Способ выделения углеводородов

 

Изобретение касается производства углеводородов, в частности их выделения из сырьевого кислородсодержащего газа, и может быть использовано для сепарации отработанных газов с установок для получения окиси этилена. Вьщеление ведут адсорбцией из сырьевого газа, содержащего метан, этилен, СО-г, азот, аргои и кислород

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

Ш4 С 07 С 7/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

МР f?p)z

4 гу 7

OllH0AHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ (21) 3607162/23-04 (22) 14. 06. 83 (46) 23. 10. 88. Бюл. В 39 (71) Линде АГ и Хемише Верке Хюльс АГ (ПЕ) (72) Христиан Бенкманн (DE) (53) 66 ° 071.7 (088;8) (56) Заявка ФРГ М 2840357, кл. В 01 D 53/02, 1979.

Заявка ФРГ 9 3035255, кл. В 01 D 53/02, 1980. (54)СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ (57) Изобретение касается производства углеводородов, в частности их выделения из сырьевого кислородсодержащего газа, и может быть использовано для сепарации отработанных газов с установок для получения окиси этилена. Выделение ведут адсорбцией из сырьевого газа, содержащего метан, этилен, СО2, азот, аргон и кислород (5-12 об.Х) с использованием пульсирующего давления в нескольких взаимосвязанных адсорберах и с учетом следующего: а) во время фазы адсорбции при повышенном давлении на силикагеле или активированном угле извле„SU „„1433407 А 3 кают этилен; б) с выпускной стороны адсорбера во время фазы адсорбции и последующей фазы прямоточного сброса давления выводят газовый поток с пониженным содержанием этилена; в) адсорбированный зтилен десорбируют с получением из выпускного отверстия адсорбера потока, обогащенного этиленом во время фазы противоточного сброса давления г) повьппают давление в адсорбере до давления адсорб" ции во время фазы повьннения давлени сырьевым газом или его смесью с метаном с извлечением перед завершением этой фазы газообразного потока с пониженным содержанием этилена через выпускное отверстие адсорбера и повторяют цикл. Преимущественно используют сырьевой газ, содержащий

5-10Х или 5 -8 обХ кислорода. За счет использования приема повышения давления в адсорберах с помощью газа с низким содержанием кислорода и отвода газового потока перед завершением стадии повышения давления из выпускного конца адсорбера повышаетс безопасность процесса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл. 1 433407

Изобретение относится к процессу адсорбции с пульсирующим давлением для получения углеводорода нз газообразного потока, содержащего углеводо- 5 роды и небольшое количество кислорода, и может быть использовано, например, для сепарации отработанных газов установок для производства окиси этилена, эти отработанные газы могут содеРжать существенное количестуо этилена,,менее значительное количество метана, небольшие количества кислордда, а также дополнительно

1 инертные газы, такие, как аргон, 1

)5 азот, двуокись углерода.

Цель изобретения - повышение безойасности процесса за счет снижения опасности взрыва в результате того, что для повышения давления в адсор- 20

-берах используют гаэ с низким содержанием кислорода, и так же перед завершением стадии повышения давления из выпускного конца адсорбера отводят газовый поток, для повышения давле- 25 ния используют исходную смесь газа или эту смесь и метан.

На фиг.) приведена схема, реализующая предлагаемый способ; на фиг.2— график времени работы установки.

Процесс проводят на установке, включающей четыре адсорбера ) — 4, подсоединенных к трубопроводу 5 сырого газа с впускной стороны, с выпускной стороны — к трубопроводу 6 оста35 точного газа, имеющего клапан 7 понижения давления. Кроме того, выпускные концы адсорберов подсоединены к трубопроводу 8, сообщенному с трубопроводом 6 с помощью клапана 9. Газы расширения, получаемые при снижении давления -первой фазы и богатые неадсорбированными компонентами, выпускаются в остаточный газ через этот трубопровод.

С входной стороны адсорберы соединены с трубопроводом 10, ведущим в буферный или уравнительный резервуар )1 подключенный к трубопроводу

12 через клапан 13.

Газообразный продукт, получаемый во время противоточного сброса давления, так же, как и очищающий газ н десорбат, получаемые во время фазы очистки, вводят в резервуар I! через трубопровод 10.

