WO2016056946A1 - Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси - Google Patents

Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси Download PDF

Info

Publication number
WO2016056946A1
WO2016056946A1 PCT/RU2015/000581 RU2015000581W WO2016056946A1 WO 2016056946 A1 WO2016056946 A1 WO 2016056946A1 RU 2015000581 W RU2015000581 W RU 2015000581W WO 2016056946 A1 WO2016056946 A1 WO 2016056946A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stream
mixture
enriched
components
hydrocarbons
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000581
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Лев Аркадьевич БАГИРОВ
Леонард Макарович ДМИТРИЕВ
Владимир Исаакович ФЕЙГИН
Салават Зайнетдинович ИМАЕВ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭНГО Инжиниринг"
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 Общество с ограниченной ответственностью "ЭНГО Инжиниринг" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭНГО Инжиниринг"
Priority to CN201580066928.2A priority Critical patent/CN107003066B/zh
Priority to BR112017007264-5A priority patent/BR112017007264B1/pt
Publication of WO2016056946A1 publication Critical patent/WO2016056946A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0242—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 3 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0266—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/76—Refluxing the column with condensed overhead gas being cycled in a quasi-closed loop refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/78—Refluxing the column with a liquid stream originating from an upstream or downstream fractionator column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/90—Details relating to column internals, e.g. structured packing, gas or liquid distribution
    • F25J2200/94—Details relating to the withdrawal point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/10—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using combined expansion and separation, e.g. in a vortex tube, "Ranque tube" or a "cyclonic fluid separator", i.e. combination of an isentropic nozzle and a cyclonic separator; Centrifugal separation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/40—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the invention relates to a technology for processing hydrocarbon-containing gas mixtures, namely to low-temperature separation of gas components, and can be used for processing associated or natural gas.
  • the present invention is for solving problems associated with the extraction of acid gases (C0 2 and H 2 S) from natural gases.
  • the prior art method for separating a mixture of hydrocarbon gases including cooling the mixture, expanding the mixture or part thereof, partially condensing the mixture during expansion, separating the mixture or part thereof in a distillation column to obtain products in the liquid and gas phase.
  • the process of expansion of the mixture is carried out by passing the mixture through the nozzle channel, and in the nozzle channel and / or at the entrance to the nozzle channel, the mixture flow is twisted, at the outlet of the nozzle channel or part thereof, the mixture stream is divided into at least two streams, one of which is enriched with components heavier than methane, and the other is depleted in these components.
  • the enriched stream is partially or completely sent to the distillation column, and the gas-phase products obtained in the distillation column are partially or completely sent to the mixture until it is expanded (see RF patent N ° 2272973).
  • the prior art method for separating a mixture of gases including cooling the mixture, expanding the products obtained from the mixture, pumping at least part of the products through a distillation column, expanding the mixture in a swirling stream in a nozzle with dividing the stream into a stream enriched in components heavier than methane, and the stream depleted in these components, heating the depleted stream by cooling products obtained from the mixture.
  • the heated depleted gas stream is compressed in a compressor, cooled in an air cooling apparatus, part of the obtained gas product is used as an output product, another part is further cooled, expanded, expansion products are sent to the column and / or mixed with gas-phase products from the column to nozzle (see RF patent N ° 2514859).
  • a drawback of known methods is that in the case of their use for the extraction of carbon dioxide (C0 2) after separation in a nozzle rich stream components heavier than methane, still contains large amounts of hydrocarbons, dissolved C0 2 which are disposed through injection into the formation.
  • the main objective of the invention is to provide additional extraction of the target components (hydrocarbons) from the source gas mixture.
  • the technical result of the invention is to reduce the loss of target components and increase the efficiency of the method.
  • step (d) using one part of the third stream as an outlet gas, g) cooling the other part of the third stream, mixing it with the first stream and directing the resulting mixture to step (d),
  • step (a) mixing the seventh stream with the feed gas mixture and directing the components to step (a).
  • step (d) the mixture before step (d) is separated into a stream enriched in Co 2 and a stream depleted in Co 2 , wherein the depleted Co 2 stream is fed to the separation of step (d), and the stream enriched in Co 2 is returned to the first column;
  • step (e) heating the third stream in step (e) and cooling a portion of the third stream in step (g) is carried out in one heat exchanger;
  • step (b) the initial mixture is cooled to a temperature of less than -40 ° C.
  • the main difference between the claimed invention and the analogue is that it uses a second distillation column, which receives the liquid fraction from the first column and the gas-liquid stream from the nozzle separator.
  • the second column allows you to further extract the hydrocarbons dissolved in C0 2 , as well as to separate a separate fraction of SZ + (propane and above).
  • the claimed method allows to increase the degree of purification of the gas mixture and the degree of extraction of the target components, as well as to obtain an additional commercial product - a wide fraction of light hydrocarbons (NGL), which ensures the efficiency of the method.
  • figure 1 shows a diagram of the implementation of the method.
  • the scheme includes the following elements:
  • the method is implemented as follows.
  • the source gas mixture (101) (for example, natural gas) is pumped through the compressor (1) and is dehydrated in block (2). Then the resulting mixture (102) is cooled sequentially in the first heat exchanger (3), cooler (4) and in the second heat exchanger (5).
  • the resulting stream (103) having a temperature of less than -40 ° C, preferably about -49 ° C, passes through the valve (6) and expands, acquiring a temperature of about -62 ° C.
  • the cooled stream (104) fed to a first distillation column (7), which produces a first stream (105) enriched with hydrocarbon and a second liquid phase stream (106) containing dissolved C0 2 hydrocarbons.
  • part of the liquid (120) is pumped from it through a heat exchanger (3) and (5), and the resulting heated stream (121) is returned to the first column (7).
  • the components of the first stream (105) passing through the mixer (8) and the separator (9) are fed to the nozzle separator (11) (3S separator), in the nozzle of which the components of the first stream are separated in a rotating gas-liquid stream (105) contained in stream (118) to a third stream (107), depleted in components heavier than methane (enriched in methane), and a fourth stream (108), enriched in these components.
  • the structural implementation and principle of operation of a nozzle (3S) separator is disclosed in detail, for example, in RF patent N ° 2167374.
  • One part (114) (about 70%) is used as the outlet gas, and the other part (115) is cooled in the third heat exchanger (13), while the specified cooled stream (116) is supplied to the mixer (8), where they are mixed with the first stream (105).
  • (117) is fed into an additional separator (9) (e.g., cyclone or grid type), where it is divided at stream (119) enriched in C0 2, and stream (118), dining this component.
  • the stream (118) is sent to the nozzle separator (11) (see above), and the stream (119) is returned to the top of the first column (7).
  • a fourth stream (108) enriched in components heavier than methane and a second liquid phase stream (106) containing dissolved C0 2 in the hydrocarbons is fed to a second distillation column (12).
  • Stream (109) is a commercial product (NGL).
  • NGL commercial product
  • the liquid taken from the second column is heated in a riboiler (18). Part of the liquid is returned to the column, and another part is used as the output of NGL (stream 109).
  • Sixth Stream (IN) is passed through the second (5) and the first (3) heat exchangers to obtain the output stream (122) enriched in C0 2.
  • a seventh stream (111) is obtained, enriched in methane and also containing ethane.
  • the seventh stream (111) is cooled in heat exchangers (5) and (3) and sent to the beginning of the process to the dehydration stage, mixing the return stream (112) with the initial gas mixture (101).
  • part of the liquid is pumped using a pump (16) through heat exchangers (5) and (3), the resulting heated stream is returned to the second column.
  • the utilized gas contains about 3.4% methane, as well as light ⁇ + hydrocarbons.
  • the claimed method allows to reduce the loss of target components in comparison with the analogue.
  • the above process diagram allows a process with high productivity and efficient heat recovery, which increases the efficiency of the method.

