UA105452C2 - Method for separation of methane-air mix - Google Patents
Method for separation of methane-air mix Download PDFInfo
- Publication number
- UA105452C2 UA105452C2 UAA201306765A UAA201306765A UA105452C2 UA 105452 C2 UA105452 C2 UA 105452C2 UA A201306765 A UAA201306765 A UA A201306765A UA A201306765 A UAA201306765 A UA A201306765A UA 105452 C2 UA105452 C2 UA 105452C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- methane
- air mixture
- temperature
- rectification
- air
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 36
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- KRQUFUKTQHISJB-YYADALCUSA-N 2-[(E)-N-[2-(4-chlorophenoxy)propoxy]-C-propylcarbonimidoyl]-3-hydroxy-5-(thian-3-yl)cyclohex-2-en-1-one Chemical compound CCC\C(=N/OCC(C)OC1=CC=C(Cl)C=C1)C1=C(O)CC(CC1=O)C1CCCSC1 KRQUFUKTQHISJB-YYADALCUSA-N 0.000 description 1
- 241000544061 Cuculus canorus Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- -1 nitrogen Chemical compound 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Description
ЩО! | ! щоWHAT! | ! what
З о СТ ло споживача в ни Ісевегрж к ауруFrom the consumer's point of view, Isevegrzh k aura
Метансгеквкеряна єм 5-55 БСНИMethanesgekveryan with 5-55 BSNY
Винахід належить до галузі кріогенної техніки і може бути використаний для розділення метаноповітряної суміші вибухонебезпечного складу (об'ємна концентрація метану 5-15 б).The invention belongs to the field of cryogenic technology and can be used to separate a methane-air mixture of an explosive composition (volumetric concentration of methane 5-15 b).
Відомий спосіб виділення метану з метаноповітряної суміші (1), відповідно до якого метаноповітряну суміш, попередньо очищену від механічних домішок і вологи, подають на конверсію в присутності водяної пари і каталізатора конверсії, після якої газ, що позбавлений кисню і містить СО, СО?» і Не, проходить теплообмінники і осушувач і йде на обробку абсорбцією розчинником. Газ зі зменшеною кількістю СО потрапляє в метанатор, в якому відбувається утворення бінарного газу, що містить азот і метан. Осушений в адсорберах газовий потік, проходить ряд теплообмінників і, охолоджуючись, надходить на низькотемпературний поділ в ректифікаційну колону. З верхньої частини колони виходить азот, а з нижньої - практично чистий метан. Недоліком способу є необхідність процесу стиснення метаноповітряної суміші в компресорі, що вибухонебезпечно при об'ємній концентрації метану 5-15 95.There is a known method of extracting methane from a methane-air mixture (1), according to which the methane-air mixture, previously cleaned of mechanical impurities and moisture, is submitted for conversion in the presence of water vapor and a conversion catalyst, after which the gas, which is devoid of oxygen and contains CO, CO? and No, it passes through heat exchangers and a dryer and is processed by solvent absorption. Gas with a reduced amount of CO enters the methanator, where a binary gas containing nitrogen and methane is formed. The gas flow dried in the adsorbers passes through a number of heat exchangers and, cooling down, enters the low-temperature separation in the rectification column. Nitrogen comes out of the upper part of the column, and almost pure methane comes out of the lower part. The disadvantage of the method is the need for the process of compression of the methane-air mixture in the compressor, which is explosive at a volume concentration of methane of 5-15 95.
