RU2707777C2 - Комбинированное выделение высоко- и низкокипящих соединений из природного газа - Google Patents

Комбинированное выделение высоко- и низкокипящих соединений из природного газа Download PDF

Info

Publication number
RU2707777C2
RU2707777C2 RU2015124160A RU2015124160A RU2707777C2 RU 2707777 C2 RU2707777 C2 RU 2707777C2 RU 2015124160 A RU2015124160 A RU 2015124160A RU 2015124160 A RU2015124160 A RU 2015124160A RU 2707777 C2 RU2707777 C2 RU 2707777C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
separation
fraction
stage
separation stage
boiling components
Prior art date
Application number
RU2015124160A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015124160A (ru
RU2015124160A3 (ru
Inventor
Хайнц БАУЭР
Хартмут ВАЛЬЦ
Мартин ГВИННЕР
Андреас БУБ
Original Assignee
Линде Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Линде Акциенгезелльшафт filed Critical Линде Акциенгезелльшафт
Publication of RU2015124160A publication Critical patent/RU2015124160A/ru
Publication of RU2015124160A3 publication Critical patent/RU2015124160A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2707777C2 publication Critical patent/RU2707777C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/0204Processes 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
    • F25J3/0209Natural gas or substitute natural gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/0228Processes 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
    • F25J3/0233Processes 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/0228Processes 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
    • F25J3/0238Processes 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 2 carbon atoms or more
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/0228Processes 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
    • F25J3/0257Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/72Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/78Refluxing the column with a liquid stream originating from an upstream or downstream fractionator column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/90Details relating to column internals, e.g. structured packing, gas or liquid distribution
    • F25J2200/96Dividing wall column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/66Separating acid gases, e.g. CO2, SO2, H2S or RSH
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12External refrigeration with liquid vaporising loop
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00Refrigeration techniques used
    • F25J2270/88Quasi-closed internal refrigeration or heat pump cycle, if not otherwise provided
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2280/00Control of the process or apparatus
    • F25J2280/02Control in general, load changes, different modes ("runs"), measurements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Описан способ выделения высоко- и низкокипящих соединений из сырьевой фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно из природного газа, согласно которому сырьевую фракцию (1) частично конденсируют (E1, E2), ректификацией (T1) отделяют жидкую фракцию (8) с высоким содержанием высококипящих компонентов (первая ступень разделения). Образованную при этом газовую фракцию (10), обедненную высококипящими компонентами, по меньшей мере частично конденсируют (E4) и путем ректификации (T2) разделяют на жидкую фракцию с высоким содержанием метана (11) и газовую фракцию с высоким содержанием легкокипящих компонентов (12) (вторая ступень разделения). Согласно изобретению первая ступень разделения (T1) и вторая ступень разделения (T2) термически развязаны. Техническим результатом является обеспечение гибкости производства. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к способу выделения высоко- и низкокипящих соединений из обогащенной углеводородами сырьевой фракции, предпочтительно из природного газа, согласно которому
- сырьевую фракцию частично конденсируют,
- ректификацией отделяют жидкую фракцию с высоким содержанием высококипящих компонентов (первая ступень разделения),
- получающуюся при этом газовую фракцию, обедненную высококипящими компонентами, по меньшей мере частично конденсируют, и
- ректификацией разделяют на жидкую фракцию с высоким содержанием метана и газовую фракцию с высоким содержанием легкокипящих компонентов (вторая ступень разделения).
Как правило, природный газ содержит наряду с главным компонентом метаном также компоненты с более высокой температурой кипения, как, например, этан, пропан и высшие алканы, называемые далее высококипящими компонентами, а также компоненты с более низкой температурой кипения, как, например, азот, водород и гелий, называемые далее легкокипящими компонентами. При разделении природного газа в известных случаях выгодно снова повышать теплотворную способность или тепловой эквивалент, сниженный в результате отделения высококипящих компонентов, путем отделения инертных низкокипящих компонентов, под которыми здесь понимают азот и гелий.
Из DE 102013013883 известен типовой способ выделения высоко- и низкокипящих соединений из природного газа. Содержание этой заявки во всей ее полноте включено в настоящую заявку в качестве ссылки.