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)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии переработки углеводородсодержащих газовых смесей, а именно к низкотемпературной сепарации компонентов газа, и может быть использовано для переработки попутного или природного газа. Способ включает следующие этапы: a) дегидратацию смеси, b) охлаждение смеси, c) прокачку смеси через первую ректификационную колонну (7) с получением первого потока (105), обогащенного углеводородами, и второго потока (106), содержащего растворенные в CO2 углеводороды, d) подачу компонентов первого потока (105) на сепарацию во вращающемся газовом потоке в сопле с разделением компонентов на третий поток (107), обедненный компонентами тяжелее метана, и четвертый поток (108), обогащенный этими компонентами, e) нагрев третьего потока (107), f) использование одной части третьего потока (107) в качестве выходного газа (114), g) охлаждение другой части (115) третьего потока (107) и ее смешивание с первым потоком (105) и направление полученной смеси (117) на этап (d), h) подачу второго потока (108) и четвертого потока (108) во вторую ректификационную колонну (12) с выделением пятого потока (109), обогащенного С3+ углеводородами, шестого потока (110), обогащенного CO2, и седьмого потока (111), обогащенного метаном, i) смешивание седьмого потока (111) с исходной газовой смесью (101) и направление компонентов на этап (a). Технический результат - снижение потерь целевых компонентов и повышение экономичности способа.

