Способ отделения азота из природного газа

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 разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно природного газа, при этом загрузочную фракцию разделяют путем ректификации на обогащенную азотом фракцию и обедненную азотом фракцию с высоким содержанием углеводородов и ректификационное разделение осуществляют в ректификационной колонне, состоящей из предварительной разделительной колонны и главной разделительной колонны.

Из уровня техники известны типовые способы сжижения природного газа, посредством которых осуществляется криогенное отделение азота и которые на этом основании включают так называемое Nitrogen Rejection Unit (устройство для отвода азота). Криогенное отделение азота из газовых фракций с высоким содержанием углеводородов, например природного газа или из остаточного газа в процессе сжижения природного газа, осуществляется сообразно природе при очень низких температурах, так как ректификация ключевых компонентов азота и метана должна осуществляться, по меньшей мере частично, ниже критической температуры азота (-147ºC).

Чтобы обеспечить бесперебойный режим работы, все подверженные опасности заморозки компоненты азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов должны быть удалены от контакта с низкотемпературными деталями установки, в том числе от дефлегматора предусматриваемой ректификационной колонны. К этим компонентам относятся кроме воды и двуокиси углерода высшие углеводороды, начиная от бутана, так как их точки замерзания находятся выше критической температуры азота.

При этом вода удаляется обычно посредством адсорбера с неподвижным слоем. Двуокись углерода при соответствующей реализации способа может быть допустима с содержанием в загрузочной фракции примерно 2% от объема, или ее удаляют аминной промывкой.

Из патента США 5257505 известен так называемый одноколонный способ, в котором разделение азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов осуществляется в единственной ректификационной колонне. Одноколонные способы, в частности, при низких концентрациях азота ниже порядка 30 мол.% в загрузочной фракции экономически привлекательны ввиду сравнительно низких инвестиционных затрат. В описанной в патенте США 5257505 реализации способа на верхней части ректификационной колонны отводят богатая азотом фракция. Высокоуглеводородистый кубовый продукт ректификационной колонны после понижения давления - оно составляет обычно от 1,5 до 5 бар - частично используется в качестве охладителя для дефлегматора ректификационной колонны. При происходящем в дефлегматоре ректификационной колонны испарении охладителя высшие углеводороды (начиная от бутана) могут привести к закупорке (Verlegung) вследствие образования твердой фазы.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы создать способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов, который устраняет вышеназванные недостатки и, в частности, закупорку вследствие образования твердой фазы, а также вытекающее из этого ухудшение режима работы ректификационной колонны или ее дефлегматора.

Для решения этой задачи предлагается способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов, который отличается тем, что из отобранной из предварительной разделительной колонны и подведенной в главную разделительную колонну фракции на главной разделительной колонне выше места или мест загрузки отбирают жидкую фракцию и как возврат подают на предварительную разделительную колонну.

Таким образом, согласно изобретению как возврат для предварительной разделительной колонны используют жидкую фракцию из главной разделительной колонны, которую отбирают на ней выше места или мест загрузки из отобранной из предварительной разделительной колонны и подведенной на главную разделительную колонну фракции. В этом месте отбора главной разделительной колонны содержание высших углеводородов - под ними понимаются углеводороды, начиная от бутана - сравнительно низкое и обычно составляет меньше 1 части на млн. Посредством этого обратного потока в предварительной разделительной колонне могут быть удалены высшие углеводороды из загрузочной фракции до диапазонов концентрации менее 1 части на млн. Соответственно, низкой является концентрация высших углеводородов в головном продукте предварительной разделительной колонны, который подается на главную разделительную колонну. Следовательно, кубовый продукт предварительной разделительной колонны содержит основную часть, предпочтительно, по меньшей мере, 95% от содержащихся в загрузочной фракции высших углеводородов. Таким образом, посредством заявленного способа теперь могут быть удалены высшие углеводороды из кубового продукта главной разделительной колонны.

Заявленный способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов предлагает в рамках усовершенствования, что место отбора и/или объем используемой как возврат для предварительной разделительной колонны жидкой фракции выбирают таким образом, что отобранная из куба главной разделительной колонны обедненная азотом фракция с высоким содержанием углеводородов содержит долю высших углеводородов менее 1 части на млн. Этим обеспечивается, что кубовый продукт главной разделительной колонны свободен от нежелательных компонентов, которые при испарении в дефлегматоре ректификации или главной разделительной колонны могут привести к закупорке. Таким образом может быть обеспечен беспрепятственный относительно высших углеводородов режим работы.