Недостатком описанного в DE 102013013883 способа выделения высоко- и низкокипящих соединений из природного газа является то, что отделение высоко- и низкокипящих компонентов, которое осуществляют в раздельных колоннах, термически связано через теплообменники E1 и E5, показанные на фигурах 1 и 2 заявки DE 102013013883. Это затрудняет независимое функционирование обеих ступеней разделения, в частности отделение высококипящих компонентов без одновременного выделения низкокипящих компонентов из сырьевой фракции с высоким содержанием углеводородов.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать типовой способ выделения высоко- и низкокипящих соединений из природного газа, который позволяет временно выделять исключительно высококипящие компоненты.
Для решения этой задачи предлагается способ выделения высоко- и низкокипящих соединений из сырьевой фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно из природного газа, отличающийся тем, что первая ступень разделения и вторая ступень разделения термически развязаны.
Согласно изобретению, теперь, в отличие от способа, описанного в DE 102013013883, реализована термическая развязка первой и второй ступеней разделения. Чтобы достичь этого, сырьевую фракцию частично конденсируют исключительно за счет самой себя и/или за счет подлежащей нагреву, получаемой на второй ступени разделения жидкой фракции с высоким содержанием метана. В отличие от этого сырьевая фракция с высоким содержанием углеводородов в способе, описанном в DE 102013013883, по меньшей мере частично охлаждается за счет хладагента контура охлаждения второй ступени разделения. Чтобы можно было управлять тепловым балансом между термически развязанными ступенями разделения, согласно одному предпочтительному варианту осуществления способа по настоящему изобретению, по меньшей мере временно парциальный поток полученной на второй ступени разделения жидкой фракции с высоким содержанием метана подается на первую ступень разделения как (дополнительная) флегма.
Следующие предпочтительные варианты осуществления предлагаемого изобретением способа выделения высоко- и низкокипящих соединений из сырьевой фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно из природного газа, являющиеся объектами зависимых пунктов формулы изобретения, отличаются тем, что
- первая ступень разделения работает при давлении по меньшей мере 25 бар, предпочтительно по меньшей мере 28 бар,
- обедненную высококипящими компонентами газовую фракцию перед ее подачей на вторую ступень разделения не компримируют,
- флегму для второй ступени разделения формируют через открытый контур охлаждения,
- причем хладагент, циркулирующий в открытом контуре охлаждения, испаряют при двух разных значительных температурах за счет потоков флегмы в дефлегматоре и в боковом конденсаторе второй ступени разделения, и
- давление испаренного в боковом конденсаторе хладагента по меньшей мере в три раза выше, чем давление хладагента, испаренного в дефлегматоре,
- по меньшей мере временно часть потока образовавшейся на первой ступени разделения обедненной высококипящими компонентами газовой фракции смешивают с жидкой фракцией с высоким содержанием метана, полученной на второй ступени разделения,
- если давление сырьевой фракции с высоким содержанием углеводородов превышает 50 бар, сырьевую фракцию перед подачей на первую ступень разделения дросселируют по меньшей мере в две стадии, и
- вторую ступень разделения осуществляют в колонне, содержащей разделительную стенку, причем разделительная стенка расположена по меньшей мере в той части колонны, где в колонну подают обедненную высококипящими компонентами газовую фракцию и отбирают фракцию с низким содержанием диоксида углерода, добавляемую в открытый контур охлаждения.
Предлагаемый изобретением способ выделения высоко- и низкокипящих соединений из сырьевой фракции с высоким содержанием углеводородов, а также следующие варианты его осуществления подробнее поясняются на примерах осуществления, показанных на фигурах 1 и 2. При этом оба примера осуществления отличаются только в отношении формирования фракции флегмы, подаваемой на первую ступень разделения T1.
По линии 1 поток природного газа, содержащего низко- и высококипящие компоненты, который, как правило, имеет давление от 40 до 100 бар, пропускают через теплообменники E1 и E2 и в них частично конденсируют за счет технологических потоков, о которых ниже будет говориться более подробно. Отводимый из теплообменника E2 поток 2 природного газа разделяется в сепараторе D1 на жидкую фазу 3 и газовую фазу 4. Первую проводят через расширительный клапан V1 в верхнюю часть колонны разделения метан-этан T1 (деметанизатор), которая представляет собой первую ступень разделения. Вышеупомянутая газовая фаза 4 дросселируется в детандере X1 и также подается в верхнюю часть колонны T1. Часть потока 5 образующейся в сепараторе D1 газовой фазы 4 после конденсации в теплообменнике E2 подается в колонну T1 как флегма через расширительный клапан V4.
