Удаление азота из природного газа



Удаление азота из природного газа
Удаление азота из природного газа

 


Владельцы патента RU 2559413:

ЛИНДЕ АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к способу разложения азотосодержащей исходной фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно природного газа, при этом: исходную фракцию частично сжижают и методом ректификации разделяют на обогащенную азотом фракцию и обедненную азотом фракцию с высоким содержанием углеводородов. В верхней зоне ректификации обогащенный азотом поток отводят, охлаждают и частично подают на ректификацию в качестве возвратного продукта и/или обогащенную азотом фракцию охлаждают и частично конденсируют, частично подают на ректификацию в качестве возвратного продукта и остаточный поток обогащенной азотом фракции подвергают процессу в двух колоннах. В средней зоне ректификации поток с низким содержанием двуокиси углерода, который используют для охлаждения обогащенного азотом частичного потока и/или охлаждения обогащенной азотом фракции, отводят. Ректификацию исходной фракции осуществляют в снабженной разделительной перегородкой разделительной колонне, при этом разделительная перегородка расположена в той зоне, где в разделительную колонну подводят исходную фракцию и отводят поток с низким содержанием двуокиси углерода. Изобретение позволяет обойтись без удаления двуокиси углерода из исходной фракции и потока природного газа, которое осуществляется виде промывки амином. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение касается способа разложения азотосодержащей исходной фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно природного газа,

a) при этом исходная фракция, по меньшей мере, частично сжижается и методом ректификации разделяется на обогащенную азотом фракцию и обедненную азотом фракцию с высоким содержанием углеводородов, и

b) при этом в верхней зоне ректификации обогащенный азотом поток отводится, охлаждается и, по меньшей мере, частично подается на ректификацию в качестве возвратного продукта, и/или

c) обогащенная азотом фракция охлаждается и частично конденсируется, по меньшей мере, частично подается на ректификацию в качестве возвратного продукта, и остаточный поток обогащенной азотом фракции подвергается процессу в двух колоннах.

Такого рода способы сжижения природного газа, в которых осуществляется криогенное удаление азота или, соответственно, которые включают в себя так называемое устройство для удаления азота (NRU), требуют, чтобы содержащиеся в природном газе компоненты с высокой температурой плавления, такие как, например, двуокись углерода, учитывались в концепции способа, чтобы эффективно предотвращать нежелательное вымерзание таких компонентов в холодных отрезках процесса.

Так как максимальная растворимость двуокиси углерода преимущественно зависит от температуры растворителя, например, жидких углеводородов, такого рода способы, которые осуществляются при высоком давлении, более терпимы к двуокиси углерода, чем те, которые осуществляются при низком давлении и вместе с тем более низких температурах жидкости. При этом под понятием «повышенное давление» следует понимать давления, составляющие более чем 20 бар.

При обычном способе в двух колоннах, который, например, известен из US 4415345, низкий профиль температуры в низконапорной колонне приводит к обеднению двуокисью углерода в исходном газе на несколько частей на миллион. Чтобы достичь этого, необходимо предусмотреть затратную предварительную очистку, например, посредством промывки амином.

Если давление содержащих двуокись углерода технологических потоков, напротив, сохраняется высоким, возникающие в результате этого более высокие температуры обеспечивают возможность концентраций двуокиси углерода в более низком процентном диапазоне без опасности образования твердого вещества двуокиси углерода. Эта концепция успешно применяется при так называемом способе в одной колонне. При этом азотосодержащий природный газ при давлении, составляющем до 30 бар, разлагается на головную фракцию с высоким содержанием азота и нижнюю фракцию с высоким содержанием углеводородов.

В US 4662919 описан способ с эксплуатируемой при высоком давлении разделительной колонной N2/CH4. Температура головной зоны колонны такого рода составляет при 25 бар приблизительно 150°C. В качестве хладагента применяется метан высокой чистоты - относительно этана и высших углеводородов, двуокиси углерода и воды, который испаряется при давлении, равном приблизительно 2 бара. При таком способе с замкнутым циклом охлаждения возможность использования хладагента ограничена. Обычный подаваемый по трубопроводу газ должен подвергаться затратной очистке. Кроме этого рентабельное хранение получаемого дорогим способом хладагента при простое установки возможно, как правило, только в виде жидкости, т.е. LNG (сжиженного природного газа).

Из US 5257505 известен способ с аналогичной ректификационной колонной. При этом, впрочем, применяется открытый цикл охлаждения, при котором часть нижнего продукта ректификационной колонны после расширения приблизительно до 2 бар используется для охлаждения головной зоны. Благодаря этому отпадает необходимость в затратной подготовке, а также хранении хладагента. Однако из-за более низкой температуры кипения применяемого для охлаждения нижнего продукта исходный газ может теперь в этом случае содержать уже не несколько процентов, а только лишь несколько сотен частей на миллион двуокиси углерода, чтобы избежать вымерзания двуокиси углерода в нижнем продукте при испарении в головном конденсаторе. Более простое по сравнению с описанным выше замкнутым циклом снабжение хладагентом при этом способе уменьшает, таким образом, допуск двуокиси углерода приблизительно в 100 раз. Во многих случаях теперь для предварительной обработки необходима промывка амином, чтобы уменьшить содержание двуокиси углерода до значений, приемлемых для последующего способа сжижения.

