Способ переработки природного газа


B01D53 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

 

Изобретение относится к химической, газовой и нефтяной отраслям промышленности и может быть использовано для получения целевых фракций углеводородов из природного сырья. Сущность способа переработки природного газа с получением чистого этана, фракции метана и ШФЛУ, включает многоступенчатую низкотемпературную конденсацию охлажденного, сжиженного газа путем его сепарации, разделения полученных газовых потоков, дросселирования, их охлаждения в турбодетандере и ректификацию с получением метановой и этановой фракций, при этом исходный газ разделяют на два потока в объемном соотношении 13 : 37, первый поток охлаждают метановой фракцией, а второй подают в теплообменники нижней колонны деметанизатора, после чего суммарный охлажденный поток природного газа подают на сепарацию, и после нее полученный газовый поток разделяют на два потока в объемном соотношении 1 : 4, причем первый из них охлаждают метановой фракцией и подают на ректификацию, второй поток после его охлаждения в турбодетандере также направляют на ректификацию, последнюю осуществляют ступенчато в деметанизаторе, состоящем из верхней и нижней колонн, при поддержании постоянного перепада температур средней и нижней частей нижней колонны деметанизатора не более 25oC. Технический результат - получение чистой фракции этана. 1 ил.

Изобретение относится к химической, газовой и нефтяной отраслям промышленности и может быть использовано для получения целевых фракций углеводородов из природного сырья.

Известен способ переработки природного газа, который предусматривает многостадийное низкотемпературное охлаждение газа с конденсацией за счет рекуперации тепла в холодильниках, сепарирования, сброса давления на потоках газа путем его расширения при дросселировании и экспанзировании, подачу всех холодных потоков в разделительную колонну, где в результате тепло-массообменного процесса получают летучую метановую газовую фракцию и фракцию, содержащую часть компонентов этана, пропана и тяжелых углеводородов. (Патент US 4889545, 1989).

Известен также способ переработки природного газа, предварительно частично сжиженного сжатого и охлажденного, включающий многоступенчатую низкотемпературную конденсацию природного газа, путем сепарирования, деления потоков газа из сепаратора, охлаждения большего потока газа из сепаратора, смешанного с жидким потоком из сепаратора, в холодильнике за счет рекуперации тепла метановой фракции и сбросом давления дросселированием, охлаждение меньшего потока из сепаратора путем пропускания газа через детандер и подачу холодных расширенных потоков на ректификацию в деметанизатор для получения метановой фракции с дальнейшей рекуперацией ее тепла на охлаждение и получения этаново-бутановой фракции. Прототип. (Патент Великобритании 1532335, 1976).

Однако известные способы не предусматривают получения чистой фракции этана, которую можно использовать в качестве товарного и целевого продукта.

Кроме того, коэффициент извлечения этана недостаточно высок.

Задачей настоящего изобретения является разработка эффективного способа переработки природного газа с получением чистого этана высокого качества и с высокой степенью извлечения.

Поставленная задача решается предложенным способом переработки природного газа, включающим многоступенчатую низкотемпературную конденсацию охлажденного сжиженного газа путем его сепарации, разделения полученных газовых потоков, дросселирования, охлаждения их в турбодетандере и ректификацию с получением метановой и этановой фракций, при этом исходный газ разделяют на два потока в объемном соотношении 13:37, первый поток охлаждают метановой фракцией, а второй подают в теплообменники нижней колонны деметанизатора, после чего суммарный охлажденный поток природного газа подают на сепарацию, после которой полученный газовый поток разделяют на два потока в объемном соотношении 1:4, причем первый из них охлаждают метановой фракцией и подают на ректификацию, второй поток после его охлаждения в турбодетандере также направляют на ректификацию, последнюю осуществляют ступенчато в деметанизаторе, состоящем из верхней и нижней колонн, при поддержании постоянного перепада температур средней и нижней частей нижней колонны деметанизатора не более 25oC.

Проведение процесса в объеме заявленной совокупности признаков позволяет: - получить чистую этановую фракцию по ТУ 0272-022-00151638-99; - увеличить коэффициент извлечения этана на 1.5-2.5%; - уменьшить энергозатраты на 1.5%; - получить целевые фракции метана и широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ).