Если давление сырьевой фракции 1 с высоким содержанием углеводородов больше 50 бар, выгодно дросселировать сырьевую фракцию 1 по меньшей мере в две стадии перед ее подачей на первую ступень разделения T1. Такой способ действий показан, например, на фигуре 2 документа DE 102013013883.
Колонна T1 работает предпочтительно при давлении по меньшей мере 25 бар, в частности, по меньшей мере 28 бар. Необходимый боковой обогрев a/b колонны T1 показан лишь схематично. Из куба колонны T1 отбирается жидкая фракция 8 с высоким содержанием высококипящих компонентов и проводится на ее дальнейшее применение, например, разделение на этан и другую фракцию, состоящую из пропана и высших углеводородов. Фракцию этана часто применяют как сырье для установки получения этилена, пропансодержащую фракцию используют в различных химических процессах. Парциальный поток 9 жидкой фракции 8 превращают в пар в кипятильнике E3 и снова подают в колонну T1.
Обедненная высококипящими компонентами газовая фракция 10, получаемая в голове первой ступени разделения T1, по меньшей мере частично конденсируется в теплообменнике E4 и через расширительный клапан V6 подается во вторую колонну или ступень разделения T2. При этом вышеописанная фракция 10 между ее отводом с первой ступени разделения T1 и ее подачей на вторую ступень разделения T2 предпочтительно не подвергается повышению давления посредством насоса или компрессора.
В колонне T2 происходит ректификационное разделение на жидкую фракцию 11 с высоким содержанием метана, которую отводят из куба колонны T2, а также газовую фракцию 12 с высоким содержанием легкокипящих компонентов, которую отбирают в голове колонны T2. Вышеуказанная жидкая фракция 11 с высоким содержанием метана расширяется в клапане V7 до давления на 5-20 бар, предпочтительно на 7-12 бар ниже рабочего давления в колонне T1. Затем эту обогащенную метаном фракцию полностью испаряют в теплообменнике E4, нагревают в теплообменниках E2 и E1 и на выходе получают как поток 11' продукта с высоким содержанием метана. Аналогично отбираемая с верхней части колонны T2 газовая фракция 12 с высоким содержанием легкокипящих компонентов нагревается в теплообменнике E6 и затем по линии 12' проводится на дальнейшее применение, например, на получение гелия. Часть потока 13 вышеуказанной жидкой фракции 11 с высоким содержанием метана по меньшей мере частично испаряют в теплообменнике E5' и затем подают в колонну T2 в ее нижнюю часть.
По меньшей мере часть потока 7 полученной на второй ступени разделения T2 жидкой фракции 11 с высоким содержанием метана подается на первую ступень разделения T1 в качестве флегмы; как правило, для этого следует предусмотреть насос P1.
В примере осуществления, показанном на фигуре 2, вышеописанная частичная конденсация обедненной высококипящими компонентами газовой фракции 10 осуществляется в испарителе с водяной ванной D5 за счет получаемой на второй ступени разделения T2 жидкой фракции 11 с высоким содержанием метана. Жидкая фракция из наличной жидкости испарителя с ванной, обедненная высококипящими компонентами, по линии 7', в которой установлен насос P1', подается на первую ступень разделения T1 как флегма. Этот способ действия позволяет еще больше повысить выход высококипящих компонентов. Для повышения эффективности разделения на первой ступени разделения T1 выгодно подавать потоки флегмы 5 и 7, соответственно 7', в колонну T1 по отдельности.
Вторая ступень разделения или колонна T2 предпочтительно имеет разделительную стенку T, причем она устанавливается по меньшей мере в той части колонны T2, в которой в колонну подается обедненная высококипящими компонентами фракция 10, и отбирается фракция 11 с низким содержанием диоксида углерода 25, на которой ниже остановимся подробнее. Разделительная стенка T приводит к тому, что эти две фракции не вступают в материальный контакт.