Для удаления азота из природного газа посредством способа в двух колоннах, как это, например, описано в US 4415345, требуется, как правило, приблизительно 30 об.% азота в природном газе, чтобы иметь возможность достичь обычных параметров чистоты для потоков продукта азота (<1 об.% метана) и природного газа (<5 об.% азота). В случае временного или постоянного уменьшения содержания азота ниже этого минимального значения, применяется, в частности, обогащение концентрации азота путем удаления фракции с низким содержанием азота и высоким содержанием углеводородов в колонне для предварительного разделения или, соответственно, обогащения. Такой способ описан, например, в US 4664686. Обогащенная азотом, по меньшей мере, до 30 об.% газообразная фаза обогатительной колонны разлагается затем в обычном NRU с двумя колоннами на фракцию с высоким содержанием азота, а также два частичных потока фракции с низким содержанием азота и высоким содержанием углеводородов. При этом частичный поток содержащего двуокись углерода нижнего продукта двух колонн применяется для охлаждения головного конденсатора. Применение открытого и замкнутого циклов для поддержания производительности разделения при способе в двух колоннах не осуществляется.

При таком способе в двух колоннах с обогатительной колонной низкий температурный профиль, - что означает угрозу выпадения твердого вещества двуокиси углерода, - вызывает в низконапорной части двух колонн обеднение двуокисью углерода в природном газе менее чем до 50 частей на миллион, которое должно регулироваться путем затратной предварительной очистки, например промывки амином. Газообразная фракция с повышенным в ней с помощью обогатительной колонны содержанием азота путем надлежащего осуществления способа должна быть освобождена от двуокиси углерода, чтобы также исходные газы с повышенным содержанием двуокиси углерода, составляющим от 1 до 3 об.%, могли перерабатываться без промывки амином, не вызывая проблем выпадения твердого вещества в зоне двух колонн.

Задачей настоящего изобретения является указать такого рода способ для разложения азотосодержащей исходной фракции с высоким содержанием углеводородов, который предотвращает указанные выше недостатки.

Для решения этой задачи предлагается способ разложения азотосодержащей исходной фракции с высоким содержанием углеводородов, который отличается тем, что

d) в средней зоне ректификации поток с низким содержанием двуокиси углерода, который используется для охлаждения обогащенного азотом частичного потока и/или охлаждения обогащенной азотом фракции, отводится и

e) ректификация исходной фракции осуществляется в снабженной разделительной перегородкой разделительной колонне, при этом разделительная перегородка расположена, по меньшей мере, в той зоне разделительной колонны, где в разделительную колонну подводится исходная фракция и отводится поток с низким содержанием двуокиси углерода.

Другие предпочтительные варианты осуществления предлагаемого изобретением способа разложения азотосодержащей исходной фракции с высоким содержанием углеводородов отличаются тем, что

- поток с низким содержанием двуокиси углерода расширяется перед теплообменом с подлежащим охлаждению обогащенным азотом потоком и/или перед теплообменом с подлежащей охлаждению обогащенной азотом фракцией,

- по меньшей мере, один частичный поток отводимой из разделительной колонны обогащенной азотом фракции расширяется с получением холода,

- отводимая из разделительной колонны обедненная азотом фракция с высоким содержанием углеводородов расширяется, испаряется и перегревается, и затем предпочтительно сжимается,

- разделительная колонна эксплуатируется при давлении от 15 до 35 бар, предпочтительно от 25 до 30 бар, и

- частичный поток полученной посредством процесса в двух колоннах жидкой фракции с высоким содержанием азота расширяется, испаряется и перегревается, и добавляется в служащий хладагентом поток с низким содержанием двуокиси углерода.

Предлагаемый изобретением способ сжижения азотосодержащей исходной фракции с высоким содержанием углеводородов, а также другие предпочтительные варианты его осуществления следует пояснить ниже более подробно с помощью примеров осуществления, изображенных на фиг.1 и 2.