Схема способа переработки природного газа иллюстрируется на чертеже.

Пример осуществления способа.

Природный газ в количестве 349400 м/час при давлении 4.4 МПа, температуре 34.85oC, следующего состава, мол.%: (N2+He) -4.3625, CH4 - 87.222, С2H6 - 5.2838, C3H8 - 1.9476, i-C4H10 - 0.2920, n-С4H10 - 0.5420, C5H12 - 0.1630, nC5H12 - 0.1330, С6H14+B - 0.0300, CO2 -0.0200, H2S - 0.0014, RSH - 0.0027 подают на осушку в адсорбер 1, на очистку на фильтр 2, разделяют на два потока (13:37), один из которых в количестве 277500 м3/час охлаждают в теплообменниках 3, 4 за счет рекуперации холода обратного потока метановой фракции, второй - в количестве 97500 м3/час охлаждают кубовым продуктом деметанизатора 11б в теплообменнике 5 и в теплообменниках- кипятильниках 6, 7 основной и промежуточной фракциями нижней колонны 11б. Затем оба потока объединяют и с температурой минус 58oC подают в сепаратор 8 с целью конденсации паров влаги и растворенных в газе тяжелых углеводородов. Паровой поток из сепаратора разделяют на два потока в соотношении 1:4. Меньший из потоков конденсируют и переохлаждают в теплообменнике 10, дросселируют и подают в верхнюю колонну 11а в качестве флегмы, больший поток в количестве 278686 м3/час расширяют и охлаждают в детандере 9. Выходящая из детандера парогазовая смесь при температуре (-98.5oC) и давлении 1.58 МПа поступает в колонну 11а.

Кубовый поток из колонны 11а подают в нижнюю колонну 11б на дополнительное разделение фракций.

Деметанизатор 11а-11б работает при давлении 1.58 МПа, что дает возможность использовать природный газ в качестве теплоносителя для нагрева кубового продукта в холодильнике 5 до температуры 20.7oC и нагрева основной и промежуточной фракций нижней колонны деметанизатора в кипятильниках 6 и 7.

Верхний продукт нижней колонны 11б поступает в качестве питания в верхнюю колонну 11а. Кубовая жидкость нижней колонны 11б в количестве 30225 м3/час при давлении 1.58 МПа, температуре минус 6oC после рекуперации холода в холодильнике 5 поступает в качестве питания в этановую ректификационную колонну 12.

Верхним продуктом деметанизатора 11а является метановая фракция следующего состава, мол.%: N2 - 4.7449, CH4 - 94.6849, C2H6 -0.5536, С3H8 - 0.0061, i-C4H10 - 0.0001, n-C4H10 - 0.0001, CO2 - 0.0103, которая в количестве 344775 м3/час при давлении 1.53 МПа, температуре - 81.75oC последовательно нагревается в теплообменниках 10, 4, 3 до температуры 28.45oC и поступает в компрессор 13 турбодетандерного агрегата, где ее компримируют за счет энергии, вырабатываемой детандером 9.

Верхним продуктом колонны 12, работающей при давлении 2.96 МПа, является этановая фракция следующего состава, мол. %: CH4 -1.8980, С2H6- 95.1000, C3H10 - 2.9800, i-C4H10 - отсутствует, CO2-0.0200, H2S - 0.0020, в количестве 18588 м3/час, температуре 8.52oC, а нижний продукт - ШФЛУ отдает свое тепло в холодильнике 14 и в количестве 11637 м3/час, при давлении 2.9 Мпа, температуре 87.15oC, следующего состава, мол. %: С2H6 - 2.9443, C3H8 - 59.5869, i-C4H10 -9.4075, n-C4 H10 - 17.4647, C5H12 - 5.2527, n-C5H12 - 4.2860, С6H14+B - 0.9668, H2S - 0.0041, поступает в сеть в качестве целевого продукта.

