SU851031A1

SU851031A1 - Method and plant for separating natural gases

Info

Publication number: SU851031A1
Application number: SU772436489A
Authority: SU
Inventors: Василий Иванович Широков; Геннадий Георгиевич Малютин; Ильясаф Исраилович Мишиев; Николай Николаевич Кошкин; Фарида Салахитдиновна Абдуллаева; Анатолий Константинович Стукаленко; Юрий Васильевич Савельев; Александр Николаевич Новичков
Original assignee: Предприятие П/Я В-2913
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-01-03
Publication date: 1981-07-30

Description

1one

Изобретение относитс к холодильной технике, касаетс разделени углеводородных газов, которые могут быть широко применены в различных отрасл х промьошленности, особенно химической.The invention relates to refrigeration, the separation of hydrocarbon gases, which can be widely applied in various fields, especially the chemical one.

Известен способ разделени газов при производстве этилена и пропилена, включающий ступенчатое охлаждение, дросселирование и сепарацию раздел емого газа с использованием газовых холодильных машин на различных отрицательных температурах в сочетании с абсорбционными холодильными мгииинами 1 .A known method for the separation of gases in the production of ethylene and propylene, which includes staged cooling, throttling and separation of the gas to be separated using gas chillers at various negative temperatures in combination with absorption chillers 1.

Недостатком известного способа вл етс неполное использование внут ( ренних энергетических ресурсов сжатого технологического газа, что приводит к потере энергии при дросселировании газов в технологическом процессе .The disadvantage of this method is the incomplete use of internal (energy resources of compressed process gas, which leads to loss of energy when gas is throttled in the process.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ разделени углеводородных газов, включающий ступенчатое охлаждение и сепарацию раздел емого газа с получением газообразного продукта и конденсата, деметаниэацию конденсата, с вьщелением метановодородной фракции, охлаждениеThe closest to the present invention is a method of separating hydrocarbon gases, including stepwise cooling and separation of the separated gas to produce a gaseous product and condensate, demethanization of the condensate, with the separation of the methane-hydrogen fraction, cooling

и сепарацию ее с подачей жидкой части на орошение и расши рение газообразной части с получением холодного и теплового.потоков. Указанный способ осуществл ют в известной установке, включающей последовательно соединенные теплоббменники, холодильники и сепараторы, деметанизатор , конденсатор, сепаратор орошеfO ни и вихревую трубу. Способ разделени и установка дл его осуществлени позвол ют частично утилизировай-ь холод, содержащийс в отход щих газах дёметанизатора 2.and its separation with the supply of the liquid part for irrigation and expansion of the gaseous part with the formation of cold and heat fluxes. This method is carried out in a known installation, including series-connected heat exchangers, refrigerators and separators, a demethanizer, a condenser, an Oroshe separator, and a vortex tube. The separation method and the installation for its implementation allow for the partial utilization of the cold contained in the exhaust gases of the methane separator 2.

1515

Недостатком известного способа и установки дл его осуществлени вл ет .с то,что одноступенчатое расширение снижает холодопроизводитель - ность установки и не позвол ет пол3Q ностью использовать энергию расшир ющегос газа, так как тепловый поток , выход щий из вихревой трубы, несет в себе значительные запасы энергии, которые не используютс дл The disadvantage of the known method and installation for its implementation is that the single-stage expansion reduces the cooling capacity of the installation and does not allow full use of the energy of the expanding gas, since the heat flow exiting the vortex tube carries considerable reserves. energies that are not used for

25 дальнейшего получени холода. Кроме того. Коэффициент извлечени этилена в таком процессе не превышает 98 вес. %.25 further cold. Besides. The ethylene recovery rate in this process does not exceed 98 wt. %