Как изображено на фиг.1, исходная фракция с высоким содержанием углеводородов, которая представляет собой, например, поток природного газа, направляется по трубопроводу 1 через теплообменники E1 и E2 и частично сжижается подлежащими нагреву технологическими потоками, о которых ниже будет сказано подробнее. Частично сжиженный поток природного газа в подключенном после теплообменника E2 сепараторе D2 разделяется на жидкую 2, а также газообразную фракцию 3. В то время как жидкая фракция 2 в клапане V1 расширяется и затем подводится к ректификационной или, соответственно, разделительной колонне T1, отводимая из сепаратора D2 газообразная фракция 3 частично конденсируется в теплообменнике E1 и в подключенном после теплообменника E1 сепараторе D1 снова разделяется на жидкую 4, а также газообразную фракцию 5. Жидкая фракция 4 в теплообменнике E1 нагревается, в клапане V2 расширяется и подводится к разделительной колонне T1 также в ее среднюю зону. Отводимая из сепаратора D1 газообразная фракция 5 в теплообменнике E1 охлаждается и при этом частично конденсируется, затем в клапане V3 расширяется и выше точек подачи обеих вышеназванных фракций подводится также к разделительной колонне T1.

Описанное выше предварительное разделение потока природного газа в сепараторах D1 и D2 улучшает производительность разделения в разделительной колонне T1 или, соответственно, уменьшает потребление ею энергии по сравнению с задачей разделения, при которой не происходит предварительного разделения. Разделительная колонна T1 работает обычно при давлении от 20 до 35 бар, предпочтительно от 25 до 30 бар.

В головной зоне разделительной колонны T1 по трубопроводу 6 отводится обогащенная азотом фракция. Эта фракция частично конденсируется в теплообменнике E4 и в подключенном после него сепараторе D5 разделяется на жидкую 8, а также газообразную фракцию 7. Последняя расширяется с получением холода в турбодетандере X1 и подается в головную зону второй разделительной колонны T2. С помощью разделительной колонны T2 обогащенная азотом фракция 6 очищается также от метана, так что содержание метана в обогащенной азотом фракции 10 составляет не более 1 об.%. Клапан V7 служит для возможного уменьшения холодопроизводительности турбодетандера X1.

Полученная в сепараторе D5 жидкая фракция 8 также через клапан V6 подводится к разделительной колонне T2. Из нижней зоны разделительной колонны T2 по трубопроводу 9 отводится жидкая фракция с высоким содержанием метана и посредством насоса P3 подводится к разделительной колонне T1 в качестве возвратного продукта. Это осуществление способа поддерживает протекающую в разделительной колонне T1 тонкую очистку. Отводимая в головной зоне разделительной колонны T2 по трубопроводу 10 обогащенная азотом фракция нагревается в теплообменниках E4 и E1 и отводится из установки.

Из нижней зоны разделительной колонны T1 по трубопроводу 11 отводится обогащенная азотом фракция с высоким содержанием углеводородов; содержание в ней азота составляет приблизительно от 1 до 5 молярных %. Частичный поток этой жидкой фракции по трубопроводу 12 после испарения в теплообменнике E2, который служит для кипячения, возвращается в разделительную колонну T1. Этан, высшие углеводороды, а также двуокись углерода до мельчайших следов удаляются вместе с отводимой из нижней зоны разделительной колонны T1 жидкой фракцией 11. Жидкая фракция 11 расширяется в клапане V4, испаряется в теплообменнике E1 и перегревается, и при необходимости дополнительно сжимается посредством не изображенного на фигуре компрессора.

В соответствии с изобретением в средней зоне разделительной колонны T1 поток 13 с низким содержанием двуокиси углерода отводится, в клапане V5 расширяется до давления от 1,5 до 4 бар, предпочтительно от 2 до 3 бар, и подводится к теплообменнику E3, который служит основным или, соответственно, головным конденсатором. Поток 13 с низким содержанием двуокиси углерода служит в соответствии с изобретением в качестве хладагента для головного конденсатора E3. При этом становится излишним известное из уровня техники применение частичного потока содержащего двуокись углерода нижнего продукта в качестве хладагента или подача внешнего хладагента.

Чтобы достичь того, чтобы содержание двуокиси углерода в потоке 13 с низким содержанием двуокиси углерода составляло менее чем 100 частей на миллион, предпочтительно менее чем 20 частей на миллион, разделительная колонна T1 в соответствии с изобретением снабжается разделительной перегородкой W. При этом разделительная перегородка W должна быть предусмотрена, по меньшей мере, в той зоне разделительной колонны T1, где к разделительной колонне подводятся исходные фракции 2, 4 и 5 и отводится поток 13 с низким содержанием двуокиси углерода. Разделительная перегородка W способствует, таким образом, тому, чтобы одна или несколько содержащих двуокись углерода исходных фракций 2, 4 и 5 не вступали в контакт с потоком 13 с низким содержанием двуокиси углерода. В нижнем и верхнем участке разделительной колонны T1 такая разделительная перегородка не нужна.

Путем регулирования надлежащих условий обратного потока слева и справа от разделительной перегородки W возможна как подача под давлением повышенных количеств двуокиси углерода содержащих двуокись углерода подпиток 2, 4 и 5 в нижнюю зону разделительной колонны T1, так и регулировка желаемой чистоты двуокиси углерода потока 13 с низким содержанием двуокиси углерода.

