The nitrogen content after preliminary treatment does not exceed 0.4 vol.%, Hydrocarbons C 3 and above 0.3 vol.% .
Полученный газ после первого адсорбера направляют во второй, по ходу движения газа, адсорбер, где проводят режим окончательной осушки, и очистки газа. Так, осушку проводят до точки росы воды минус 70°C, очистку от диоксида углерода до 0,005 об.%, содержание азота не превышает 0,1 об.%, углеводородов С3 и выше - 0,2 об.%.The resulting gas after the first adsorber is sent to the second, in the direction of the gas, adsorber, where the regime of final drying and gas purification is carried out. So, drying is carried out to a dew point of water minus 70 ° C, purification from carbon dioxide up to 0.005 vol.%, Nitrogen content does not exceed 0.1 vol.%, Hydrocarbons C 3 and above - 0.2 vol.%.
При превышении в газе после второго адсорбера нормативных требований (при превышении концентрации примесей в газе выше нормативных требований) первый адсорбер переводят на режим регенерации, второй - на режим предварительной осушки и очистки газа, а третий переводят на режим окончательной осушки и очистки газа, таким образом, адсорбер А1 выполняет функцию адсорбера A3, адсорбер А2 - адсорбера А1, а адсорбер A3 - адсорбера А2.If the regulatory requirements are exceeded in the gas after the second adsorber (if the impurity concentration in the gas is higher than the regulatory requirements), the first adsorber is switched to the regeneration mode, the second to the preliminary drying and gas purification mode, and the third is transferred to the final gas drying and purification mode, thus , adsorber A1 serves as adsorber A3, adsorber A2 as adsorber A1, and adsorber A3 as adsorber A2.
Адсорбцию проводят при температуре 20°C, давлении 35 атм, в течение 8 минут.Adsorption is carried out at a temperature of 20 ° C, a pressure of 35 atm, for 8 minutes.
Регенерацию проводят при температуре 20°C, давлении 6 атм.Regeneration is carried out at a temperature of 20 ° C, a pressure of 6 atm.
Направление движения очищаемого газа - снизу вверх, газа при регенерации адсорбентов - сверху вниз.The direction of movement of the gas to be cleaned is from the bottom up, the gas during the regeneration of adsorbents is from top to bottom.
После проведения адсорбции подготовленный газ направляют на ожижение с получением сжиженного газа и неожиженного газа.After the adsorption, the prepared gas is sent for liquefaction to produce liquefied gas and unliquefied gas.
Полученный СПГ содержит, об.%: метан и этан 99,7; пропан и выше 0,2; азот 0,1. Таким образом, полученный газ отвечает требованиям ГОСТ 56021-2014.The resulting LNG contains, vol.%: Methane and ethane 99.7; propane and above 0.2; nitrogen 0.1. Thus, the resulting gas meets the requirements of GOST 56021-2014.
Неожиженный газ используют в качестве газа регенерации адсорбентов и затем после регенерации адсорбентов в качестве газа продувки мембран мембранного блока.Unliquefied gas is used as adsorbent regeneration gas, and then, after regeneration of adsorbents, as a membrane purge gas of the membrane block.