Description

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ
Изобретение относится к технологии переработки углеводородсодержащих газовых смесей, а именно к низкотемпературной сепарации компонентов газа, и может быть использовано для переработки попутного или природного газа. Особый интерес предлагаемое изобретение представляет для решения задач, связанных с извлечением кислых газов (С02 и H2S) из природных газов.
Из уровня техники известен способ разделения смеси углеводородных газов, включающий охлаждение смеси, расширение смеси или ее части, частичную конденсацию смеси при ее расширении, разделение смеси или ее части в ректификационной колонне с получением продуктов в жидкой и газовой фазе. Процесс расширения смеси проводят, пропуская смесь через сопловой канал, причем в сопловом канале и/или на входе в сопловой канал поток смеси закручивают, на выходе из соплового канала или его части поток смеси разделяют по крайней мере на два потока, один из которых обогащен компонентами тяжелее метана, а другой обеднен этими компонентами. Обогащенный поток частью или полностью направляют в ректификационную колонну, а газофазные продукты, полученные в ректификационной колонне, частично или полностью направляют в смесь до ее расширения (см. патент РФ N° 2272973).
Из уровня техники известен способ разделения смеси газов, включающий охлаждение смеси, расширение продуктов, получаемых из смеси, прокачку по крайней мере части продуктов через ректификационную колонну, расширение смеси в закрученном потоке в сопле с разделением потока на поток, обогащенный компонентами тяжелее метана, и поток, обедненный этими компонентами, нагрев обедненного потока за счет охлаждения продуктов, получаемых из смеси. При этом нагретый обедненный газовый поток сжимают в компрессоре, охлаждают в аппарате воздушного охлаждения, часть полученного газового продукта используют в качестве выходного продукта, другую часть дополнительно охлаждают, расширяют, продукты расширения направляют в колонну и/или смешивают с газофазными продуктами, поступающими из колонны в сопло (см. патент РФ N° 2514859).
Недостатком известных способов является то, что в случае их применения для извлечения в углекислого газа (С02) после сепарации в сопле поток, обогащенный компонентами тяжелее метана, все еще содержит большое количество углеводородов, растворенных в С02, которые утилизируются посредством закачки в пласт.
Основной задачей изобретения является обеспечение дополнительного извлечения целевых компонентов (углеводородов) из исходной газовой смеси.
Технический результат изобретения заключается в снижении потерь целевых компонентов и увеличении экономичности способа.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявленный способ включает следующие этапы:
a) дегидратацию смеси,
b) охлаждение смеси,
c) прокачку смеси через первую ректификационную колонну с получением первого потока, обогащенного углеводородами, и второго потока, содержащего растворенные в С02 углеводороды,
d) сепарацию компонентов первого потока при их вращении и одновременном расширении в сопле с получением третьего потока, обедненного компонентами тяжелее метана, и четвертого потока, обогащенного этими компонентами,
e) нагрев третьего потока,
f) использование одной части третьего потока в качестве выходного газа, g) охлаждение другой части третьего потока, ее смешивание с первым потоком и направление полученной смеси на этап (d),
h) подачу второго потока и четвертого потока во вторую ректификационную колонну с вьщелением пятого потока, обогащенного СЗ+ углеводородами, шестого потока, обогащенного С02, и седьмого потока, обогащенного метаном,
i) смешивание седьмого потока с исходной газовой смесью и направление компонентов на этап (а).
Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что:
- смесь перед этапом (d) разделяют на поток, обогащенный С02, и поток, обедненный С02, при этом обедненный С02 поток подают на сепарацию этапа (d), а обогащенный С02 поток возвращают в первую колонну;
- часть жидкой фракции из первой ректификационной колонны нагревают с помощью теплообменников, используемых для охлаждения исходной газовой смеси, и возвращают в первую колонну; - часть жидкой фракции из второй ректификационной колонны нагревают с помощью теплообменников, используемых для охлаждения исходной газовой смеси, и возвращают во вторую колонну;
- шестой поток, обогащенный С02, нагревают с помощью теплообменников, используемых для охлаждения исходной газовой смеси, и утилизируют;
- нагрев третьего потока на этапе (е) и охлаждение части третьего потока на этапе (g) осуществляют в одном теплообменнике;
- на этапе (Ь) исходную смесь охлаждают до температуры менее -40°С.
Основное отличие заявленного изобретения от аналога заключается в том, что в нем использована вторая ректификационная колонна, в которую поступает жидкая фракция из первой колонны и газожидкостный поток из соплового сепаратора. Вторая колонна позволяет дополнительно извлечь растворенные в С02 углеводороды, а также выделить отдельную фракцию СЗ+ (пропан и выше). Таким образом, заявленный способ позволяет увеличить степень очистки газовой смеси и степень извлечения целевых компонентов, а также получить дополнительный товарный продукт - широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ), что обеспечивает экономичность способа.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема реализации способа.
Схема включает следующие элементы:
1 - первый компрессор
2 -блок дегидратации
3 - первый теплообменник
4 - охладитель
5 - второй теплообменник
6 - клапан
7 - первая ректификационная колонна
8 - смеситель
9 - сепаратор
10 - клапан
11 - сопловой сепаратор 12 - вторая ректификационная колонна
13 - третий теплообменник
14 - второй компрессор
15 - третий компрессор
16 - насос
17 - насос
18 - нагреватель (рибойлер).
При этом потоки компонентов перерабатываемой газовой смеси обозначены на схеме следующими позициями:
101 - исходный газ (газовая смесь)