Применяемый в качестве хладагента поток 13 с низким содержанием двуокиси углерода в теплообменнике E3 при низком давлении, по меньшей мере, частично испаряется, по трубопроводу 16 подводится к теплообменнику E1 и нагревается в нем, затем, предпочтительно многоступенчатым методом, сжимается в компрессоре C1, по меньшей мере, до установившегося в разделительной колонне T1 давления, охлаждается в подключенном после него теплообменнике E5, сжижается и переохлаждается в теплообменнике E1 и, наконец, снова подводится к разделительной колонне T1 в зоне справа от разделительной перегородки W выше места 13 забора.

Применяемый в качестве хладагента поток 13 с низким содержанием двуокиси углерода в теплообменнике E3 охлаждает отводимый по трубопроводу 14 из верхней зоны разделительной колонны T1 обогащенный азотом поток, который после прохождения через теплообменник E3 по трубопроводу 18 подводится к сепаратору D3 и разделяется в нем на жидкую 20 и газообразную фракцию 19. Последняя подводится к разделительной колонне T1 над местом 14 забора, так же как и жидкая фракция 20, которая посредством насоса P1 подается в разделительную колонну T1 в качестве возвратного продукта.

Головной конденсатор E3 выполняется предпочтительно, как изображено на фигуре, в виде ваннового испарителя с охватывающей емкостью D4. Эта конфигурация обладает тем преимуществом, что жидкий хладагент не должен испаряться полностью, и, таким образом, можно избежать нежелательного обогащения двуокисью углерода. В этом случае из емкости D4 может быть извлечен шлам и подведен посредством насоса P2 по трубопроводу 15 в нижнюю зону разделительной колонны T1, благодаря чему может быть лимитировано обогащение двуокисью углерода в емкости D4.

Благодаря обеспечению бокового потока 13 с низкой концентрацией двуокиси углерода может быть сохранен сравнительно высокий допуск двуокиси углерода уже описанного способа с замкнутым холодильным циклом, без необходимости смиряться с недостатками затратной очистки и хранения хладагента.

В изображенном на фиг.2 варианте осуществления предлагаемого изобретением способа исходная фракция с высоким содержанием углеводородов по трубопроводу 101 направляется через теплообменники E1 и E2 и частично сжижается подлежащими нагреву технологическими потоками, о которых ниже еще будет сказано подробнее. Частично сжиженный поток природного газа разделяется в подключенном после теплообменника E2 сепараторе D2 на жидкую 102, а также газообразную фракцию 103. В то время как жидкая фракция 102 в клапане V1 расширяется и затем подводится к ректификационной или, соответственно, разделительной колонне T1, отводимая из сепаратора D2 газообразная фракция 103 в теплообменнике E1 частично конденсируется и в подключенном после теплообменника E1 сепараторе D1 снова разделяется на жидкую 104 и газообразную фракцию 105. Жидкая фракция 104 в теплообменнике E1 нагревается, в клапане V2 расширяется и подается к разделительной колонне T1 также в ее среднюю зону. Отводимая из сепаратора D1 газообразная фракция 105 в теплообменнике E1 охлаждается и при этом частично конденсируется, затем в клапане V3 расширяется и выше точек подвода обеих вышеназванных фракций также подводится к разделительной колонне T1.

В головной зоне разделительной колонны T1 обогащенная азотом фракция отводится по трубопроводу 110. Обогащенная азотом фракция 110 в теплообменнике E3 охлаждается и частично конденсируется, и в подключенном после него сепараторе D3 разделяется на газообразную 116 и жидкую фракцию 115; последняя подается на ректификацию T1 в качестве возвратного продукта. Газообразная фракция 116, содержание азота в которой составляет, по меньшей мере, 30 об.%, в теплообменнике E4 охлаждается и, по меньшей мере, частично конденсируется, в клапане V6 расширяется и подводится к высоконапорной колонне двух колонн T3, которая известна из уровня техники. Подведенная к двум колоннам T3 фракция 116 содержит не более 20, предпочтительно менее 5 частей на миллион двуокиси углерода во избежание проблем выпадения твердого вещества в двух колоннах T3.

Из нижней зоны высоконапорной колонны двух колонн T3 отводится жидкая фракция 117 с высоким содержанием метана, переохлаждается в теплообменнике E4 и расширяется, поступая через клапан V7 в низконапорную колонну двух колонн T3. В головной зоне высоконапорной колонны двух колонн T3 отводится жидкая газообразная фракция 118 с высоким содержанием азота, переохлаждается в теплообменнике E4 и через клапан V8 подается к низконапорной колонне двух колонн T3. Высоко- и низконапорная колонна двух колонн T3 соединены посредством теплообменника E5.

Частичный поток 124 вышеназванной полученной посредством процесса в двух колоннах T3 жидкой фракции 118 с высоким содержанием азота расширяется в клапане V11, в теплообменнике E4 испаряется и перегревается и добавляется в служащий хладагентом поток 123 с низким содержанием двуокиси углерода. Это осуществление способа служит для повышения количества азота в отводимой в головной зоне сепаратора D3 газообразной фракции 116 и увеличивает диапазон варьируемой концентрации азота в исходной фракции 101, который может перерабатываться без проблемы частичной нагрузки в двух колоннах T3.