Флегма для второй ступени разделения, или колонны, T2 формируется посредством открытого контура охлаждения. Хладагент в этом контуре охлаждения имеет содержание метана предпочтительно по меньшей мере 80 моль.%, в частности по меньшей мере 85 моль.%. Особенно выгодно, если состав хладагента в этом контуре охлаждения по существу соответствует составу вышеупомянутой фракции 25, бедной диоксидом углерода. В качестве хладагента для открытого контура охлаждения используется упомянутая бедная диоксидом углерода и богатая метаном фракция 25. Она отводится из колонны T2 через регулирующий клапан V13, превращается в пар в боковом конденсаторе E8, нагревается в теплообменниках E5' и E1', проводится на первую ступень конденсатора хладагента C1 и вместе с потоком 23 хладагента сжимается до промежуточного давления, о чем еще будет подробнее говориться ниже. После охлаждения в промежуточном компрессоре E9 сжатый хладагент сжимается на второй ступени компрессора до желаемого давления в контуре. После охлаждения во вторичном холодильнике E10 сжатый хладагент 20 после разделения на два парциальных потока охлаждается в теплообменниках E1' и E6 и после смешения в теплообменнике E5 полностью конденсируется за счет парциального потока 13; затем полностью конденсированный хладагент 21 подается в буферную емкость D4. Из этой буферной емкости отбираются два парциальных потока хладагента 24 и 25. Парциальный поток хладагента 24 переохлаждается в теплообменнике E5' и затем через клапан V12 дросселируется в колонне T2, тогда как часть потока хладагента 25 после переохлаждения в теплообменнике E6 подается через расширительный клапан V11 в дефлегматор E7 колонны T2. Из дефлегматора вышеуказанный парциальный поток хладагента отводится по линии 23, нагревается в теплообменнике E6 и затем подается на первую ступень рециркуляционного компрессора C1. Для регулирования массовых потоков в линиях 24 и 25 их можно соединить друг с другом через регулирующий клапан V14. В дефлегматоре E7 и боковом конденсаторе E8 потоки хладагента 25 и 24 превращают в пар за счет потоков флегмы 14 и 15, причем давление испарившегося в боковом конденсаторе E8 хладагента 25 предпочтительно по меньшей мере в три раза, в частности, по меньшей мере в пять раз выше, чем давление хладагента 23, испарившегося в дефлегматоре E7.
Вследствие ректификации в колонне T2, а также благодаря установленной в ней разделительной стенке T достигается, что концентрация диоксида углерода в отбираемой по линии 25 бедной диоксидом углерода фракции хладагента составляет менее 50 объемных ч/млн, предпочтительно менее 5 объемных ч/млн. Установив разделительную стенку T, можно предоставить для дефлегматора E7 фракцию хладагента, которая и при рабочей температуре ниже -150°C, предпочтительно ниже -155°C не приводит к образованию твердой фазы из-за диоксида углерода. Тем самым достигается, что отбираемая в верхней части колонны T2 газовая фракция 12 с высоким содержанием легкокипящих компонентов имеет содержание метана менее 2 об.%, предпочтительно менее 1 об.%.
Вследствие вышеописанного раздельного создания потоков флегмы 14 и 15 в двух разных конденсаторах E7 и E8 расход энергии в компрессорной установке C1 снижается по меньшей мере на 20% по сравнению со способом, в котором не используется боковой конденсатор E8. Благодаря выбранному рабочему давлению первой ступени разделения T1 гарантируется, что отбираемую в верхней части колонны T2 газовую фракцию 12 с высоким содержанием легкокипящих компонентов, имеющую содержание азота более 90 моль.%, предпочтительно более 95 моль.%, можно по меньшей мере частично конденсировать за счет хладагента, не вызывая при этом снижения давления ниже атмосферного на стороне всасывания циркуляционного компрессора C1.
Из фигуры 2 документа DE 102013013883 известен способ, в котором вторая ступень разделения реализуется в трех соединенных друг с другом колоннах. При таком образе действий также можно применять предлагаемый изобретением способ выделения высоко- и низкокипящих соединений из сырьевой фракции с высоким содержанием углеводородов.
