Способ разделения под давлением газовой смеси

 

1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗО ВОЙ СМЕСИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, содержаще метан, этан, пропан, углеводороды С4 и Су, сероводород, диоксид углерода и азот, включающий охлаждение с промывкой для удаления сероводорода и части диоксида углерода, частичную концентрацию газовой смеси, сепарацию и раздельную ректификацию образовавшихся жидкой и паровой фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения степени разделения, конденсацию проводят до сжижения углеводородов и на стг1дии ректификации жидкой фазы выделяют метан и этан, при этом промывке подвергают головной продукт ректификации с раздельным удалением диоксида углерода и остатков сероводорода.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) (И) 3(5Р F 25 J 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,, К IlATEHTV

«

«g «"

«Д.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2648211/23-26 (22) 08.08.78 (31) P 2828498.2 (32) 29.06.78 (33) ФРГ (46) 07.04.84 Бюл. М 13 (72) Ганс Бекер, Петер Гримм, Герхард Ранке и Дитер Рот (ФРГ) (71 Линде АГ (ФРГ) (53) 621. 593 (088. 8) (56) 1. Патент CIRCA 9 3983711, кл. 62-28, 1975.

2. Клименко А.П. Сжиженные углеводородные газы. М., "Недра", 1974, с. 282 (прототип). (54) (57) 1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗО

ВОЙ СМЕСИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, содеРжащей метан, этан, пропан, углеводороды

С4 и С<, сероводород, диоксид углерода и азот, включающий охлаждение ,с промывкой для удаления сероводоро да н части диоксида углерода, частичную концентрацию газовой смеси, сепарацию и раздельную ректификацию образовавшихся жидкой и паровой фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения степени разделения, конденсацию проводят до сжижения углеводородов С -С и на стадии ректификации жидкой фазы выделяют метан и этан, при этом промывке подвергают головной продукт ректификации с раздельным удалением диоксида углерода и остатков сероводорода.

1085515

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что ректификацию головного продукта проводят при давлении между критическим давлением индивидуальных углеводородов и самым низким критическим давлением жидких смесей, образующихся при ректификации.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что ректификацию головного продукта проводят при температуре в верхней части колонны

Изобретение относится к технологии разделения газовой смеси, в част ности к способу разделения газовой смеси под давлением, содержащей метан, этан, пропан, углеводороды С4 5 и CS сероводород. диоксид углерода .и азот.

Известен способ разделения газовой смеси под давлением, содержащей углеводороды и неорганические примеси, который заключается в том, что исходную газовую смесь подвергают охлажде нию с последующей подачей на первую стадию ректификации, с которой отводят смесь метана с азотом в качестве головного продукта, смесь высших углеводородов в качестве кубового продукта и смесь углеводородов C + в качестве бокового потока, которые по дают на вторую стадию ректификации 20 с отводом смеси метана с диоксидом углерода в качестве головного продукта, подаваемого на стадию очист.ки от диоксида углерода обработкой полярным органическим растворителем, 25 например метанолом и углеводородом

С в качестве кубового продукта, при. чем головные .продукты первой и второй стадий ректификации подвергают конденсации (1) .

ЗО

Недостатком данного способа является его многостадийность и то, что головной продукт второй стадии ректификации содержит углеводороды Ср„ которые осложняют стадию очистки метана от диоксида углерода вследствие образования азотропной смеси с метанолом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ разделени= газовой смеси под давлением, содержащей метан, этан, пропан, углеводоРоды С4 и С, сероводород, диоксид углерода и азот, включающий охлаждение с промывкой для удаления серово- " дорода и части диоксида углерода, 180-325 К, а в нижней части — 230450 K.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что промывку прое водят при температуре меньше 0 С.

5. Способ по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю шийся тем, что промывку проводят при температуре ректификации.

6. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что промывку проводят при,цавлении ректификации. частичную конденсацию газовой смеси, сепарацию и раздельную ректификацию образованной жидкой и паровой фаз j2) .