В головной зоне низконапорной колонны двойной колонны T3 отводится обогащенная азотом газообразная фракция 119, нагревается в теплообменниках E4 и E1 и отводится из установки.

Из нижней зоны низконапорной колонны двух колонн T3 посредством насоса P3 отводится жидкая фракция 120 с высоким содержанием метана, в теплообменнике E4 испаряется и через клапан V10 подводится к фракции 123 с низким содержанием двуокиси углерода, о которой ниже еще будет сказано подробнее. Частичный поток 121 жидкой фракции 120 через клапан V9 расширяется, поступая в теплообменник E3, и поддерживает тем самым охлаждение в теплообменнике E3.

Из нижней зоны разделительной колонны T1 по трубопроводу 111 отводится обедненная азотом фракция с высоким содержанием углеводородов; содержание в ней азота составляет до 5 мол.%. Частичный поток этой жидкой фракции по трубопроводу 112 после испарения в теплообменнике E2, который служит для кипячения, возвращается в разделительную колонну T1. Этан, высшие углеводороды, а также двуокись углерода до мельчайших следов удаляются вместе с отводимой из нижней зоны разделительной колонны T1 жидкой фракцией 111. Жидкая фракция 111 расширяется в клапане V4, испаряется в теплообменнике E1 и перегревается, и при необходимости дополнительно сжимается посредством не изображенного на фигуре компрессора.

В соответствии с изобретением в средней зоне разделительной колонны T1 отводится поток 113 с низким содержанием двуокиси углерода, в клапане V5 расширяется до давления от 5 до 15 бар, предпочтительно от 7 до 10 бар, и подводится к теплообменнику E3, который служит основным или, соответственно, головным конденсатором. Этот поток 113 с низким содержанием двуокиси углерода служит в соответствии с изобретением в качестве хладагента для головного конденсатора E3. При этом становится излишним известное из уровня техники применение частичного потока содержащего двуокись углерода нижнего продукта в качестве хладагента или подача внешнего хладагента.

Применяемый в качестве хладагента поток 113 с низким содержанием двуокиси углерода в теплообменнике E3, по меньшей мере, частично испаряется, по трубопроводу 123 подводится к теплообменнику E1 и нагревается в нем, затем, предпочтительно многоступенчатым методом, сжимается в компрессоре C1, по меньшей мере, до установившегося в разделительной колонне T1 давления, охлаждается в подключенном после него теплообменнике E5, сжижается и переохлаждается в теплообменнике E1 и, наконец, снова подводится к разделительной колонне T1 в зоне справа от разделительной перегородки W выше места 113 забора.

Головной конденсатор E3 выполняется предпочтительно в виде ваннового испарителя с охватывающей емкостью D4. Эта конфигурация обладает тем преимуществом, что жидкий хладагент не должен испаряться полностью, и, таким образом, можно избежать нежелательного обогащения двуокисью углерода. В этом случае из емкости D4 может быть извлечен шлам и подведен посредством насоса P2 по трубопроводу 115 в нижнюю зону разделительной колонны T1, благодаря чему может быть лимитировано обогащение двуокисью углерода в емкости D4.

По сравнению с уже описанным способом с открытым холодильным циклом в случае предлагаемого изобретением способа можно обойтись без удаления двуокиси углерода из исходной фракции или, соответственно, потока природного газа, которое до сих пор осуществляется, например, в виде промывки амином и при котором была бы необходима концентрация двуокиси углерода, составляющая ≥100 частей на миллион, в исходной фракции.

Таким образом, целенаправленно сохраняются экономически желательные свойства двух уже описанных сравнительных способов без перенятия их недостатков.