102 - газовая смесь после дегидратации
103 - охлажденная газовая смесь
104 - охлажденная газовая смесь после расширения
105 - первый поток, обогащенный углеводородами, полученный в ректификационной колонне 7
106 - второй поток, содержащий растворенные в С02 углеводороды, полученный в ректификационной колонне 7
107 - третий поток, обедненный компонентами тяжелее метана в сопловом сепараторе
108 - четвертый поток, обогащенный компонентами тяжелее метана в сопловом сепараторе
109 - пятый поток СЗ+ углеводородов после второй ректификационной колонны
(12)
110 - шестой поток, обогащенный С02, после второй ректификационной колонны (12)
111 - седьмой поток, обогащенный метаном, после второй ректификационной колонны (12)
112 - возвратный поток, обогащенный углеводородами
113 - нагретый третий поток
114 - выходной газ
115 - возвратный обогащенный углеводородами поток, подаваемый в сопловой сепаратор после разделения третьего потока 116 - охлажденный возвратный поток
117 - смесь первого потока и охлажденного возвратного потока
118 - поток, подаваемый на 3S сепарацию в сопловой сепаратор
119 - возвратный поток, подаваемый в первую ректификационную колонну 120 - поток, выделяемый из первой колонны
121 - нагретый поток, возвращаемый в первую колонну
122 - выходной поток, обогащенный С02.
Способ реализуется следующим образом.
Исходная газовая смесь (101) (например, природный газ) перекачивается посредством компрессора (1) и подвергается дегидратации в блоке (2). Затем полученная смесь (102) охлаждается последовательно в первом теплообменнике (3), охладителе (4) и во втором теплообменнике (5). Полученный поток (103), имеющий температуру менее -40°С, предпочтительно около -49°С, проходит клапан (6) и расширяется, приобретая температуру около -62°С. Охлажденный поток (104) подается в первую ректификационную колонну (7), в которой получают первый поток (105), обогащенный углеводородами, и второй жидкофазный поток (106), содержащий растворенные в С02 углеводороды. Для дополнительного нагрева нижней части колонны часть жидкости (120) из нее перекачивается с помощью насоса через теплообменники (3) и (5), и полученный нагретый поток (121) возвращается в первую колонну (7).
Компоненты первого потока (105), проходя через смеситель (8) и сепаратор (9) (их работа будет описана ниже), подаются в сопловой сепаратор (11) (3S сепаратор), в сопле которого во вращающемся газожидкостном потоке происходит разделение компонентов первого потока (105), содержащихся в потоке (118), на третий поток (107), обедненный компонентами тяжелее метана (обогащенный метаном), и четвертый поток (108), обогащенный этими компонентами. Конструктивная реализация и принцип работы соплового (3S) сепаратора подробно раскрыта, например, в патенте РФ N° 2167374.
Третий поток (107), содержащий около 95% метана, проходит через третий (13) и первый (3) теплообменники, нагревается с получением потока (113) и, проходя второй компрессор (14), разделяется на две части. Одна часть (114) (около 70%) используется в качестве выходного газа, а другая часть (115) охлаждается в третьем теплообменнике (13), при этом указанный охлажденный поток (116) подается в смеситель (8), где производят смешивание с первым потоком (105). Возврат части
(116) третьего потока используется для охлаждения газовой смеси. Полученная смесь
(117) подается в дополнительный сепаратор (9) (например, циклонного или сеточного типа), где разделяется на поток (119), обогащенный С02, и поток (118), обеденный этим компонентом. Поток (118) направляют в сопловой сепаратор (11) (см. выше), а поток (119) возвращают в верхнюю часть первой колонны (7).
Четвертый поток (108), обогащенный компонентами тяжелее метана, и второй жидкофазный поток (106), содержащий растворенные в С02 углеводороды, направляют во вторую ректификационную колонну (12).
После прохождения потоками (108) и (106) второй колонны (12) из ее нижней части выделяют пятый поток (109), обогащенный СЗ+ углеводородами (пропан и выше), и шестой поток (ПО), обогащенный С02. Поток (109) является товарным продуктом (ШФЛУ). Для его получения жидкость, отбираемую из второй колонны, нагревают в рибойлере (18). Часть жидкости возвращают в колонну, а другую часть используют как выходной продукт ШФЛУ (поток 109). Шестой поток (ПО) пропускают через второй (5) и первый (3) теплообменники с получением выходного потока (122), обогащенного С02.
Из верхней части колонны (12) получают седьмой поток (111), обогащенный метаном и содержащий также этан. Седьмой поток (111) охлаждают в теплообменниках (5) и (3) и направляют в начало процесса на этап дегидратации, смешивая возвратный поток (112) с исходной газовой смесью (101).
Для дополнительного нагрева нижней части колонны (12) часть жидкости перекачивается с помощью насоса (16) через теплообменники (5) и (3), полученный нагретый поток возвращается во вторую колонну.
Пример реализации способа.
Способ осуществляли согласно схеме, описанной выше.
Параметры потоков, обозначенных на фиг. 1, приведены в таблицах 1,2 и 3. В результате способа получали товарный газ (114), содержащий 94,6% метана, а также товарный продукт ШФЛУ (109), содержащий 26,9% этана, 37,2% пропана, 8% изобутана, 15% н-бутана, 3,2% изопентана и 3,7% н-пентана. При этом выходной поток (122), обогащенный С02 и являющийся утилизируемым газом, содержал всего 1,1% метана.
При использовании аналога утилизируемый газ содержит около 3,4% метана, а также легкие СЗ+ углеводороды.
Таким образом, заявленный способ позволяет снизить потери целевых компонентов по сравнению с аналогом. Кроме того, приведенная схема процесса позволяет осуществлять процесс с высокой производительностью и эффективной рекуперацией тепла, что повышает экономичность способа.
Таблица 1
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000011_0001
Таблица 2
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000013_0001
Таблица 3
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000015_0001