Цель изобретени - снижение потери этилена при разделении углеводородных газов и повышение экономичности . Указанна цель достигаетс тем, что в известном способе разделени углеводородных газов, включающем ступенчатое охлаждение и с.парацию газдел емого газа с получением газообразного продукта и конденсата, д метанизацию конденсата с выделением метано-водородной фракции, охлаждение и сепарацию ее с подачей жидкой части на орошение и расширение газообразной части, с получением холодног и теплого потоков, холодный поток предварительно подогревают, смешивают с тепловым потоком и подвергшо повторномурасширению. Указанна цель достигаетс также тем, что установка дл осуществлени способа разделени углеводородных: газов, включающа последовательно соединенные теплообменники, холодиль НИКИ и сепаратор, деметанизатор, кон денсатор, сепаратор орошени и вихревую трубу, снабжена второй вихревой трубой, установленной между первой трубой и теплообменниками и соединенной с помощью трубопроводов с конденсаторами. На чертеже изображена схема предлагаемой установки получени холода дл разделени углеводородных газов при производстве этилена и пропилена Установка состоит из р да последо вательно соединенных многопоточных теплообменников 1-4, холодильников 5-8 и сепараторов 9-12,деметанизатора 13, с которым соответственно соединенн жидкостные части сепараторов 9-12. Верхн часть деметанизатора 13 соединена с конденсатором 14 и сепаратором 15 орошени , жидкостна часть которого соединена с деметанизатором 13, а газова часть - с вихревой трубой 16. Холодный конец вихревой трубы 16 через конденсатор 14, а теплый напр мую соединены с вихревой трубой 17. Холодный конец трубы 17 через конденсатор 14, а теплый конец напр мую соединены соответственно с теплообменниками холодильного цикла 4 и 3. В схеме указаны следующие потоки 1 - исходна газова смесь, П-1-е питание деметанизатора,DI-2-e питани деметанизатора, 1У - 3-е питание де метанизатора, У - 4-е питание демета затора, У1 - газ, направл емый в бло выделени водорода, УН - верхний п дукт еметанизатора, УП1 - орошение деметанизатора, IX - холодный поток вихревой трубы 16, X - тепловый пот вихревой трубы 16, XI - холодный по ток вихревой трубы 17, Х-11 - теплый поток вихревой трубы 17, ХШ - кубов поток деметанизатора. Рассмотрим, например, описание с соба разделени углеводородных газо в процессе выделени .этилена и пропилена . Исходную углеводородную газовую емкость 1, сжатую до 35-39 ата, направл ют на охлаждение в теплообменник обратных потоков 1, затем в холодильник 5, охлаждаемый жидким пропиленом , кип щим при . Углеводородную газовую смесь частично конденсируют и после разделени в сепара-торе 9 направл ют жидкую часть при -15°Сна питание в деметанизатор 13 ( поток И), газообразную часть - на дальнейшее охлаждение последовательно в теплообменник 2 и холодильник 6, охлаждаемый жидким пропиленом, кип щим при . Парожидкостную смесь в сепараторе 10 раздел ют на жидкость, которую в виде питани направл ют в деметанизатор 13 (шток Ш) и.на газообразную часть, направл емую на дальнейшее охлаждение в теплообменник 3, холодильник 7, который охлаждаетс жидким этиленом, кип щим при -55°С, и раздел етс в сепараторе 11. Из сепаратора 11 жидкость направл ют в деметанизатор 13 (поток 1У) , газы направл ют на дальнейшее охлаждение в холодильник 8 и теплообменник 4. В холодильнике 8 газы охлаждаютс жидким этиленом, испар ющимс при -98°С. В теплообменнике 4 газы охлаждаютс до -100°С и их направл ют в сепаратор 12. Жидкость из сепаратора 12 (поток У) частично испар етс в теплообменнике 4, нагреваетс до -ЭООс и поступает на .питание деметанизатора 13, а газообразную часть направл ют на дальнейшее охлаждение в узел выделени водорода (поток У1), Из деметанизатора 13 пары метанА и водорода с примесью этилена поступают в конденсатор 14, охлаждаемый холодильными потоками вихревых труб 16 и 17. В сепараторе 15 парожидкостную смесь раздел ют на жидкость, которую с температурой -125 -.-1300G направл ют на орошение деметанизатора 13 и на газ, который поступает на первую ступень расширени с 32-36 ата до 15-18 ата в вихревой трубе 16, охлажда сь при этом до -140 - -150с. Холодный поток после вихревой трубы 16 направл ют в конденсатор 14, где нагретый до -130 - -135°С соедин ют с теплым потоком вихревой трубы 16 и направл ют на вторую ступень расширени в вихревой трубе 17. Во второй ступени газы расшир ют ,с 15-18 ата до 4-5 ата и они охлаждаютс до -140- . Холодный поток из вихревой трубы 17 направл ют в конденсатор 14 и нагретый до -130 - -135°С.