1. Способ разложения азотосодержащей исходной фракции (1, 101) с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно природного газа,
a) при этом исходную фракцию (1, 101), по меньшей мере, частично сжижают (E1, E2) и методом ректификации (T1) разделяют на обогащенную азотом фракцию (14, 110) и обедненную азотом фракцию (11, 111) с высоким содержанием углеводородов, и
b) при этом в верхней зоне ректификации (T1) обогащенный азотом поток (14) отводят, охлаждают (E3) и, по меньшей мере, частично подают на ректификацию (T1) в качестве возвратного продукта (20), и/или
c) обогащенную азотом фракцию (110) охлаждают и частично конденсируют (E3), по меньшей мере, частично подают на ректификацию (T1) в качестве возвратного продукта (115), и остаточный поток (116) обогащенной азотом фракции (110) подвергают процессу в двух колоннах (T3),
отличающийся тем, что
d) в средней зоне ректификации (T1) поток (13, 113) с низким содержанием двуокиси углерода, который используют для охлаждения (E3) обогащенного азотом частичного потока (14), и/или охлаждения обогащенной азотом фракции (110), отводят и
e) ректификацию (T1) исходной фракции осуществляют в снабженной разделительной перегородкой (W) разделительной колонне (T1), при этом разделительная перегородка (W) расположена, по меньшей мере, в той зоне разделительной колонны (T1), где в разделительную колонну (T1) подводят исходную фракцию (2, 4, 5, 102, 104, 105) и отводят поток (13, 113) с низким содержанием двуокиси углерода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток (13, 113) с низким содержанием двуокиси углерода расширяют (V5) перед теплообменом (E3) с подлежащим охлаждению обогащенным азотом потоком (14) и/или перед теплообменом (E3) с подлежащей охлаждению обогащенной азотом фракцией (110).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один частичный поток (7) отводимой из разделительной колонны (T1) обогащенной азотом фракции (6) расширяют (X1) с получением холода.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что отводимую из разделительной колонны (T1) обедненную азотом фракцию (11, 111) с высоким содержанием углеводородов расширяют (V4), испаряют и перегревают (E1) и затем предпочтительно сжимают.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что разделительную колонну (T1) эксплуатируют при давлении от 15 до 35 бар, предпочтительно от 25 до 30 бар.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что частичный поток (124) полученной посредством процесса в двух колоннах (T3) жидкой фракции (118) с высоким содержанием азота расширяют (V11), испаряют и перегревают (E4) и добавляют в служащий хладагентом поток (123) с низким содержанием двуокиси углерода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу производства жидкого СО2 из газообразных продуктов сгорания. Топочный газ сжимают в первом компрессоре, затем охлаждают в первом охладителе и частично конденсируют на двух ступенях разделения.

Группа изобретений относится к способу обработки природного газа, содержащего диоксид углерода. В способе обработки природный газ разделяют посредством криогенного процесса.

Изобретение относится к способу удаления фракции с высоким содержанием азота. Описан способ удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, при этом исходную фракцию разделяют методом ректификации на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием метана, и при этом фракцию с высоким содержанием метана с целью получения холода выпаривают и перегревают при возможно наибольшем давлении по отношению к подлежащей охлаждению исходной фракции.

Изобретение относится к способу отделения С2+-углеводородов от содержащей, в основном, азот и углеводороды исходной фракции. Согласно заявленному способу: а) исходная фракция частично конденсируется и ректификаторно разделяется на обогащенную и обедненную С2+-углеводородами фракции; b) обедненная С2+-углеводородами фракция частично конденсируется и разделяется на жидкую фракцию, образующую, по меньшей мере, частично обратный поток для ректификаторного разделения, и обедненную С2+-углеводородами газовую фракцию; c) обедненная С2+-углеводородами газовая фракция разделяется в двухколонном процессе на богатую азотом и богатую метаном фракции.

Разработаны способ и устройство сжижения газообразного потока, который содержит углеводороды и кислые соединения и в котором кислые соединения удаляются в сжиженном состоянии, когда очищенный от кислых соединений газообразный поток постепенно охлаждается до температуры сжижения.

Изобретение относится к области газохимии, предназначено для получения инертных газов. Способ выделения инертных газов из газов, содержащих в своем составе аргон, ксенон, криптон, азот и водород, включает охлаждение исходного потока газа, ожижение и разделение посредством двухступенчатой ректификации с получением жидких продуктов разделения: аргона, криптоноксеноновой смеси, и газообразных продуктов разделения: азота и азото-водородной смеси.

Изобретение относится к способу удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды. Исходная фракция частично конденсируется и ректификационным методом разделяется на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием метана.

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к технологии низкотемпературной ректификации смесей. Способ получения из многокомпонентного раствора криптоноксеноновой смеси и растворителя особой чистоты включает подачу многокомпонентного раствора в линию первичного раствора, предварительную физико-химическую очистку от взрывоопасных и отвердевающих примесей, охлаждение и ректификационное разделение в колоннах.

Предложен способ удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, при этом исходную фракцию методом ректификации разделяют на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием метана, фракцию с высоким содержанием метана выпаривают и перегревают при возможно наибольшем давлении с целью получения холода, и фракцию с высоким содержанием азота, по меньшей мере, временно и/или, по меньшей мере, частично сжимают и подают на ректификацию в виде возвратного потока.

Изобретение относится к циклонному сепаратору для текучей среды, содержащему горловинную часть (4), которая размещается между секцией впуска сходящейся текучей среды и секцией выпуска расходящейся текучей среды.