Відомий також спосіб розділення шахтного газу (метаноповітряної суміші), який передбачає комплексну переробку шахтного газу з отриманням товарного зрідженого метану (21). Технологія передбачає здійснення наступних основних процесів: каталітичного видалення кисню з попередньо очищеної від механічних домішок метаноповітряної суміші шляхом реакції окиснення метану та інших вуглеводнів у присутності каталізатора при температурі 250-300 "С, охолодження газової суміші, що утворилася в результаті реакції з видаленням з неї сконденсованої водяної пари, стиснення в компресорі до 0,8 МПа, видалення з неї шляхом адсорбції СО» і Н2О, стиснення суміші решти газів - метану та азоту - до 5 МПа і розділення її в кріогенному блоці шляхом низькотемпературної ректифікації на метан і азот. Недоліком способу є наявність процесу стиснення метаноповітряної суміші в компресорі, в якому при об'ємній концентрації метану 5-15 95 існує небезпека виникнення вибуху.There is also a known method of separating mine gas (methane-air mixture), which involves complex processing of mine gas to obtain commercial liquefied methane (21). The technology involves the implementation of the following main processes: catalytic removal of oxygen from a methane-air mixture previously cleaned of mechanical impurities through the oxidation reaction of methane and other hydrocarbons in the presence of a catalyst at a temperature of 250-300 "С, cooling of the gas mixture formed as a result of the reaction with the removal of condensed water vapor, compression in the compressor to 0.8 MPa, removal from it by adsorption of CO" and H2O, compression of the mixture of the remaining gases - methane and nitrogen - to 5 MPa and its separation in the cryogenic unit by low-temperature rectification into methane and nitrogen. The disadvantage of the method there is a process of compression of the methane-air mixture in the compressor, in which there is a danger of an explosion at a volume concentration of methane of 5-15 95.
В основу заявленого винаходу поставлено задачу вдосконалення способу розділення вибухонебезпечної метаноповітряної суміші з об'ємною концентрацією метану 5-25595 і отримання рідкого і газоподібного метану.The basis of the claimed invention is the task of improving the method of separating an explosive methane-air mixture with a volume concentration of methane of 5-25595 and obtaining liquid and gaseous methane.
Поставлена задача вирішується тим, що метаноповітряна суміш не піддається компресії і детандуванню, а необхідний холод для процесів охолодження, зрідження і ректифікації отримують від зовнішніх джерел у вигляді потоків холодоагентів з відповідною температурою.The problem is solved by the fact that the methane-air mixture is not amenable to compression and detonation, and the necessary cold for the cooling, liquefaction and rectification processes is obtained from external sources in the form of flows of refrigerants with the appropriate temperature.
Спосіб розділення метаноповітряної суміші включає охолодження до зрідження, видалення домішок у вигляді Н2О та СО», низькотемпературну ректифікацію з отриманням метану, в якому ректифікації піддають частково зріджену метаноповітряну суміш з отриманням в результаті метану і повітря, а холод і тепло для процесу охолодження до зрідження і для процесу низькотемпературної ректифікації суміші отримують від потоків холодоагентів відповідної визначеної температури, які виробляються в зовнішньому джерелі.The method of separation of the methane-air mixture includes cooling to liquefaction, removal of impurities in the form of H2O and CO", low-temperature rectification with the production of methane, in which a partially liquefied methane-air mixture is subjected to rectification, resulting in methane and air, and cold and heat for the process of cooling to liquefaction and for the low-temperature rectification process, mixtures are obtained from refrigerant flows of the corresponding specified temperature, which are produced in an external source.
Зміна тиску метаноповітряної суміші та її компонентів в пристрої обумовлена лише гідравлічним опором апаратів і каналів, по яких вони рухаються, завдяки чому суміш може бути розділена при незначному надлишковому тиску - до 0,02 МПа.The change in the pressure of the methane-air mixture and its components in the device is due only to the hydraulic resistance of the devices and the channels along which they move, due to which the mixture can be separated at a slight excess pressure - up to 0.02 MPa.
Таким чином, запропонований спосіб забезпечує безпеку роботи пристрою при розділенні метаноповітряної суміші вибухонебезпечного складу завдяки підводу холоду до метаноповітряної суміші від окремого контуру зі спеціальним холодоагентом і відсутності в пристрої апаратів з рухомими частинами (компресорів, детандерів) для стиснення і розширення метаноповітряної суміші. Мінімізація витрат енергії забезпечується вибором раціональної схеми і параметрів рефрижератора. За холодоагент рефрижератора використовують глибоко охолоджений і зріджений газ з температурою конденсації нижче за температуру конденсації метану, наприклад азот.Thus, the proposed method ensures the safety of the device when separating the methane-air mixture of an explosive composition due to the supply of cold to the methane-air mixture from a separate circuit with a special refrigerant and the absence of devices with moving parts (compressors, expanders) for compression and expansion of the methane-air mixture in the device. Minimization of energy consumption is ensured by choosing a rational scheme and parameters of the refrigerator. A deeply cooled and liquefied gas with a condensation temperature lower than the condensation temperature of methane, such as nitrogen, is used as the refrigerant of the refrigerator.
