SU798443A1

SU798443A1 - Method of separation of natural and oil gases

Info

Publication number: SU798443A1
Application number: SU752098225A
Authority: SU
Inventors: Осип Александрович Беньяминович; Соломон Давыдович Барсук; Татьяна Алексеевна Бажанова; Валентина Ивановна Загребина; Владимир Васильевич Блинов; Игорь Леонидович Андреев; Клавдия Александровна Колюшенко; Виктор Александрович Сломов
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут Природных Газов
Priority date: 1975-01-16
Filing date: 1975-01-16
Publication date: 1981-01-23

Description

(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНЫХ И НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ(54) METHOD FOR SEPARATION OF NATURAL AND OIL GASES

Изобретение относитс к способам разделени природных и нефт ных газов с целью получени гели , этана, пропана и более т желых углеводородов.This invention relates to methods for separating natural and petroleum gases to produce helium, ethane, propane, and heavier hydrocarbons.

Известен способ низкотемпературной конденсации и ректификации, в соответствии с которым весь поток газа охлаждают за счет дросселировани раздел емого газа или внешних холодильных циклов, парожидкостную смесь раздел ют в сепараторе, жидкую фазу направл ют в ректификационную колонну дл выделени индивидуальных углеводородов , паровую - на фракционирующую конденсацию дл получени гели 1.The known method of low-temperature condensation and distillation, according to which the entire gas stream is cooled by throttling the gas to be separated or external refrigeration cycles, the vapor-liquid mixture is separated in a separator, the liquid phase is sent to a distillation column for separation of individual hydrocarbons, steam is fractionated condensation to obtain gels 1.

Недостаток этого способа - высокие энергозатраты на сжатие дроссельного потока газа дл дальнейшего его транспорта по магистральному газопроводу.The disadvantage of this method is the high energy consumption for compressing the throttle gas flow for its further transport through the main gas pipeline.

Наиболее близким к предлагаемому по технической суш,ности вл етс способ разделени газа, включающий охлаждение его, разделение на два потока, охлаждение до полного сжижени одного из них обратными потоками, второго - циркулирующим холодильным агентом, объединение охлажденных потоков, расширение сжиженного потока в турбине, сепарацию жидкой и паровой фаз с получением гелиевой, метановой , этановой и широкой фракции 2. Недостатком указанного способа при использовании его дл разделени природного газа на гелиевую и этановую фракции вл ютс большие затраты энергии на полное сжижение газа и низка степень извлечени легкого компонента - гели .The closest to the proposed technical drying is the method of gas separation, including cooling it, dividing it into two streams, cooling until one of them is fully liquefied by reverse flows, the second is a circulating refrigerant, combining cooled streams, expanding the liquefied stream in a turbine, separation of liquid and vapor phases to produce helium, methane, ethane and broad fractions 2. The disadvantage of this method when using it to separate natural gas into helium and ethane fractions are large energy costs for complete liquefaction of the gas and low degree of extraction of the light component - gels.

Цель изобретени - повышение выхода продуктов; гели , этана, широкой фракции углеводородов, а также снижение энергозатрат на охлаждение природного газа.The purpose of the invention is to increase the yield of products; gels, ethane, a broad fraction of hydrocarbons, as well as reducing energy consumption for cooling natural gas.

Цель достигаетс тем, что охлаждение исходного газа провод т до двухфазного состо ни с содержанием жидкости 30-60%, после чего жидкую и газовую фазы раздел ют .The goal is achieved by cooling the source gas to a two-phase state with a liquid content of 30-60%, after which the liquid and gas phases are separated.

Кроме того холодильный агент, примен емый дл охлаждени природного газа, получают смешением потоков раздел емого газа: этановой, метановой фракции и широкой фракции углеводородов, после чего его направл ют на циркул цию дл охлаждени второго потока исходного газа.In addition, the refrigerant used to cool the natural gas is obtained by mixing the flow of the gas to be separated: ethane, methane fraction and a broad hydrocarbon fraction, after which it is circulated to cool the second source gas stream.

На фиг. 1 представлена технологическа схема разделени газовой смеси предлагаемым способом; на фиг. 2 - зависимость коэффициента извлечени гели (крива I) и этана (крива 2) от степени конденсации газа .FIG. 1 shows a flow chart for separation of the gas mixture by the proposed method; in fig. 2 shows the dependence of the recovery coefficient of gels (curve I) and ethane (curve 2) on the degree of gas condensation.

Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.

Очищенный и осущенный природный газ подают на установку при давлении 40- 60 кгс/см и раздел ют на два потока, один из которых (60-80°/о) охлаждают и частично конденсируют за счет холода обратных потоков сдросселированного газа в теплообменнике 1, второй - циркулирующей многокомпонентной смесью в теплообменниках 2, 3, 4, затем потоки смещивают и сепарируют . Охлаждение производ т до температуры , при которой сжижаетс 30-60% газа. Жидкость из сепаратора 5 направл ют на частичную деметанизацию в сепаратор 6 при давлении на 5-10 кгс/см ниже, чем в сепараторе 5. Жидкость из сепаратора 6 подают на выделение углеводородов в колонны - деметаннзатор 7 и деэтанизатор 8. Пар из деэтанизатора 8 направл ют в теплообменник 3, где производ т его частичную конденсацию. Выпавщую жидкость направл ют на орошение деэтанизатора 8.Purified and drained natural gas is fed to the unit at a pressure of 40- 60 kgf / cm and divided into two streams, one of which (60-80 ° / o) is cooled and partially condensed due to the cold return flow of the throttled gas in the heat exchanger 1, the second - circulating multicomponent mixture in heat exchangers 2, 3, 4, then the flows are shifted and separated. Cooling is carried out to a temperature at which 30-60% of the gas is liquefied. The liquid from the separator 5 is sent for partial demethanization to the separator 6 at a pressure of 5-10 kgf / cm lower than in the separator 5. Liquid from the separator 6 is fed to the separation of hydrocarbons in the columns - demethanizer 7 and deethanizer 8. Steam from de-ethanizer 8 direction heat exchanger 3, where it is partially condensed. The precipitated liquid is directed to the de-ethanizer 8 irrigation.