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ разделения углеводородосо держащей газовой смеси (101), включающий следующие этапы:
а) дегидратацию смеси (101),
Ь) охлаждение смеси,
c) прокачку смеси через первую ректификационную колонну (7) с получением первого потока (105), обогащенного углеводородами, и второго потока (106), содержащего растворенные в С02 углеводороды,
d) сепарацию компонентов первого потока (105) при их вращении и одновременном расширении в сопле с получением третьего потока (107), обедненного компонентами тяжелее метана, и четвертого потока (108), обогащенного этими компонентами,
e) нагрев третьего потока (107),
f) использование одной части третьего потока (107) в качестве выходного газа (114),
g) охлаждение другой части (115) третьего потока (107), ее смешивание с первым потоком (105) и направление по крайней мере части полученной смеси (117) на этап (d),
h) подачу второго потока (106) и четвертого потока (108) во вторую ректификационную колонну (12) с вьщелением пятого потока (109), обогащенного
СЗ+ углеводородами, шестого потока (ПО), обогащенного С02, и седьмого потока (111), обогащенного метаном,
i) смешивание седьмого потока (111) с исходной газовой смесью (101) и направление компонентов на этап (а).
2. Способ по п.1, в котором смесь (117) перед этапом (d) разделяют на поток
(119), обогащенный С02, и поток (118), обедненный С02, при этом поток (118) подают на сепарацию этапа (d), а поток (119) возвращают в первую колонну (7).
3. Способ по п.1, в котором часть жидкой фракции (120) из первой ректификационной колонны (7) нагревают с помощью теплообменников (5,3), используемых для охлаждения исходной газовой смеси (101), и возвращают в первую колонну (7).
4. Способ по п.1, в котором часть жидкой фракции из второй ректификационной колонны (12) нагревают с помощью теплообменников (5,3), используемых для охлаждения исходной газовой смеси (101), и возвращают во вторую колонну (12).
5. Способ по любому из п.п.1-4, в котором шестой поток (ПО), обогащенный С02, нагревают с помощью теплообменников (5,3), используемых для охлаждения исходной газовой смеси (101), и утилизируют.
6. Способ по любому из п.п.1-4, в котором нагрев третьего потока (107) на этапе (е) и охлаждение части третьего потока (107) на этапе (g) осуществляют в одном теплообменнике (13).
7. Способ по любому из п.п.1-4, в котором на этапе (Ь) исходную смесь охлаждают до температуры менее -40°С.
PCT/RU2015/000581 2014-10-10 2015-09-16 Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси WO2016056946A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580066928.2A CN107003066B (zh) 2014-10-10 2015-09-16 分离含烃气态混合物的方法
BR112017007264-5A BR112017007264B1 (pt) 2014-10-10 2015-09-16 Método para separação de uma mistura gasosa que contém hidrocarbonetos