Суть винаходу пояснюється технологічною схемою розділення метаноповітряної суміші, яка представлена на кресленні.The essence of the invention is explained by the technological scheme for separating the methane-air mixture, which is presented in the drawing.
Пропонований спосіб розділення вибухонебезпечної метаноповітряної суміші здійснюється наступним чином.The proposed method of separation of an explosive methane-air mixture is carried out as follows.
Охолодження метаноповітряної суміші від початкової температури (близько 300 К) до температури точки роси відбувається в трьохпотоковому теплообміннику 1 зворотними потоками продуктів розділення - метану і повітря. При цьому метаноповітряна суміш очищується від домішок водяної пари і двоокису вуглецю, які конденсуються і кристалізуються на поверхнях теплообміну. Очищення поверхонь від кристалів здійснюється за рахунок перемикання каналів, по яких рухається метаноповітряна суміш і повітря, і сублімації кристалів в зворотний потік повітря. Подальше охолодження і зрідження метаноповітряної суміші здійснюється в теплообміннику-зріджувачі 2 за рахунок підведення холоду від потоків рідкого і газоподібного холодоагенту, які вироблені в рефрижераторі 3. Зріджена метаноповітряна суміш бо подається в ректифікаційну колону 4, температурний режим якої забезпечується підведенням тепла в нижню (кип'ятильник) і холоду в верхню (дефлегматор) частини від потоків холодоагенту, що вироблені в рефрижераторі 3. За холодоагент може застосовуватися газ, температура конденсації якого при своєму робочому тиску нижча за температуру зрідження метаноповітряної суміші, наприклад азот.The cooling of the methane-air mixture from the initial temperature (about 300 K) to the dew point temperature occurs in the three-flow heat exchanger 1 by reverse flows of the separation products - methane and air. At the same time, the methane-air mixture is cleaned of impurities of water vapor and carbon dioxide, which condense and crystallize on the heat exchange surfaces. Cleaning of surfaces from crystals is carried out by switching the channels through which the methane-air mixture and air move, and the sublimation of crystals in the reverse flow of air. Further cooling and liquefaction of the methane-air mixture is carried out in the heat exchanger-liquefier 2 due to the supply of cold from the flows of liquid and gaseous refrigerants, which are produced in the refrigerator 3. The liquefied methane-air mixture is fed to the rectification column 4, the temperature regime of which is ensured by the supply of heat to the lower (boiling a cooler) and cold into the upper (dephlegmator) part from refrigerant flows produced in the refrigerator 3. A gas whose condensation temperature at its working pressure is lower than the liquefaction temperature of the methane-air mixture, such as nitrogen, can be used as a refrigerant.
Рефрижератор З виробляє газоподібний потік холодоагенту високого тиску (2,2-2,5 МПа) з температурою 125 К і два потоки низького тиску - газоподібний детандерний (0,28 МПа) і рідинний дросельний (0,13 МПа) з температурами відповідно 87 і 80 К. Зниження температур потоків холодоагенту досягається за рахунок: теплообміну з холодним зворотним потоком і з киплячою метаноповітряною сумішшю в кип'ятильнику ректифікаційної колони 4; розширення газу і здійснення ним роботи в детандері; ефекту Джоуля-Томсона при дроселюванні вологої пари холодоагенту. Необхідне підвищення тиску холодоагенту здійснюється компресором з системою відведення тепла від стискуваного газу в навколишнє середовище. Послідовність проходження холодоагентом теплообмінників вибирається такою, при якій забезпечується мінімальний температурний напір в них. Розподіл витрати холодоагенту між детандерним і дросельним потоками, теплові навантаження теплообмінників і ступінь підвищення тиску в компресорі визначаються, виходячи з умов забезпечення мінімальних витрат енергії на розділення метаноповітряної суміші.Refrigerator Z produces a gaseous flow of a high-pressure refrigerant (2.2-2.5 MPa) with a temperature of 125 K and two low-pressure flows - a gaseous expander (0.28 MPa) and a liquid throttle (0.13 MPa) with temperatures of 87 and 87, respectively 80 K. A decrease in the temperature of the coolant flows is achieved due to: heat exchange with the cold return flow and with the boiling methane-air mixture in the boiler of the rectification column 4; expanding the gas and making it work in the expander; of the Joule-Thomson effect during throttling of wet refrigerant vapor. The necessary increase in the pressure of the refrigerant is carried out by a compressor with a heat removal system from the compressed gas to the environment. The sequence of passage of the refrigerant through the heat exchangers is selected in such a way that the minimum temperature pressure in them is ensured. The distribution of the refrigerant flow between the expander and throttle flows, the heat loads of the heat exchangers and the degree of pressure increase in the compressor are determined based on the conditions for ensuring the minimum energy consumption for the separation of the methane-air mixture.