Изобретение относится к способу сжижения природного газа, в котором: указанный природный газ приводят в контакт с водным раствором, обогащенным растворителем, с получением газовой фазы, обогащенной растворителем, и водной фазы, обедненной растворителем. Указанную газовую фазу, обогащенную растворителем, охлаждают и частично конденсируют посредством теплообмена, получая охлажденную газовую фазу и конденсаты. Охлажденную газовую фазу отделяют от указанных конденсатов. Охлажденную газовую фазу приводят в контакт с одним твердым адсорбентом с получением очищенной газовой фазы, причем твердый адсорбент поглощает одно их следующих соединений: вода, растворитель и тяжелые углеводороды. Указанную очищенную газовую фазу, полученную на предыдущем этапе, охлаждают и сжижают посредством теплообмена. Причем на одном из этапов охлажденную газовую фазу приводят в контакт с первым твердым адсорбентом А1, поглощающим воду, а затем со вторым твердым адсорбентом А2, поглощающим растворитель и тяжелые углеводороды. Техническим результатом является возможность обработки природного газа независимо от его состава и возможность сжижения сухих газов, содержащих ароматику или тяжелые парафины. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике и технологии низкотемпературной переработки газа и может быть использовано на объектах нефте- и газоперерабатывающей промышленности. Способ и установка включает охлаждение газа, разделение охлажденного и сконденсированного газового потока в одном средстве разделения с получением газовой и жидкой фаз. Расширение газовой фазы и ее подачу в ректификационную колонну. Получение в верхней части ректификационной колонны отбензиненного газа, в средней части - потока паров перегонки и в нижней части - жидкого продукта. Подогрев отбензиненного газа, охлаждение потока паров перегонки и его сепарация с получением газовой фазы, направляемой на теплообмен с потоком газа, и жидкой фазы, направляемой на орошение ректификационной колонны. Полученную в средстве разделения жидкую фазу охлаждают путем теплообмена с потоком отбензиненного газа, дросселируют и направляют на теплообмен с потоком паров перегонки, после чего поток жидкой фазы направляют на теплообмен с потоком газа и затем подают в нижнюю часть ректификационной колонны. Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение извлечения целевых углеводородов и выработки широкой фракции легких углеводородов, а также снижение капитальных затрат. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к производству этановой фракции, сжиженных углеводородных газов и к подготовке природного и попутного нефтяного газа для производства сжиженного природного газа и может быть реализовано на объектах нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности. Способ заключается в том, что в донной части и/или контактных устройствах ректификационной колонны создают ультразвуковое волновое поле с заданными частотой и мощностью с использованием ультразвукового генератора, излучателей волнового ультразвукового поля с магнитострикционными или пьезокерамическими преобразователями и волноводами, разделяют природный или попутный нефтяные газы на метановую фракцию и ШФЛУ при заданных давлении и температуре и разделяют ШФЛУ. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении скорости массообмена в ректификационной колонне, а также интенсивности образования паровой фазы и четкости разделения природного или попутного нефтяного газа, что позволит снизить число ректификационных тарелок и мощность нагревательного оборудования. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу сжижения природного газа путем непрерывного изменения состава по меньшей мере одной охлаждающей смеси. На одном этапе охлаждения природный газ охлаждают посредством теплообмена с одной охлаждающей смесью, циркулирующей в закрытом контуре охлаждения. В систему разделения подают одну часть потока природного газа. Также измеряют температуру окружающей среды в зависимости от времени для обнаружения повышения или понижения температуры окружающей среды, и при обнаружении повышения или понижения температуры окружающей среды осуществляют этапы, на которых: из контура охлаждения отбирают одну часть потока охлаждающей смеси; отобранную часть потока охлаждающей смеси подают в систему разделения; в системе разделения часть потока природного газа и отобранную часть потока охлаждающей смеси разделяют с получением двух компонентов; в охлаждающий контур вводят один компонент, полученный на предыдущем этапе разделения, для изменения состава охлаждающей смеси с целью изменения температуры кипения охлаждающей смеси. Технический результат заключается в том, что способ является более экономичным и менее загрязняющим окружающую среду. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу получения фракции чистого гелия из исходной фракции, содержащей гелий, метан и азот. Исходную фракцию подвергают разделению N2/CH4 (А). Полученную при разделении N2/CH4 фракцию, содержащую в основном гелий и азот, сжимают (В). Сжатую фракцию подвергают удалению N2 (D), и обогащенную гелием фракцию, полученную при отделении N2, подвергают процессу адсорбционной очистки (E), в котором получают фракцию чистого гелия. Технический результат заключается в том, что благодаря значительному удалению горючих компонентов существенно снижаются требования безопасности (например, защита от взрыва) на следующих технологических этапах. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к способу и устройству для разделения смеси веществ путем перегонки в системе перегонных колонн, а также к способу получения криптона и ксенона в этих колоннах. Система содержит одну первую перегонную колонну, причем смесь веществ вводится в первую перегонную колонну, головная фракция из первой перегонной колонны конденсируется частично в первом дефлегматоре в результате непрямого теплообмена с газообразной охлаждающей средой. Образованный при этом конденсат частично подается на первую перегонную колонну как флегма. При стационарной работе системы перегонных колонн в газообразную охлаждающую среду, за первым дефлегматором, добавляется жидкая фракция охлаждающей среды, образованная при этом смешанная охлаждающая среда проводится через теплообменник, в котором газообразная охлаждающая среда, выше по потоку первого дефлегматора, охлаждается в результате непрямого теплообмена. Температура охлаждающей среды при входе в первый дефлегматор, регулируется установкой количества добавляемой жидкой фракции. Смешанная охлаждающая среда за теплообменником или не возвращается в первый дефлегматор, или часть смешанной охлаждающей среды за теплообменником возвращается в первый дефлегматор, причем возвращенная охлаждающая среда в контуре расширяется без совершения работы. Благодаря методу регулирования можно быстро ввести в эксплуатацию установку, ее работа будет надежной и безопасной. 5 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно природного газа. Способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов (1, 1') включает разделение загрузочной фракции (1, 1') путем ректификации (Т1, Т2) на обогащенную азотом фракцию (5) и на фракцию, обедненную азотом, с высоким содержанием углеводородов (10), причем ректификационное разделение осуществляют в ректификационной колонне, состоящей из предварительной разделительной колонны (Т1) и главной разделительной колонны (Т2), при этом из отобранной из предварительной разделительной колонны (Т1) и подведенной в главную разделительную колонну (Т2) фракции (7, 7', 7”) на главной разделительной колонне (Т2) выше места или мест загрузки отбирают жидкую фракцию (6) и как возврат подают на предварительную разделительную колонну (Т1). При этом место отбора и/или объем используемой как возврат для предварительной разделительной колонны (Т1) жидкой фракции (6) выбирают таким образом, что отобранная из куба главной разделительной колонны (Т2) обедненная азотом фракция с высоким содержанием углеводородов (10) содержит долю высших углеводородов в количестве менее 1 части на млн. Изобретение позволяет разделить азотсодержащую загрузочную фракцию, а также удалить высшие углеводороды из кубового продукта главной разделительной колонны без закупорки. 1 ил.