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014140948/05A RU2568215C1 (ru) 2014-10-10 2014-10-10 Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси
RU2014140948 2014-10-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016056946A1 true WO2016056946A1 (ru) 2016-04-14

Family

ID=54537370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000581 WO2016056946A1 (ru) 2014-10-10 2015-09-16 Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси

Country Status (5)

Country Link
CN (1) CN107003066B (ru)
BR (1) BR112017007264B1 (ru)
MY (1) MY179523A (ru)
RU (1) RU2568215C1 (ru)
WO (1) WO2016056946A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110248916A (zh) * 2016-12-22 2019-09-17 林德股份公司 生产烯烃的方法和设备
US11835183B1 (en) 2023-02-01 2023-12-05 Flowserve Management Company Booster-ejector system for capturing and recycling leakage fluids

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108800753B (zh) * 2018-06-05 2022-05-24 北京恒泰洁能科技有限公司 甲醇制烯烃甲烷尾气制取天然气和氢气的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675035A (en) * 1986-02-24 1987-06-23 Apffel Fred P Carbon dioxide absorption methanol process
RU2167374C1 (ru) 2000-01-13 2001-05-20 Алферов Вадим Иванович Устройство для сжижения газа
US20130036765A1 (en) * 2010-04-29 2013-02-14 Total S.A. Process for treating a natural gas containing carbon dioxide
WO2013119142A1 (ru) * 2012-02-10 2013-08-15 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" Способ разделения смеси газов