Термическое расцепление первой и второй ступени разделения достигается согласно изобретению тем, что сырьевая фракция 1 частично конденсируется исключительно за счет самой себя и/или за счет подлежащей нагреву, полученной на второй ступени разделения жидкой фракции 11 с высоким содержанием метана. В отличие от способа согласно DE 102013013883 не осуществляют никакого охлаждения сырьевой фракции за счет вышеописанного контура охлаждения. Чтобы можно было управлять тепловым балансом между термически расцепленными ступенями разделения, согласно одному предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению по меньшей мере временно парциальный поток 7 или 7' полученной на второй ступени разделения жидкой фракции 11 с высоким содержанием метана подается на первую ступень разделения как (дополнительная) флегма.
Кроме того, в отличие от способа, описанного в DE 102013013883, по меньшей мере частично охлажденная сырьевая фракция подается в теплообменник E5, а переоборудованный теплообменник E5' применяется исключительно для кипячения подаваемого в колонну T2 парциального потока 13 путем конденсации хладагента высокого давления. Переохлаждение парциального потока сжиженного хладагента высокого давления из D4 за счет хладагента среднего давления происходит теперь в дополнительном теплообменнике E5'.
Таким образом, согласно изобретению, в удалении высококипящих компонентов участвуют исключительно теплообменники E1, E2 и E3. Все прохождения через эти теплообменники происходят в нормальном режиме и тогда, когда работает только отделение высококипящих, но не низкокипящих компонентов, то есть работает только колонна T1, но не колонна T2. Головной продукт колонны T1 в этом случае по линии 50, в которой предусмотрен регулирующий клапан V5, проходит мимо на отделение низкокипящих компонентов. Линия 50 служит, кроме того, для разгрузки процесса выделения низкокипящих компонентов на второй ступени разделения T2 благодаря тому, что по меньшей мере временно парциальный поток обеденной высококипящими компонентами газовой фракции 10, полученной на первой ступени разделения T1, смешивается по линии 50 с получаемой на второй ступени разделения T2 жидкой фракцией 11 с высоким содержанием метана.
Хотя аппаратурные издержки в способе по изобретению для выделения высоко- и низкокипящих соединений из сырьевой фракции с высоким содержанием углеводородов из-за разделения первоначально двух теплообменников (в DE 102013013883 это теплообменники E1 и E5) теперь на четыре теплообменника E1, E1', E5 и E5' требуют дополнительных капиталовложений, гибкость производства, в частности при пуске, настолько повышается, что суммарная экономическая эффективность установки в результате предложенных мер возрастает.

Claims (20)

1. Способ выделения высоко- и низкокипящих соединений из обогащенной углеводородами сырьевой фракции, предпочтительно из природного газа, согласно которому
- сырьевую фракцию (1) частично конденсируют (E1, E2),
- ректификацией (T1) отделяют жидкую фракцию (8) с высоким содержанием высококипящих компонентов, что составляет первую ступень разделения,
- получающуюся при этом газовую фракцию (10), обедненную высококипящими компонентами, по меньшей мере частично конденсируют (E4) и
- ректификацией (T2) разделяют на жидкую фракцию с высоким содержанием метана (11) и газовую фракцию с высоким содержанием легкокипящих компонентов (12), что составляет вторую ступень разделения),
отличающийся тем, что первую ступень разделения (T1) и вторую ступень разделения (T2) осуществляют независимо друг от друга,
и тем, что
- первая ступень разделения (T1) работает при давлении по меньшей мере 25 бар,
- обедненную высококипящими компонентами газовую фракцию (10) перед ее подачей на вторую ступень разделения (T2) не компенсируют,
- флегма для второй ступени разделения (T2, T3, T4) формируется через открытый контур охлаждения,
- причем хладагент, циркулирующий в открытом контуре охлаждения, превращают в пар при двух разных значениях температуры, обеспечиваемой потоками флегмы (14, 15) в дефлегматоре (E7) и в боковом конденсаторе (E8) второй ступени разделения (T2), и
- давление испаренного в боковом конденсаторе (E8) хладагента (25) по меньшей мере в три раза выше, чем давление хладагента (22), испаренного в дефлегматоре (E7).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сырьевая фракция (1) частично конденсируется (E1, E2) самопроизвольно и/или за счет охлаждения жидкой фракцией с высоким содержанием метана (11), получаемой на второй ступени разделения, которая в свою очередь нагревается.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере часть потока (7), получаемого на второй ступени разделения (T2) жидкой фракции (11) с высоким содержанием метана, подают на первую ступень разделения (T1) в качестве флегмы.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере частичная конденсация (E4) обедненной высококипящими компонентами газовой фракции (10) осуществляется в выпарном аппарате с водяной ванной (D5) за счет получаемой на второй ступени разделения (T2) жидкой фракции с высоким содержанием метана (11), и жидкая фракция (7') из жидкости, присутствующей в выпарном аппарате (D5), подается на первую ступень разделения (T1) в качестве флегмы.