Изобретение относится к способу отделения микрокомпонентов от фракции, содержащей азот и гелий, где ее до обогащения гелием частично конденсируют, а затем частично сконденсированную фракцию частично направляют в одну ректификационную колонну и в ней разделяют на обогащенную гелием газообразную фракцию и обогащенную азотом жидкостную фракцию, которая содержит микрокомпоненты. Изобретение представляет собой более эффективный способ отделения и очистки и, кроме того, экономит энергию и затраты. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии извлечения ценных компонентов из природного углеводородного газа и может быть использовано на предприятиях газоперерабатывающей промышленности. Способ переработки природного углеводородного газа включает систему взаимосвязанных между собой первого блока предварительного охлаждения газа, проходящего последовательно установленные теплообменник, пропановый холодильник, сепаратор первой ступени и турбодетандерный агрегат, второго блока конденсации и переохлаждения газа, проходящего теплообменники, сепараторы и отпарные колонны, третьего блока выделения этана и широкой фракции легких углеводородов из подготовленного газа, охлаждаемого в теплообменниках и пропановом испарителе и поступающего в деметанизатор с отводами метано-азотно-гелиевой смеси с верха и кубовой жидкости снизу, которую направляют в деэтанизатор со встроенным дефлегматором, с верха деэтанизатора отводят этановую фракцию, а снизу - кубовую жидкость в виде широкой фракции легких углеводородов, и четвертого блока получения гелиевого концентрата методом криогенного разделения метано-азотно-гелиевой смеси на метановую фракцию и гелиевый концентрат. Полученные потоки метановой фракции отправляют на дополнительный пятый блок компримирования, в котором метановую фракцию компримируют и разделяют на два потока, первый из которых отправляют потребителям в качестве товарного газа, а второй поток направляют в первый блок, где подвергают глубокому охлаждению, и подают в третий блок, полностью используя в качестве орошения в деметанизатор или полностью дросселируя и подавая в качестве хладагента в дефлегматор, встроенный в деэтанизатор, или разделяя на третий и четвертый потоки. Третий поток подают в качестве орошения в деметанизатор, а четвертый дросселируют и подают в качестве хладагента в дефлегматор, встроенный в деэтанизатор. Техническим результатом является увеличение отбора этана из исходного природного газа, сохранение гелия и увеличение энергоэффективности установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области технологии разделения стабильных изотопов азота 14N и 15N. Способ концентрирования изотопов азота включает проведение противоточного массообменного процесса с использованием молекулярного азота в качестве рабочего вещества, при этом газообразную смесь изотопов азота приводят в контакт с раствором нитрогенильного комплексного соединения переходного металла, способного к термическому отщеплению молекулярного азота и вступающего с ним в реакцию химического изотопного обмена с накоплением 15N в одной из фаз, a 14N - в другой. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента разделения изотопов азота и эффективное и экологически безопасное концентрирование изотопа 15N. 2 з.п. ф-лы, 5 пр.
Наверх