Недостатком известного способа является то,что одностадийная промывка газовой смеси в присутствии большого количества высших углеводородов С не обеспечивает полного удаления неорганических примесей, в частности диоксида углерода и сероводорода. Кроме того, часть углеводородов отделяется в результате образования азеотропа с промывным агентом.

Целью изобретения является повышение степени разделения газовой смеси.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разделения газоной смеси под давлением, содержащей метан, этан, пропан, углеводороды С4 и С „ сероводород, диоксид углеводорода и азот, включающему охлаждение с промывкой для удаления сероводороца и части диоксида углеро да, частичную конденсацию газовой смеси, сепарацию и раздельную ректи фикацию образовавшихся жидкой и паровой фаз, конденсацию проводят до сжижения углеводородов С -С5 и на стадии ректификации жидкой фазы вы деляют метан и этан, при этом промывке подвергают головной продукт ректификации с раздельным удалением диоксида углерода и остатков сероводорода.

Причем промывку проводят при температуре менбше 0 С и при давлении ректификации.

При этом ректификацию головного продукта проводят при температуре в верхней части колонны 180-325 К, а в нижней части — 230-450 К и при давлении между критическим давлением индивидуальных углеводородов и самым низким критическим давлением жидких смесей, образующихся при ректифика1085515

25 ции, а промывку проводят при отрицательных температурах, в частности при температуре ректификации, и при давлении ректификации.

Кроме того, промывку проводят при температуре ректификации.

На чертеже представлена установка, реализующая предлагаемый способ.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример. По трубопроводу 1 по- 0 дают 40000 кмоль газа, имеющего температуру 316 К, давление 63 бар и следующий состав, мол.Ъ:

СН4 73,71

С2Нь 9,53 15

САНЯ 6,08

Углеводороды С 3,03

УглеводоРоды С + 1,18

- 1 2 0,13

СО2 6,34

Н 25 ч. /милл. н теплообменнике 2 гаэ охлаждают до 196 К двумя газовыми потоками и затем гаэ подают в сепаратор 3, где отделяется жидкость, которая, по сравнению с сырым газом, обогащена высшими углеводородами. Жидкость (1200 кмоль/ч; состав, мол.Ъ: 25,5

CH, 11 б С Н, 17 3 С H8, 19 2 углеводородов С4, 22,1 углеводородов C<+ 30

4,3 СО2 и 35 ч./милл. Н Б) отводят по трубопроводу 4. Иэ сепаратора 3 по трубопроводу 5 отводят газ, который в основном соответствует сырому газу, обедненному высшими углеводородами. Гаэ разделяют на два потока, которце охлаждают в теплообменниках б и 7.

Оба потока объединяют и при

265 К подают в ректификационную колонну 8, верхняя часть которой снаб- 40 жен охладителем, а нижняя часть нагревателем. Температура в верхней части составляет 244 К, а в кубе

319 К. Ректификацию проводят под дав лением 61,6 бар. Критическое давле- 45 ние ректифицируемых жидкостей в каждом месте колонны составляет более

70 бар, так что между рабочим и кри- е тическим давлениями имеется достаточная разница, но критические давления 50 отдельных углеводородов лежат ниже рабочего давления.

Газ, отводимый из верхней части по трубопроводу 9, имеет следующий состав, мол.Ъ:

СН4, 81,23

С Нь 8,40

С Н8 3,26

Углеводороды С4 0,54

Углеводороды С .> 0,00

Мр 0,15 60

СО 6,42

Н20 21 ч. /милл.

Смесь, отводимая иэ куба ректификационной колонны 8, имеет следующий, состав, мол.Ъ: 65

СН4 20,07

" Нь 18,50

C-ьН8 27,43

Углеводороды С 20,97

Углеводороды С 6,97

Со 6,06

Н2 55 ч./милл.

Газ1 отводимый из верхней части ректификационной колонны 8, по трубопроводу 9 подают в теплообменник 7, в котором он нагревается. Затем он поступает в нижнюю часть промывной колонны 10, снабженной охладителем.