Таким образом, описываемый способ позволяет получить сжиженный природный газ высокой степени очистки, снизить расход используемых адсорбентов. Так, загрузка цеолита снижается на 60 отн.%, снижаются размеры используемых адсорберов и, как следствие, металлоемкость и энергозатраты на процесс в целом. Наиболее оптимально размещение блоков подготовки природного газа малотоннажных установок производства СПГ высокой степени очистки на газораспределительных станциях вследствие наличия на последних свободного перепада давления.Thus, the described method allows to obtain liquefied natural gas with a high degree of purification, to reduce the consumption of adsorbents used. Thus, the loading of zeolite is reduced by 60 rel.%, The sizes of the adsorbers used are reduced and, as a result, the metal consumption and energy consumption of the process as a whole. The most optimal placement of natural gas processing units of small tonnage LNG production plants of high purity at gas distribution stations is due to the presence of a free differential pressure on the latter.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017130854A RU2659870C1 (en) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | Method of production of liquefied natural gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017130854A RU2659870C1 (en) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | Method of production of liquefied natural gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2659870C1 true RU2659870C1 (en) | 2018-07-04 |
Family
ID=62815566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017130854A RU2659870C1 (en) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | Method of production of liquefied natural gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2659870C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1187938A (en) * | 1967-08-10 | 1970-04-15 | Continental Oil Co | Separating Condensable Vapours from Gas Mixtures |
| RU2280826C2 (en) * | 2004-03-31 | 2006-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ГЕЛИЙМАШ" (ОАО "НПО "ГЕЛИЙМАШ") | Method and plant for partial natural gas liquefaction |
| RU2498174C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-10 | Денис Тарасович Высочан | System for oil gas absorption dehydration, treatment and low-temperature separation |
| US20140208797A1 (en) * | 2011-08-09 | 2014-07-31 | Bruce T. Kelley | Natural Gas Liquefaction Process |
| US20140345320A1 (en) * | 2011-09-30 | 2014-11-27 | Xindi Energy Engineering Technology Co., Ltd. | Water removal and heavy-hydrocarbon removal process in liquefied natural gas production from mixed gas rich in methane |
-
2017
- 2017-08-31 RU RU2017130854A patent/RU2659870C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1187938A (en) * | 1967-08-10 | 1970-04-15 | Continental Oil Co | Separating Condensable Vapours from Gas Mixtures |
| RU2280826C2 (en) * | 2004-03-31 | 2006-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ГЕЛИЙМАШ" (ОАО "НПО "ГЕЛИЙМАШ") | Method and plant for partial natural gas liquefaction |
| US20140208797A1 (en) * | 2011-08-09 | 2014-07-31 | Bruce T. Kelley | Natural Gas Liquefaction Process |
| US20140345320A1 (en) * | 2011-09-30 | 2014-11-27 | Xindi Energy Engineering Technology Co., Ltd. | Water removal and heavy-hydrocarbon removal process in liquefied natural gas production from mixed gas rich in methane |
| RU2498174C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-10 | Денис Тарасович Высочан | System for oil gas absorption dehydration, treatment and low-temperature separation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7575624B2 (en) | Molecular sieve and membrane system to purify natural gas | |
| US8211211B1 (en) | Multi-stage adsorption system for gas mixture separation | |
| EA025720B1 (en) | Pressure-temperature swing adsorption process | |
| RU2414659C2 (en) | Method and apparatus for extracting products from synthetic gas | |
| US20160115029A1 (en) | Helium recovery process and apparatus | |
| JP2006507385A (en) | Membrane separation process | |
| FR2921470A1 (en) | Dry natural gas liquefying method for transporting gas through ship, involves liquefying hydrocarbon depleted gas at pressure to obtain pressurized gas, and relaxing gas until atmospheric pressure to obtain liquid natural gas and fraction | |
| EP2880134B1 (en) | Heavy hydrocarbon removal from a natural gas stream | |
| US11285427B2 (en) | Systems and methods for acetylene purification | |
| CA2814035A1 (en) | Method for separating off carbon dioxide in biogas plants | |
| CN113184850B (en) | High-purity carbon dioxide gas purification method and device thereof | |
| RU2613914C9 (en) | Method for processing natural hydrocarbon gas | |
| US6183628B1 (en) | Process, including PSA and membrane separation, for separating hydrogen from hydrocarbons | |
| US6592749B1 (en) | Hydrogen/hydrocarbon separation process, including PSA and membranes | |
| US20150360165A1 (en) | Separation of biologically generated gas streams | |
| WO2011059451A1 (en) | Multi-stage adsorption system for gas mixture separation | |
| CN114621798A (en) | Combined natural gas heavy hydrocarbon removal device and using method thereof | |
| CA2760952A1 (en) | Process that utilizes combined distillation and membrane separation in the separation of an acidic contaminant from a light hydrocarbon gas stream | |
| US10730005B2 (en) | Porous materials for natural gas liquids separations | |
| RU2659870C1 (en) | Method of production of liquefied natural gas | |
| US9051228B2 (en) | LNG pretreatment | |
| JP2024506144A (en) | How to remove CO2 from methane-containing gas | |
| US9422496B2 (en) | Oxygen and sulfur tolerant adsorbent system | |
| RU2669269C2 (en) | Method for regenerating the adsorbent of dehydration of natural gases | |
| CN107921356B (en) | Swing adsorption process related apparatus and system |