5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что
- первая ступень разделения (T1) работает при давлении по меньшей мере 28 бар.
6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере часть потока, образовавшегося на первой ступени разделения (T1) обедненной высококипящими компонентами газовой фракции (10), смешивают (50) с полученной на второй ступени разделения (T2) жидкой фракцией (11) с высоким содержанием метана.
7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что если давление сырьевой фракции с высоким содержанием углеводородов составляет более 50 бар, сырьевую фракцию (1) перед подачей на первую ступень разделения (T1) подвергают дросселированию по меньшей мере в две стадии (X1, X2).
8. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вторую ступень разделения (T2) осуществляют в колонне, содержащей разделительную стенку (T), причем разделительная стенка (T) установлена по меньшей мере в той части колонны, где в колонну подают обедненную высококипящими компонентами газовую фракцию (10) и отбирают фракцию (25) с низким содержанием диоксида углерода, которую добавляют в открытый контур охлаждения.
RU2015124160A 2015-02-12 2015-06-22 Комбинированное выделение высоко- и низкокипящих соединений из природного газа RU2707777C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015001858.2 2015-02-12
DE102015001858.2A DE102015001858A1 (de) 2015-02-12 2015-02-12 Kombinierte Abtrennung von Schwer- und Leichtsiedern aus Erdgas

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015124160A RU2015124160A (ru) 2017-01-10
RU2015124160A3 RU2015124160A3 (ru) 2018-10-25
RU2707777C2 true RU2707777C2 (ru) 2019-11-29

Family

ID=55273197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015124160A RU2707777C2 (ru) 2015-02-12 2015-06-22 Комбинированное выделение высоко- и низкокипящих соединений из природного газа

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE102015001858A1 (ru)
RU (1) RU2707777C2 (ru)
WO (1) WO2016128110A1 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2571945A (en) * 2018-03-13 2019-09-18 Linde Ag Method for operating a natural gas processing plant
GB2571946A (en) * 2018-03-13 2019-09-18 Linde Ag Method for operating a feed gas processing plant
CA3095507A1 (en) * 2018-04-09 2019-10-17 Linde Engineering North America Inc. Methods and systems for removing nitrogen from natural gas
US11207611B1 (en) 2018-07-03 2021-12-28 Burns & Mcdonnell Engineering Company, Inc. Process for separating hydrocarbons in a liquid feed utilizing an externally heated reboiler connected to a divided wall column as the primary source of heat energy
FR3123973B1 (fr) 2021-06-09 2023-04-28 Air Liquide Purification cryogénique de biogaz avec pré-séparation et solidification externe de dioxyde de carbone
FR3123969B1 (fr) 2021-06-09 2023-04-28 Air Liquide Procédé de séparation et de liquéfaction du méthane et du dioxyde de carbone avec pré-séparation en amont de la colonne de distillation
FR3123968B1 (fr) * 2021-06-09 2023-04-28 Air Liquide Procédé de séparation et de liquéfaction du méthane et du CO2 comprenant le soutirage de vapeur d’un étage intermédiaire de la colonne de distillation
FR3123971B1 (fr) * 2021-06-09 2023-04-28 Air Liquide Purification cryogénique de biogaz avec soutirage à un étage intermédiaire et solidification externe de dioxyde de carbone.