поступает на последовательное охлаждение теплообменников 4, 3, 2 и 1. Тепловый поток вихревой трубы 17 с температурой направл ют на последовательное охлаждение теплообменников 3,The purpose of the invention is to reduce the loss of ethylene in the separation of hydrocarbon gases and increase efficiency. This goal is achieved by the fact that in a known method of separating hydrocarbon gases, including step-by-step cooling and gas-separation gas separation to produce a gaseous product and condensate, condensate methanisation with separation of the methane-hydrogen fraction, cooling and separating it with the liquid portion for irrigation and expansion of the gaseous part, to produce cold and warm flows, the cold flow is preheated, mixed with heat flow and re-expanded. This goal is also achieved by the fact that the installation for carrying out the method of separating hydrocarbon gases, including series-connected heat exchangers, NIKI refrigerators and a separator, a demethanizer, a condenser, a reflux separator and a vortex tube, is equipped with a second vortex tube installed between the first tube and heat exchangers and connected using pipelines with capacitors. The drawing shows a diagram of the proposed cold production facility for separating hydrocarbon gases in the production of ethylene and propylene. The installation consists of a series of sequentially connected multithreaded heat exchangers 1–4, refrigerators 5–8 and separators 9–12, demethanizer 13, with which respectively connected liquid parts separators 9-12. The upper part of the demethanizer 13 is connected to the condenser 14 and the irrigation separator 15, the liquid part of which is connected to the demethanizer 13, and the gas part to the vortex tube 16. The cold end of the vortex tube 16 is connected via a condenser 14, and the warm part is directly connected to the vortex tube 17. Cold the end of the pipe 17 through the condenser 14, and the warm end are directly connected respectively to the heat exchangers of the refrigeration cycle 4 and 3. The following flows are shown in the diagram: 1 - source gas mixture, P-1-e power to the demethanizer, DI-2-e power to the de-methanizer, 1U - 3rd pit de-methanizer, U - 4th power supply of demeter mash, U1 - gas directed to the hydrogen evolution unit, UN - top end of methane anizer, UP1 - irrigation of demethanizer, IX - cold flow of a vortex tube 16, X - heat flow of a vortex tube 16, XI - cold flow of the vortex tube 17, X-11 - warm flow of the vortex tube 17, XIII - cubes flow of demethanizer. Consider, for example, a description of the separation of hydrocarbon gases during the separation of ethylene and propylene. The initial hydrocarbon gas tank 1, compressed to 35-39 atm, is sent for cooling to the heat exchanger of return flows 1, then to the refrigerator 5, cooled by liquid propylene boiling at. The hydrocarbon gas mixture is partially condensed and after separation in separator 9, the liquid part at -15 ° C is fed to the demethanizer 13 (stream I), the gaseous part to further cooling successively to heat exchanger 2 and refrigerator 6, cooled by liquid propylene, kip with him. The vapor-liquid mixture in the separator 10 is divided into a liquid, which in the form of feed is sent to the demethanizer 13 (rod III) and the gaseous part, which is sent for further cooling to the heat exchanger 3, cooler 7, which is cooled with liquid ethylene, boiling at 55 ° C, and separated in the separator 11. From the separator 11, the liquid is sent to the demethanizer 13 (stream IV), the gases are sent for further cooling in the refrigerator 8 and the heat exchanger 4. In the refrigerator 8, the gases are cooled by liquid ethylene, evaporating at 98 ° C. In heat exchanger 4, the gases are cooled to -100 ° C and sent to separator 12. Liquid from separator 12 (stream U) is partially evaporated in heat exchanger 4, heated to -EOOC and fed to demethanizer 13, and the gaseous part is directed for further cooling into the hydrogen evolution unit (flow U1). From the demethanizer 13, methaneA and hydrogen mixed with ethylene is fed into a condenser 14 cooled by the cooling flows of the vortex tubes 16 and 17. In the separator 15, the vapor-liquid mixture is divided into liquid, which with a temperature of 125 -.- 1300G at ravl dissolved at reflux demethanizer 13 and the gas that enters the first expansion stage from 32-36 to 15-18 ata ata vortex tube 16, cooling the thus Referring to -140 - -150s. The cold flow after the vortex tube 16 is directed to the condenser 14, where heated to -130 - -135 ° C is connected to the warm flow of the vortex tube 16 and directed to the second expansion stage in the vortex tube 17. In the second stage, the gases are expanded, with 15-18 at to 4-5 at and they cool to -140-. The cold flow from the vortex tube 17 is directed to the condenser 14 and heated to -130 - -135 ° C. It enters the sequential cooling of heat exchangers 4, 3, 2 and 1. The heat flow of the vortex tube 17 with temperature is directed to the sequential cooling of heat exchangers 3,