С входной стороны адсорберы имЕют клапаны 14 — 17, соединяющие их с трубопроводом 5, а на выпускной стороне к трубопроводу 6 адсорберы подсоединены при помощи клапанов 18 — 21, к трубопроводу 8 — при помощи клапанов 22 — 25, к трубопроводам 10— при помощи клапанов 26 — 29 °

Клапаны 30 — 33, установленные на е входной стороне адсорберов, подключены через трубопровод 34 и регулирующий клапан 35 к трубопроводу 5 сырого газа. Повышение давления в очищенных адсорберах при помощи сырого газа осуществляется через этот трубопровод.

Четыре адсорбера проходят через идентичные циклы, хронологически смещенные дру относительно друга так, что один адсорбер всегда находится

s фазе адсорбции, обеспечивая таким образом непрерывную работу, 3а фазой адсорбции ADS, проводимой при постоянном давлении, следует первый сброс давления E) в прямоточном режиме, Полученный таким образом газ сброса давления выпускается в остаточный газ. Во второй фазе прямоточного сброса давления Е2 дополнительный газ удаляется через выпускной конец адсорбера. Этот газ проходит через открытые клапаны 22 и 25 к выпускному концу адсорбера 4 и течет через адсорбер 4, который находится в фазе очищения S перед тем, как он проходит через клапан 29 и трубопровод 10 в буферный резервуар 11. Вслед за вторым прямоточным сбросом давления проводится фаза ЕЗ противоточного сброса давления, во время которой поток десорбата проходит через открытый клапан 26 и трубопровод 10 к уравнительному резервуару )l. После окончания противоточного сброса давления ЕЗ в адсорбере осуществляют фазу очистки S. Для этой цели газ, выделенный из фазы прямоточного сброса давления Е2 адсорбера 2, подается через открытые клаланы 23.и 22 противоточно направлению адсорбции через,адсорбер 1. Очищающий газ осуществляет вытеснение адсорбированного компонента продукта, который входит все еще с высокой концентрацией через выпускной конец адсорбера. Фаза очистки поддерживается сравнительно короткой, чтобы избежать ненужного разбавления целевого газа, подаваемого в уравнительный резервуар 1) очиl щающим газом. В другом варианте про1433407

15

30 цесса также возможно проводить вместе ступени очистки S десорбцию с использованием давления ниже атмосферного, Достигаемое таким образом улучшение качества продукта, однако, до5 стигается за счет повышенного расхода энергии на вакуумный насос.

После завершения фазы очистки S в адсорбере может быть повышено давление до давления адсорбции. Это осуществляется во время фазы В повышения давления, во время которой сырой газ подается в адсорбер 1 через открытые клапаны 35 и 30. После повышения давления сырого газа в адсорбере 1 последний завершает полный цикл, Остающиеся адсорберы проходят через тот же самый цикл, но по смещенному графику времени (фиг.2). 20

Пример 1. Проводят выделение этилена из продувочного газа, выходящего с установки конверсии этилена с кислородом для получения окиси этилена. Продувочный гаэ выходит из 25 установки в количестве 500 нмз /ч при давлении 10 бар и температуре 40 С.

Этот газ имеет следующий состав, об, :

Иетан 50

Этилен 28

Этан 1

Кислород 5

Двуокись углерода 6

Инертные газы 10

Для восстановления содержания этилена в этом газе его подают на адсорбционную установку. В качестве адсорбента используют силикагель, время цикла 16 мин. 40

Цикл состоит из фазы адсорбции, во время которой гаэ при давлении

9,9 бар протекает через адсорбер, причем время составляет 240 с, первой прямоточной фазы уменьшения дав- 45 ления Е1, которая длится 160 с и во время которой давление понижается с

9,9 до 6,0 бар, второй прямоточной фазы уменьшения давления Е2, которая

ДлитсЯ 70 с и Во времЯ КоТороН Дав- 50 ление понижается с 6,0 до 3,0 бар, противоточной фазы уменьшения давления ЕЗ, которая длится 160 с и во время которой давление понижается с

3,0 бар до самого низкого при осуществлении способа давления 1,6 бар, затем при этом давлении следуют в течение 80 с фазы прбмывки S и, наконец, фаза повышения давления В, которая длится 240 с и во время которой давление в адсорбере с помощью подачи исходного газа вновь повышают с 1,6 до 9,9 бар. Из выходного конца адсорбционной установки отбирают остаточный газ в количестве 222 нм /ч о при 40 С и после уменьшения давления в клапане 7 до 6 бар его отводят.