В этой колонне газ орошением промывают метанолом при 238 К, подаваемым в количестве 2000 т/ч. При этом из газа полностью удаляют высшие углеводороды, сероводород и двуокись уг. лерода. Из верхней части промывной колонны по трубопроводу 11 отводят гаэ при 238 К, который в теплообменнике 6 нагревают до 268-2?3 К. Затем гаэ подают в теплообменник 2, в котором он отдает остаточный холод сырому газу. По трубопроводу 12 отводят газ состава, мол.Ъ: 92,61 СН4, 7,32 С2Н6 и 0,17 N2 Его можно применять, например, для газоснабжения удаленных потребителей.

Промывную жидкость отводят из нижней части колонны 10, в клапане 13 доводят до давления 21 бар и затем подают в сепаратор 14. Газ, отводимый из сепаратора, имеет состав, мол .Ъ: 72,50 СН4, 14,64 С2Н, 9,82

СО2, остальное — высшие углеводороды. Гаэ подают в компрессор 15, в котором его доводят до давления промывки и затем рециркулируют в промыв ную колонну 10.

Жидкость, отводимую из сепаратора 14, подают в клапан 16, в котором давление снижают до 2 бар. Затем жидкость подают на регенерацию в колонну 17, в которой жидкость орошением промывают метанолом. При этрм температура в верхней части колонны составляет 243 К, а куб колонны обогревают.

Иэ верхней части колонны 17 по трубопроводу 18 отводят газ, который отдает свой холод в теплообменниках

6 и 2. По трубопроводу 19 отводят газ состава, мол.Ъ: 22,20 СН, 27,23

С НЬ, 6,94 С Н8 и 43,63 СО, который можно применять в качестве топлива.

Кубовую жидкость колонны 17 в насосе 20 сжимают до давления 4 бар и после нагрева в теплообменнике 21 подают на регенерацию в верхнюю часть колонны 22, температуру в верхней части которой поддерживают равной 298 К, а в кубе — 381 К. В этой колонне иэ промывной жидкости практически полнос ;ью удаляют все растворенные вещества. Затем насосом 23 промывную жидкость доводят до давления промывки и подают в трубопровод

1085515

Составитель В.Mopes

Редактор В.Данко Техред С.Легеза Корректор О.Билак

Заказ 2053/56 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 24 через теплообменник 21, затем в теплообменнике 25 ее доводят до тем пературы промывки, проводимой в колонне 10. До подачи в теплообменник

Ъ

25 иэ трубопровода 24 отбирают требуемое для регенерации в колонне 17 количество промывной жидкости, которую расширяют в клапане 26, Газ, отводимый из верхней части колонны 22 свободен от С - и С -углеводородов и в основном состоит нэ

С8-углеводородов, двуокиси углерода и сероводорода. Этот газ сжимают до давления 24 бар в компрессоре 27, предварительно охлаждают в охладите- ле 28, далее охлаждают в змеевике 15 куба колонны 17 и по трубопроводу 29 подают в ректификационную колонну 30, верхняя часть которой снабжена охладителем, а нижняя часть — нагревателем.. Температура в верхней части сос.2п тавляет 240 К. В эту ректификационную колонну по трубопроводу 4 также подают жидкость из сепаратора 3, которую предварительно расширяют в клапане 31, и по трубопроводу 32 — жидкость из ректификационной колонны 8, которую предварительно расширяют в клапане 33.

Ректификация в колонне 30 приводит к разделению газовой смеси на головную фракцию (состава, мол.%:

41,56 СН4, 34,34 С Нь, 0,59 С Н8, 23,51 СО и 20 ч,/милл. H Б), которую отводят по трубопроводу 34 и добавляют к газу иэ сепаратора 14, который через компрессор 15 подают в промывную колонну 10, и на кубовую фракцию (состава, мол.Ъ: 54,62 С Н8, 32,62 С4-углеводородов, 12,70 С,-углеводородов, 0,03 СО и 0,03 Н Б), которую подают в установку 35, в которой смесь углеводородов можно разделять на индивидуальные фракции известными способами.

Таким образом, предложенный способ позволяет обеспечить более полное разделение смеси и очистку ее от неорганических примесей.