Газ из сепаратора 5 конденсируют и переохлаждают в теплообменнике 9, после чего направл ют в первую отпарную колонну 10. Обогащенный гелием газ первой отпарной колонны 10 вновь конденсируют в конденсаторе 11 и подают во вторую отпарную колонну 12 и противоточный конденсатор 13, где происходит обогащение газа гелием до 80-90%. Полученный гелиевый концентрат направл ют затем на очистку от примесей. Холодильный цикл на многокомпонентном агенте состоит из компрессора 14, холодильника 15 и теплообменников 2, 3 и 4, в которых происходит охлаждение и частична конденсаци природного газа и паров из деэтанизатора 8 за счет испарени и нагрева сдросселированной многокомпонентной смеси. Циркулирующую смесь получают смещением потоков раздел емого на установке газа, этановой фракции, метановой фракции, отбираемой с верха деметанизатора 7 и щирокой фракции углеводородов.The gas from the separator 5 is condensed and supercooled in the heat exchanger 9, after which it is sent to the first Stripping column 10. The helium-rich gas from the first Stripping column 10 is again condensed in the condenser 11 and fed to the second Stripping column 12 and the countercurrent condenser 13, where the gas is enriched with helium up to 80-90%. The resulting helium concentrate is then sent to impurities. The refrigeration cycle on a multi-component agent consists of a compressor 14, a refrigerator 15 and heat exchangers 2, 3 and 4, in which natural gas and vapors from a de-ethanizer 8 are cooled and partially condensed due to evaporation and heating of the cross-linked multi-component mixture. The circulating mixture is obtained by displacing the streams of the gas separated at the plant, the ethane fraction, the methane fraction taken from the top of the demethanizer 7 and the wide fraction of hydrocarbons.

Корректировку состава холодильного агента, в зависимости от состава и давлени раздел емого газа, осуществл ют частичной депропанизацией щирокой фракции углеводородов.Correction of the composition of the refrigerant, depending on the composition and pressure of the gas to be separated, is carried out by partial depropanization of the wide fraction of hydrocarbons.

График на фиг. 2 построен по результатам экспериментальных работ по определению коэффициентов распределени углеводородов и гели между жидкими и газообразными фазами в зависимости от температуры и давлени .The graph in FIG. 2 is based on the results of experimental work to determine the distribution coefficients of hydrocarbons and gels between liquid and gaseous phases, depending on temperature and pressure.

Как видно из графика, степень извлечени гели уменьщаетс с увеличением доли жилкой фазы, а степень извлечени этапа - растет.As can be seen from the graph, the recovery rate of the gels decreases with an increase in the proportion of the veined phase, and the recovery rate of the phase increases.

С учетом соотнощени цен на гелий и этан установлено, что при их совместном извлечении оптимальным вл етс извлечение 80-95% гели и 60-85% этана. Как видно из графика, такие степени извлечени соответствуют конденсации газа на 30-60%. Например дл Оренбургского природного газа, оптимальна конденсаци составл ет 40%.Taking into account the price ratio for helium and ethane, it was found that when they are extracted together, it is optimal to extract 80-95% helium and 60-85% ethane. As can be seen from the graph, such recovery rates correspond to gas condensation by 30-60%. For example, for Orenburg natural gas, the optimum condensation is 40%.

Дл достижени оптимальных показателей - минимума расхода энергии на охлаждение природного газа с помощью многокомпонентного холодильного агента, последний получают смещением потоков раздел емого газа как указывалось. Такой способ получени хладоагента позвол ет сократить капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с получением хладоагента на специальной установке.In order to achieve optimal performance — minimum energy consumption for cooling natural gas using a multi-component refrigerant — the latter is obtained by shifting the gas to be separated as indicated. This method of obtaining a refrigerant reduces the capital and operating costs compared to obtaining a refrigerant at a special installation.

Claims

1. A method of separating natural and petroleum gases, including cooling the source gas, dividing it into two streams, cooling one of them with reverse flows, and the second with circulating refrigerant, combining the cooled streams and separating the liquid and vapor phases to produce helium, methane, ethane and broad fractions, characterized in that, in order to reduce energy consumption and increase the yield of gels, ethane and wide hydrocarbon fractions, the source gas is cooled to a two-phase state with a liquid content of 30-6 0%. 2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to reduce capital and operating costs, the refrigerant is obtained by mixing ethane, and methane and broad hydrocarbon fractions.

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate number 116225, cl. F 25 J 3/08, 1958.

2. The UK patent number 900325, cl. 8 (2), (F25J), 01.20.61.