Остаточный газ имеет следующий состав, об.Х:

Иетан 69,9

Этилен 1,7

Этан .1,4

Кислород 9,0

Инертные газы 18,0

Во время регенерации загруженных адсорберов получают гаэ — продукт с повышенным содержанием этилена — в количестве 278 нм /ч при давлении

1,5 бар и температуре 40 С. Этот газ имеет следующий состав, об.Х:

Метан 34,1

Этилен 49,0

Этан 0,7

Кислород 1,8

Двуокись углерода 10,8

Инертные газы 3,6

Пример 2. Исходный гаэ .такого же состава как и в примере 1. В качестве адсорбента используют активированный уголь.

Для предотвращения нежелательного повышения концентрации кислорода на стадии В остаточный гаэ стравливают через вентили 18, а также 19, 20, 21 и 7 до давления в адсорбере 6 бар.

Продолжительность стадии В увеличивается до 300 с sa счет того, что продолжительность стадии адсорбции сокращается до 180 с.

В табл.1 представлен состав материальных потоков, а именно состав сырого газа, остаточного газа на стадии В, остаточного газа на стадии

ADSN продуктового газа.

Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 2, при использовании силикагеля в качестве адсорбента, подвергают„.разделению исходный газ с концентрацией кислорода 8 об.X.

При этом не наблюдается нежелательного повышения концентрации кислорода.

Состав материальных потоков приведен., в табл.2 °

Пример 4. Процесс проводят аналогично примеру 1. При концентрации;кислорода 10 об. и использова07

Таблица!

Активированный уголь, 5 об.% О в сырьевом газе

Компоненты

Состав материальных потоков

Сырой гаэ Остаточный гаэ Остаточный газ íà ADC

Продукт об.% нм /ч об.% нм /ч об.% нм /ч об.% нм /ч

СН

62,56

95,25 43,56 138,25

7, 05 41,63 132, 13

СН

4,63

1,21

0,79

1,20

3,53

10, 84

16,50

1,31

4,15

Со, 0,00

945 3000

0,00

24,75

4, 4 Ь

Аг

16,26

1,39

4,93

7,50

),56

4,95

5 2 4334 нии силикагеля в качестве адсорбента проводят процесс с применением не содержащего кислород метана..на первом этапе стадии В до давления 3 бара.

Для дальнейшего, повышения давления используют исходный газ. Состав материальных потоков приведен в табл.3.

П р и м:е р 5. Процесс проводят аналогично примеру 1, но при примене- 10 нии активированного угля, причем в исходном газе содержится 10 об.% кислорода, и при применении силика-! геля, причем в исходном газе содер

;жится 12 об %.кислорода, первый этап ,стадии В проводят при давлении 4 бара, ,создаваемом не содержащим кислород ! метаном. Для дальнейшего повышения давления используют исходный газ.

° В табл., 4 и 5 приведены составы соответствующих материальных потоков. Формула изобретения !

1. Способ выделения углеводородов 26 из сырьевого кислородсодержащего газа путем адсорбции с пульсирующим давлением, проводимой в нескольких циклически взаимосвязанных адсорбеipax отличающийся тем, 30

;! что, с целью повышения безопасности процесса, иэ сырьевого газа, содержаще"o метан, этилен, двуокись углерода, 50,00 250,00 54,37 16,50

28,00 140,00 2,72 0,83

1,00 5,00 0,89 0,27

5, 00 25, 00 24, 34 4, 35

6, 00 30,00 О, 00 0,00

7,00 35,00 19,28 5,85

3,00 13,00 8,40 2,55 азот, аргон и кислород при содержании кислорода 5 - 12 об.% во время фазы адсорбции при повышенном давлении адсорбнруют на силикагеле или активированном угле этилен, выводят с выпускной стороны адсорбера во время фазы адсорбции -ипоследующей фазы прямоточного сброса давления газовый поток с пониженным содержанием этилена, десорбируют адсорбированный зтилен с получением из выпускного отверстия адсорбера потока, обогащенного этиленом во время фазы противоточного сброса давления, повышают давление в адсорбере до давления адсорбции во время фазы повышения давления сырьевым газом или сырьевым газом и метаном с извлечением перед завершением этой фазы газообразного потока с пониженным содержанием этилена через выпускное отверстие адсорбента, и повторяют

ЦИКЛе

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что используют сырьевой газ, содержащий 5-1 0 об.% кислорода.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю " шийся тем, что используют сырьевой газ, содержащий 5-8 об.% кислорода.