Джерела інформації: 1. Пат. 2104990 Рос. Федерация, МПК 6 С07 С9/04, СО1 В3/38, С07 С1/04. Способ получения метана из метановоздушной смеси / А.Д. Зозуля. - Мо 92015010/04; Заявл. 29.12.1992; Опубл. 20.02.1998, Бюл. Мо 5. 2. Кузьменко И.Ф. Технология комплексной переработки шахтного газа с получением товарного сжиженного метана / И.Ф. Кузьменко, А.И. Рубцов, А.Л. Довбиш // Технические газь!. - 2010. - Мо 3. - С. 34-38.Sources of information: 1. Pat. 2104990 Russia. Federation, IPC 6 C07 C9/04, C1 B3/38, C07 C1/04. A method of obtaining methane from a methane-air mixture / A.D. Cuckoo. - MO 92015010/04; Application 29.12.1992; Publ. 20.02.1998, Bull. Mo. 5. 2. Kuzmenko I.F. Technology of complex processing of mine gas with production of commercial liquefied methane / I.F. Kuzmenko, A.I. Rubtsov, A.L. Dovbysh // Technical gas!. - 2010. - Mo. 3. - P. 34-38.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201306765A UA105452C2 (en) | 2013-05-30 | 2013-05-30 | Method for separation of methane-air mix |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201306765A UA105452C2 (en) | 2013-05-30 | 2013-05-30 | Method for separation of methane-air mix |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA105452C2 true UA105452C2 (en) | 2014-05-12 |
Family
ID=52281206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201306765A UA105452C2 (en) | 2013-05-30 | 2013-05-30 | Method for separation of methane-air mix |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA105452C2 (en) |
-
2013
- 2013-05-30 UA UAA201306765A patent/UA105452C2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2009144777A (en) | NATURAL GAS LIQUID METHOD | |
| MX2013014870A (en) | Process for liquefaction of natural gas. | |
| RU2006112569A (en) | COMBINED GAS LIQUID CYCLE USING LOTS OF DETANDERS | |
| RU2015135574A (en) | PRODUCTION OF LIQUEFIED NATURAL GAS | |
| RU2009100154A (en) | METHOD FOR LIQUID HYDROGEN | |
| RU2671253C2 (en) | Method for removing acid gas from natural gas | |
| WO2017121042A1 (en) | Method and apparatus for liquefying methane-rich gas through expansion refrigeration | |
| US11035610B2 (en) | Industrial and hydrocarbon gas liquefaction | |
| JP2018511026A5 (en) | ||
| RU2015126802A (en) | Method and device for low temperature air separation | |
| CN102788476B (en) | Air separation technology for mainly producing high-purity nitrogen and accessorily producing liquid oxygen by using cryogenic air separation device | |
| WO2022106801A3 (en) | Process for producing liquefied hydrogen | |
| US20210033337A1 (en) | System and method for producing liquefied natural gas | |
| US11460244B2 (en) | System and method for producing liquefied natural gas | |
| UA105452C2 (en) | Method for separation of methane-air mix | |
| RU2495341C2 (en) | Natural gas liquefaction unit | |
| AU2011260176A1 (en) | Method and apparatus for producing liquid carbon dioxide | |
| RU2794011C1 (en) | Method for liquefaction of helium | |
| RU2814313C1 (en) | Device for preparing hydrocarbon gas for transport | |
| RU2380629C1 (en) | Carbon dioxide liquefaction plant | |
| EA037510B1 (en) | Method for producing liquid helium | |
| RU2015126528A (en) | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING COMPRESSED GAS PRODUCT BY MEANS OF LOW-TEMPERATURE AIR SEPARATION | |
| Islam et al. | Process efficiency enhancement of integrated hydrogen enrichment and liquefaction | |
| ES2701128T3 (en) | Procedure and installation to obtain an ethylene product in a supercritical state | |
| RU2498176C1 (en) | Method of cold generation in cryogenic compressor-expander unit for air separation |