Нижезаявленный способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов, а также другие предпочтительные варианты его реализации поясняются более детально на основе представленного на чертеже примера осуществления.

Загрузочная фракция с высоким содержанием углеводородов, которая представляет собой, например поток природного газа, пропускается по трубопроводу 1 через теплообменник Е1 и охлаждается в нем относительно нагреваемых технологических потоков, о которых в дальнейшем будет сказано более подробно. После прохождения через теплообменник Е1 загрузочная фракция по трубопроводу 1' и через расширительный клапан V1 подается на ректификацию или ректификационную колонну. Ректификационная колонна состоит при этом из предварительной разделительной колонны Т1, а также главной разделительной колонны Т2.

Из куба предварительной разделительной колонны Т1 по трубопроводу 2 отбирают богатую метанолом и обедненную азотом фракцию и через клапан V11 и через клапан V11 подают в богатую метанолом фракцию в трубопровод 13', о котором в дальнейшем будет сказано более подробно.

Из кубовой зоны предварительной разделительной колонны Т1 по трубопроводу 7 отбирают богатую метаном газовую фракцию и, по меньшей мере частично, сжижают в теплообменнике Е4 погружного выпарного аппарата. Этот погружной выпарной аппарат состоит из расположенного в резервуаре D3 теплообменника Е4, при этом подлежащую испарению среду подают в резервуар. Затем, по меньшей мере, частично сжиженную фракцию по трубопроводу 7” и через расширительный клапан V3 подают на главную разделительную колонну Т2. Парциальный поток отобранной по трубопроводу 7 фракции может быть подан дополнительно по трубопроводу 7' и расширительному клапану V2 в вышеуказанную фракцию 7” главной разделительной колонны Т2.

Потеря давления в отведенной из верхней зоны предварительной разделительной колонны Т1 по трубопроводу 7 богатой метаном газовой фракции после клапана V2 и V3, а также теплообменника Е4 сравнительно невелика - она составляет менее 300 мбар, предпочтительно менее 200 мбар, так что на насосе в рециркуляционном трубопроводе 6 им можно пренебречь. Разность давления между предварительной разделительной колонной Т1 и главной разделительной колонной Т2 компенсирует гидростатическое давление жидкости в рециркуляционном трубопроводе 6 перед клапаном V4.

Согласно изобретению выше мест загрузки фракций 7' и 7” главной разделительной колонны Т2 по трубопроводу 6 отбирают жидкую фракцию и через расширительный клапан V4 предварительной разделительной колонны Т1 отводят как возврат. 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 по трубопроводу 10 богатая метаном и обедненная азотом фракция содержит долю высоких углеводородов менее 1 ч. на млн.

Парциальный поток отобранного по трубопроводу 10 из куба главной разделительной колонны Т2 кубового продукта по трубопроводу 11 и расширительному клапану V9 подают на погружной выпарной аппарат D3/Е4 и испаряют при среднем давлении от 10 до 40 бар, предпочтительно от 20 до 30 бар. По трубопроводу 13 из верхней части погружного выпарного аппарата подвергнутую испарению фракцию отбирают, нагревают в теплообменнике Е1 и по трубопроводу 13 подают на многоступенчатое сжатие С1.

Остаточный парциальный поток отведенного по трубопроводу 10 из куба главной разделительной колонны Т2 кубового продукта охлаждается в теплообменнике Е2 относительно нагревающихся технологических потоков, о которых в дальнейшем будет сказано более подробно, и затем по трубопроводу 12 и через расширительный клапан V7 подается в другой погружной выпарной аппарат, состоящий из размещенного в резервуаре D1 теплообменника Е3. В нем эта фракция при низком давлении от 1,2 до 5 бар, предпочтительно от 1,5 до 3 бар, испаряется и затем отбирается на верхней части погружного выпарного аппарата по трубопроводу 8. Отведенная по трубопроводу 8 богатая метаном фракция в теплообменниках Е2 и Е1 нагревается относительно охлаждаемых технологических потоков и затем по трубопроводу 8' подается на многоступенчатый компрессор С1. В нем находящиеся под различной высотой давления богатые метаном фракции 8' и 13' «сводят вместе» и сжимают на желательное выходное давление. После прохождения через дополнительный охладитель Е5 богатую метаном фракцию продукта отводят по трубопроводу 14 из процесса.