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1256062B (it) * 1992-11-20 1995-11-23 Snam Progetti Procedimento per l'ottenimento di correnti di metanolo, etanolo, n-propanolo,isobutanolo,utilizzabili soprattutto nella preparazione diprodotti alto ottanici, da miscele contenenti detti alcoli con acqua ed altri composti bassobollenti e altobollenti
IT1271310B (it) * 1994-12-21 1997-05-27 Snam Progetti Procedimento per l'ottenimento di correnti distinte di metanolo ed etanolo,di n-propanolo,di isobutanolo,impiegabili nella sintesi di prodotti alto ottanici,da miscele contenti detti alcoli con acqua ed altri composti bassobollenti e altobollenti
ATE480745T1 (de) * 2005-02-24 2010-09-15 Twister Bv Verfahren und system zur kühlung eines erdgasstroms und trennung des gekühlten stroms in verschiedene teile

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675035A (en) * 1986-02-24 1987-06-23 Apffel Fred P Carbon dioxide absorption methanol process
RU2167374C1 (ru) 2000-01-13 2001-05-20 Алферов Вадим Иванович Устройство для сжижения газа
US20130036765A1 (en) * 2010-04-29 2013-02-14 Total S.A. Process for treating a natural gas containing carbon dioxide
WO2013119142A1 (ru) * 2012-02-10 2013-08-15 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" Способ разделения смеси газов
RU2514859C2 (ru) 2012-02-10 2014-05-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" Способ разделения смеси газов
EP2813276A1 (en) * 2012-02-10 2014-12-17 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu "Aerogaz" Gas mixture separation method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110248916A (zh) * 2016-12-22 2019-09-17 林德股份公司 生产烯烃的方法和设备
US11835183B1 (en) 2023-02-01 2023-12-05 Flowserve Management Company Booster-ejector system for capturing and recycling leakage fluids

Also Published As

Publication number Publication date
CN107003066B (zh) 2019-07-19
MY179523A (en) 2020-11-10
CN107003066A (zh) 2017-08-01
RU2568215C1 (ru) 2015-11-10
BR112017007264B1 (pt) 2022-07-05
BR112017007264A2 (pt) 2018-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2014109013A (ru) Установка для сжижения природного газа с этилен-независимой системой извлечения тяжелых фракций
RU2491487C2 (ru) Способ сжижения природного газа с улучшенным извлечением пропана
US6578379B2 (en) Process and installation for separation of a gas mixture containing methane by distillation
RU2549905C2 (ru) Способ обработки природного газа, содержащего диоксид углерода
CN100588702C (zh) 同时生产可液化天然气和天然气液体的馏分的方法和装置
US10760851B2 (en) Simplified method for producing a methane-rich stream and a C2+ hydrocarbon-rich fraction from a feed natural-gas stream, and associated facility
JP5985752B2 (ja) 天然ガス処理方法とその装置
CN102220176A (zh) 在液化天然气的生产中用氮气汽提从天然气流中分离氮气的方法
RU2668053C2 (ru) Комбинированная сепарация высококипящих и низкокипящих компонентов из природного газа
US20170363351A1 (en) Method and apparatus for separating a feed gas containing at least 20 mol % of co2 and at least 20 mol % of methane, by partial condensation and/or by distillation
WO2016056946A1 (ru) Способ разделения углеводородсодержащей газовой смеси
RU2012103560A (ru) Способ получения охлажденного углеводородного потока и устройство для его осуществления
RU2286377C1 (ru) Способ низкотемпературного разделения углеводородного газа
AU2014265950B2 (en) Methods for separating hydrocarbon gases
RU2688533C1 (ru) Установка нтдр для комплексной подготовки газа и получения спг и способ ее работы
RU93513U1 (ru) Установка низкотемпературной сепарации газовых или газожидкостных смесей (варианты)
WO2010040735A2 (en) Methods of treating a hydrocarbon stream and apparatus therefor
EA201400841A1 (ru) Способ разделения смеси газов
EA023957B1 (ru) Переработка углеводородного газа
RU2617152C2 (ru) Способ стабилизации газового конденсата
RU2598882C2 (ru) Способ низкотемпературной сепарации газа
RU2617153C2 (ru) Способ промысловой подготовки газа
WO2022108485A1 (ru) Способ закачки газа в пласт (варианты)
RU49609U1 (ru) Установка низкотемпературного разделения углеводородного газа
RU2615703C2 (ru) Способ комплексной подготовки газоконденсатных залежей с глубоким извлечением углеводородов с3+ и установка для его осуществления

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15798579

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112017007264

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112017007264

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20170407

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15798579

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1