2 и 1, затем нагретый до поступает в топливную сеть установки. Таким образом, Б предлагаемом способе производства холода дл разделени газов при производстве этилена и пропилена холод при +6, -18 и -37С производ т с помощью пропиленового холодильного турбокомпрессора, холод при -55, -70, -9SPc вырабатывают в этиленовом холодильном компрессоре , холод при -140 - вырабатывают в вихревых трубах при двухступенчатом расширении технологического продукта.2 and 1, then heated until it enters the fuel system of the installation. Thus, in the proposed method of producing cold for the separation of gases in the production of ethylene and propylene, cold at +6, -18 and -37 ° C is produced using a propylene refrigeration turbo-compressor; cold at -55, -70, -9SPc is produced in an ethylene refrigeration compressor, cold at -140 - produced in vortex tubes with two-stage expansion of the technological product.

Пример выполнени предлагаемого способа иллюстрируетс таблицей (номера потоков соответствуют описанию и приведеной схеме) .An example of the implementation of the proposed method is illustrated in the table (the numbers of the streams correspond to the description and the diagram provided).

Применение предлагаемого способа получени холода дл разделени газов позвол ет по сравнению с существенными способами эффективнее использовать энергетические ресурсы установки, сократить расход электроэнергии на производство холода, увеличить процент извлечени основного технологического продукта (этилена) из сырь .The use of the proposed method of obtaining cold for the separation of gases makes it possible to use the installation’s energy resources more efficiently, to reduce energy consumption for cold production, to increase the percentage of extraction of the main technological product (ethylene) from the raw materials.

оabout

гg

гоgo

оabout

г гоgo go

1Л1L

о гоabout go

г-.g-

0101

inin

тНmn

г гоgo go

II

соwith

fOfO

ф,f,

SCJSCJ

жSWell S

шоsho

pqиpqi

ЛЗиLZi

Claims

WW. Claim 1. Method of separating hydrocarbon gases, including step cooling and separation of separated gas to produce gaseous products and condensate, demethanization of condensate with methane-hydrogen fraction, cooling and separating it with the liquid part for irrigation and expansion of the gaseous part to produce cold and warm streams, characterized in that, in order to reduce ethylene losses and increase efficiency, the cold stream obtained after expansion is used to cool the pr It is mixed with a warm stream and re-expanded. 2. An installation for carrying out the method of claim 1, comprising heat exchangers connected in series, refrigerators and separators, a demethanizer, a condenser, a reflux separator and a vortex tube, which is equipped with a second vortex tube installed between the first tube and heat exchangers , and connected j with pipelines with capacitors. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate in application No. 2190554, cl. F 25 V 25/02 of 1975,

2.Martynov A.V. and others. What is a vortex tube M.J.Enerney, 1976, p. 144