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2932561A1 (de) * 1979-08-10 1981-02-26 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zum zerlegen eines gasgemisches
SU1029833A3 (ru) * 1974-08-09 1983-07-15 Линде Аг (Фирма) Способ сжижени природного газа
US4504295A (en) * 1983-06-01 1985-03-12 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from natural gas integrated with NGL recovery
DE102007010874A1 (de) * 2007-03-06 2008-09-11 Linde Ag Abtrennverfahren
DE102009036366A1 (de) * 2009-08-06 2011-02-10 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1310514A (en) * 1969-07-02 1973-03-21 Bligh B R Process of contunuous distillation
DE19919932A1 (de) * 1999-04-30 2000-11-02 Linde Ag Verfahren zum Gewinnen einer Reinmethanfraktion
DE102009015766A1 (de) * 2009-03-31 2010-10-07 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
DE102010044646A1 (de) * 2010-09-07 2012-03-08 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff und Wasserstoff aus Erdgas
DE102013013883A1 (de) 2013-08-20 2015-02-26 Linde Aktiengesellschaft Kombinierte Abtrennung von Schwer- und Leichtsiedern aus Erdgas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1029833A3 (ru) * 1974-08-09 1983-07-15 Линде Аг (Фирма) Способ сжижени природного газа
DE2932561A1 (de) * 1979-08-10 1981-02-26 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zum zerlegen eines gasgemisches
US4504295A (en) * 1983-06-01 1985-03-12 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from natural gas integrated with NGL recovery
DE102007010874A1 (de) * 2007-03-06 2008-09-11 Linde Ag Abtrennverfahren
DE102009036366A1 (de) * 2009-08-06 2011-02-10 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016128110A1 (de) 2016-08-18
RU2015124160A (ru) 2017-01-10
RU2015124160A3 (ru) 2018-10-25
DE102015001858A1 (de) 2016-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2707777C2 (ru) Комбинированное выделение высоко- и низкокипящих соединений из природного газа
RU2668053C2 (ru) Комбинированная сепарация высококипящих и низкокипящих компонентов из природного газа
RU2491487C2 (ru) Способ сжижения природного газа с улучшенным извлечением пропана
US9222724B2 (en) Natural gas liquefaction method with high-pressure fractionation
RU2015114796A (ru) Интегрированное удаление азота при производстве сжиженного природного газа с использованием промежуточного разделения исходного газа
AU2012208931B2 (en) Method of recovery of natural gas liquids from natural gas at NGLs recovery plants
EA010386B1 (ru) Способ одновременного выделения из природного газа фракции с высоким содержанием c-углеводородов и потока с высоким содержанием этана и установка для его осуществления
SA110310707B1 (ar) معالجة غاز هيدروكربونى
RU2015125663A (ru) Комплексный способ извлечения газоконденсатных жидкостей и сжижения природного газа
US20110036120A1 (en) Method and apparatus for recovering and fractionating a mixed hydrocarbon feed stream
RU2671253C2 (ru) Способ удаления кислотных газов из природного газа
JP2012503753A (ja) 拡張二成分冷却システムを用いた冷却方法
CN101932368A (zh) 用于从烃混合物中分离出易于沸腾的组分的方法和装置
US10436505B2 (en) LNG recovery from syngas using a mixed refrigerant
NO173934B (no) Fremgangsmaate for separering av c2+- eller av c3+- eller av c4-hydrocarboner fra en gassblanding
AU2014265950B2 (en) Methods for separating hydrocarbon gases
CN110536877A (zh) 用于获得一种或多种烯烃的方法和系统
EA035004B1 (ru) Возврат флегмы в колоннах для деметанирования
US10598432B2 (en) Process for the production of dilute ethylene
AU2010311203A1 (en) Method for fractionating a cracked gas flow in order to obtain an ethylene-rich cut and a fuel flow, and associated facility
JPH0338519B2 (ru)
US20140060112A1 (en) Method for separating c2+-hydrocarbons from a hydrocarbon-rich fraction
KR20220088417A (ko) 프로판 탈수소 프로세스로부터 프로필렌의 회수를 위한 프로세스
RU2689866C2 (ru) Способ выделения этана из газовой фракции с высоким содержанием углеводородов
EP2872842B1 (en) Methods for separating hydrocarbon gases