1433407

Т а б л и ц а 2

Силикагель, 8 об.Х О> в сырье

Компоненты

Состав материальных потоков

Остаточный газ на стадии В

Сырой газ

Остаточный газ на ADC

Продукт об.Х нм /ч об.Х нм /ч об;Х нм /ч об Х нм /ч

CE1+

47,00 235,00 66,67 32,64

66,57

28,00 140,00

1,00 5,00

1,47 0,72

0,88 0,43

2,29

С2Н4.1,09

8,00 40,00 14,31 7,01

13,61

0,48 11 36 29,53

0,00 0,00

6,00 30,00

СО

0,25

12,12

23,18

2,24 5,82

1,94 5,05

7,00 35,00 12,25 6,00

3,00 15,00

4,41 2,16

N2

4,07

7,79

Т ° блица3

Силикагаль, 10 об.X Об.в сырье

Состав материальиык потоков очюй tan адии Л иыа/ч об

7 l,97

I 93

)97,92

5,30

)00,0 35,73 98,96 68,93 33,12

0,00 46,50 128,79 1,90 0,9) 1,0) 2, 79

0,ОО 0,64 !.7а 0,9О О,43

I 00 500

0,00

С Нб

0,00 2,84 . 7,87 14,59

l0,00 50,00 0,00

7,0! 12,77 35, !2

0,00 .10,58 29,30 0,00 О;00 0,25

0,70

23, 14.

0,00

6, 00 30,00

8,41

7,00 35,00 0,00 0,00 2, 52 6,97 10, 19 4,90

3,00 15,00 0,00 0,00 1,19 3,28 3150

3,65 10 04

Т а б л и И ° 4.

Лктивироваииый уголь, )О osË Об в сырье альных потоков очивМ t точыый иа В

Продукт. 1 ииб/ч

46,00 230,00 100,00 148 00 68,93 33,12 70,65 173,08

27,00 135 00 0,00 0,00 1,90 0,91 2,29

48,40 171,80

5,61 36,20 128,48. СНб 46,00 230,00 100,00

СаН4 27эоо )35å00 0>00

127, 30 28, 89 75, 06

4,37 51,93 134,91

2,09 0,95 2,48

26,03 2,68 6,96

1433407

Продолжение табл.4

Состав иатернальнык потоков

Компоненты

Остаточный газ А Продукт об. I об.Х пмб/ч

5,00

l,00

0,90

0,00 0,00 0,90 0,43

2, 19 0,67 2,37

32,9) 2,84

10,b8

0,49 8, 3) 29, 5) 6,00

3000 000 .35,00 0300

0,00 0,00 0,00

0,20

7,00

3,00

15,00

0,00 . 0,00 3,50 1,68 3,)8

7 80 1 55 5 52

) а Глиц.а5

Силякагель, 12 об.I Оа в сырье

Продукт аточный г на А.С,Н, 123, 53

S 61 03,52

) 300 " S300 0300

) 379

С,Н, I2,О0 60,00 0,00

11,45

0,00 14,93 7,55 13,87 41,0) 4,03

8,68. 4,39 7,78

23,01 . 1,80 5,10

6,50 32,SO О, 00

Р3 ОО

3;34

3,33 1,63 3,,33 /0,03

3,00 15,00

1,18

0,00

0,00

С1)) б

01

C0/) !, .Ат !

))

Сырой газ СНа на стадии В Остаточный газ ! на В

1o3Л I d/÷ 3.3 J 1/, 3.3 L„ 3/

10,00 50,00 0,00 0,00. 14,59 7,01 13 43

0,00 )О, 19 4,90 9,35 22,22 . 2,03 7,19

Состав материальных потоков

Сырой газ СН/)иа В Остаточный ras Ост as обЛ нм /ч об.I имб/ч об.I нм /ч об.й нм /ч об.Х имУ/ч

06,00 230,00 100,00 130,00 70,64 35,70 71,86 212,40 39,42 111,70

26300 )30300 0300 0300 1,72 0387 1;90

0,00 0,81 0,41 . 0,95 2,80 0,63

53 $0 27 ° 50 03 00 О 00 0300 03 00 0325 ° 03 24 9Я 43 263 76

1433407

Е1 E2 ED S

АМ

Е1 E2 ED 5

АР$

ЕЗ. $

Е1 Е2 Ед $

ADS

Составитель Н.Кириллова

Редактор И.Рогулич Техред М.Дидык Корректор М.Пожо

Заказ 5469/58 Тираж 370 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4