На верхней части главной разделительной колонны Т2 по трубопроводу 3 отбирают богатую азотом газовую фракцию, по меньшей мере, частично конденсируют в погружном выпарном аппарате D1/Е3, и затем она перетекает в рециркуляционный коллектор D2. Жидкую фазу из рециркуляционного коллектора D2 по трубопроводу 4 и расширительному клапану V5 главной разделительной колонны Т2 отводят в верхней зоне последней как возврат. Газовую фазу частично конденсированной в погружном выпарном аппарате фракции через расширительный клапан V6 и трубопровод 5 отбирают из погружного выпарного аппарата, нагревают в теплообменниках Е2 и Е1 относительно охлаждаемых технологических потоков и по трубопроводу 5' отводят из потока.

Потеря давления в отобранной из верхней зоны главной разделительной колонны Т2 по трубопроводу 3 богатой азотом газовой фракции после теплообменника Е3 сравнительно невелика - она составляет менее 300 мбар, предпочтительно менее 200 мбар, так что на насосе в рециркуляционном трубопроводе 4 им можно пренебречь. Разность давления между главной разделительной колонной Т2 и рециркуляционным коллектором D2 компенсирует гидростатическое давление жидкости в рециркуляционном трубопроводе 4 перед клапаном V5.

Нежелательное обогащение высших углеводородов в резервуарах D1 и D3 исключается путем промывания жидкости от шлама посредством трубопровода 9 и клапана V8 или трубопровода 2' и клапана V10.

Способ согласно изобретению для разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов позволяет реализовать процесс разделения, в котором высшие углеводороды могут быть надежно удалены из кубового продукта главной разделительной колонны.

Способ разделения азотсодержащей загрузочной фракции с высоким содержанием углеводородов (1, 1′), предпочтительно природного газа, при этом загрузочную фракцию (1, 1′) разделяют путем ректификации (T1, 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), отличающийся тем, что из главной разделительной колонны (Т2) выше места или мест загрузки отобранной из предварительной разделительной колонны (Т1) и подведенной в главную разделительную колонну (Т2) фракции (7, 7′, 7″) отбирают жидкую фракцию (6) и как возврат подают на предварительную разделительную колонну (Т1), причем 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 (T2) обедненная азотом фракция с высоким содержанием углеводородов (10) содержит долю высших углеводородов в количестве менее 1 части на млн.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к способу получения фракции чистого гелия из исходной фракции, содержащей гелий, метан и азот. Исходную фракцию подвергают разделению N2/CH4 (А).

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.

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.

Изобретение относится к технике и технологии низкотемпературной переработки газа и может быть использовано на объектах нефте- и газоперерабатывающей промышленности.

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.

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.