Таким образом, дополнительное охлаждение потоков газа перед сепаратором позволяет значительно увеличить степень разделения природного газа в сепараторе.

Установка детандера на большем основном потоке природного газа после сепаратора позволяет вырабатывать энергию для дожима обратного потока метановой фракции.

Осуществление ректификации в деметанизаторе при давлении 1.58 МПа исключает необходимость внесения тепла от внешнего источника и позволяет применить в качестве теплоносителя в нижней колонне деметанизатора часть охлаждаемого природного газа.

Многоступенчатое разделение фракций с использованием другой части природного газа в качестве теплоносителя и установка трех теплообменников позволяют поддерживать более плавный переход градиента температур с промежуточных на нижние тарелки, достигая при этом более высокую степень извлечения этана.

Экономия энергии в способе по сравнению с прототипом составляет 1.5%; Коэффициент извлечения этана по сравнению с прототипом увеличен на 2.1%.

Формула изобретения

Способ переработки природного газа, включающий многоступенчатую низкотемпературную конденсацию охлажденного, сжиженного газа путем его сепарации, разделения полученных газовых потоков, дросселирования, охлаждения их в турбодетандере и ректификацию с получением метановой и этановой фракций, отличающийся тем, что исходный газ разделяют на два потока в объемном соотношении 13 : 37, первый поток охлаждают метановой фракцией, а второй подают в теплообменники нижней колонны деметанизатора, после чего суммарный охлажденный поток природного газа подают на сепарацию, и после нее полученный газовый поток разделяют на два потока в объемном соотношении 1 : 4, причем первый из них охлаждают метановой фракцией и подают на ректификацию, второй поток после его охлаждения в турбодетандере также направляют на ректификацию, последнюю осуществляют ступенчато в деметанизаторе, состоящем из верхней и нижней колонн, при поддержании постоянного перепада температур средней и нижней частей нижней колонны деметанизатора не более 25oC.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической, газовой и нефтяной отраслям промышленности и может быть использовано для получения целевых фракций углеводородов из природного сырья

Изобретение относится к способам обработки отходящих газов при сухом производстве строительных материалов и может быть использовано в промышленности строительных материалов при производстве цемента, извести и других материалов сухим способом

Изобретение относится к производственной санитарии, в частности к очистке воздуха производственных помещений от вредных газов и пыли

Изобретение относится к технологии комплексной газоочистки и может быть использовано для детоксикации оксидов азота и продуктов неполного сгорания в отходящих газах стационарных топливно-энергетических установок и двигателей внутреннего сгорания бензинового или дизельного транспорта

Изобретение относится к очистке газов, отходящих при наливе битума, и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности

Изобретение относится к каталитической очистке газовых выбросов от примесей токсичных веществ различной природы как органических, так и неорганических, образующихся в технологиях плазменной обработки, и может быть использовано в химической, машиностроительной и других отраслях промышленности

Изобретение относится к способу и устройству для обезвреживания отходящих газов установок сжигания отходов, в частности, установок сжигания опасных отходов, для выделения таких токсичных соединений, как галогенсодержащее вещества и углеводороды

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в системе газ - жидкость и, в частности, может быть использовано для ректификации, абсорбции в газодобывающей отрасли, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности

Изобретение относится к очистке отходящих дымовых газов от окcидов серы

Изобретение относится к оборудованию для термической очистки газовых выбросов и может быть использовано в промышленной экологии

Изобретение относится к защите атмосферного воздуха от вредных выбросов и может быть использовано в любой отрасли промышленности
Изобретение относится к сжатию и охлаждению автомобильных и других отходящих газов

Изобретение относится к химической технологии, а именно к средствам очистки воздуха от вредных микропримесей в герметично замкнутых помещениях

Изобретение относится к области очистки дымовых газов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, имеющих в своем составе промышленные объекты, в которых присутствует выброс в атмосферу продуктов горения/твердые и газообразные примеси/

Изобретение относится к катализаторам очистки газовых выбросов от оксидов азота и оксида углерода (II)

Изобретение относится к области пылеулавливания и очистки газов в цветной металлургии, в частности в производстве алюминия
Наверх