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 газоперерабатывающему и газохимическому комплексу, включающему газоперерабатывающий сектор, в котором в качестве сырья звена подготовки сырья 1.1 подается природный углеводородный газ с получением очищенного и осушенного газа и кислого газа, направляемых, соответственно, в звено низкотемпературного фракционирования сырья 1.2 и в звено получения элементарной серы при присутствии сероводорода в исходном сырье 1.5, звена получения товарной метановой фракции (товарного газа) 1.3 подается метановая фракция со звена 1.2 с получением азота, гелиевого концентрата, направляемого на звено получения товарного гелия 1.6, и метановой фракции, звена получения суммы сжиженных углеводородных газов (СУГ) и пентан-гексановой фракции 1.4 подается ШФЛУ со звена 1.2 с получением пропановой, бутановой, изобутановой и пентан-гексановой фракции, пропан-бутана технического и автомобильного, сектор по сжижению природных газов, состоящий из звена сжижения товарной метановой фракции (товарного газа) 1.12, соединяющегося потоком метановой фракции из звена 1.3, и звена сжижения этановой фракции 1.13, соединяющегося потоком этановой фракции из звена 1.2 с получением товарного газа, газохимический сектор, в котором в качестве сырья звена получения этилена 1.7 подается со звена 1.2 этановая фракция с получением этилена и водорода, звена получения пропилена 1.8 подается со звена 1.4 пропановая фракция, звена получения синтез-газа, метанола и высших спиртов, аммиака 1.10 подается со звеньев 1.12, 1.1 и 1.7-1.8, соответственно, товарный газ, кислый газ и водород с получением метанола и аммиака, звена получения полимеров, сополимеров 1.9 подается из звеньев 1.8 и 1.7, соответственно, пропилен и частично этилен с получением полиэтилена, сополимера и полипропилена, звена получения этиленгликолей 1.11 подается со звена 1.7 оставшаяся часть этилена с получением моно-, ди- и триэтиленгликолей, сектор подготовки конденсата, в котором в качестве сырья звена стабилизации конденсата 1.14 подается нестабильный газоконденсат, звена получения моторных топлив 1.15 подается стабильный газоконденсат, пентан-гексановая фракция и водород, соответственно, со звеньев 1.14, 1.4 и 1.7-1.8 с получением высокооктанового автобензина, керосиновой и дизельной фракций, при этом отводимые предельные углеводородные газы со звена 1.15 и газ стабилизации со звена 1.14 направляются в звено 1.1, с учетом того, что перемещение технологических потоков между смежными секторами обеспечивается дополнительными перекачивающими станциями.

Изобретение относится к подготовке газа и газового конденсата и может найти применение в нефтегазовой промышленности для промысловой подготовки скважинной продукции газоконденсатных месторождений.

Изобретение относится к подготовке газа и газового конденсата и может найти применение в газовой промышленности для промысловой подготовки скважинной продукции газоконденсатных месторождений.

Изобретение относится к гидротермической обработке различных типов биомассы. Способ гидротермической обработки биомассы включает введение сырья на основе биомассы, имеющего отношение воды к биомассе по меньшей мере 1:1, в реакционную зону, причем сырье на основе биомассы содержит фосфор, гидротермическую обработку сырья на основе биомассы при условиях, эффективных для гидротермической обработки, с получением многофазного продукта, причем многофазный продукт включает фракцию твердых веществ, содержащую по меньшей мере примерно 80% фосфора от его содержания в сырье на основе биомассы, и молярное отношение фосфора к углероду фракции твердых веществ составляет по меньшей мере примерно 0,2, разделение многофазного продукта с получением по меньшей мере газофазной фракции, жидкого углеводородного продукта и фракции твердых веществ.

Изобретение предназначено для стабилизации углеводородных фракций и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности. Способ включает подачу нагретой нестабильной углеводородной фракции в среднюю часть стабилизационной колонны, верхнюю часть которой охлаждают, а нижнюю часть нагревают, вывод паров стабилизации с верха, а стабильной углеводородной фракции - с низа колонны.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности и может быть использовано при разделении газа. Способ разделения газа включает ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла.

Изобретение относится к способу регенерации очистительного слоя, находящегося в сосуде, который применяется в процессах полимеризации олефинов, а также к системе регенерации очистительного слоя, находящегося в сосуде при выполнении вышеуказанного процесса.

Изобретение относится к удалению металлов из вакуумного газойля. Изобретение касается способа, включающего контактирование вакуумного газойля, содержащего металлы, с ионной жидкостью, не смешивающейся с ВГО, с получением смеси, содержащей вакуумный газойль и не смешивающуюся с ВГО ионную жидкость, причем не смешивающаяся с ВГО ионная жидкость содержит по меньшей мере одну из ионных жидкостей на основе имидазолия, фосфония или пиридиния; и разделение смеси с получением отходящего потока вакуумного газойля и отходящего потока не смешивающейся с ВГО ионной жидкости, причем отходящий поток не смешивающейся с ВГО ионной жидкости содержит металл.

Группа изобретений относится к химической, газовой и нефтяной отраслям промышленности и может быть использована для выделения из природного газа гелиевого концентрата, азота, метана и жидких углеводородов (С2+).

Изобретение относится к способу подготовки углеводородного газа, включающий ступенчатую сепарацию, охлаждение газа между ступенями сепарации, отделение углеводородного конденсата начальных ступеней сепарации, охлаждение его конденсатом последней низкотемпературной ступени сепарации и использованием в качестве абсорбента.
Наверх