Способ разделения углеводородных газови установка для его осуществления
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1н851031 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. КЛ. (22) Заявлено 030),77 (21) 2436489/23 26
F 2 J 3/00
Р 25 В 9/02 с присоединением заявки HP
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 300781, Бюллетень М 28 (5З) УАК 621. 99 (088.8) Дата опубликования onисания 300781
В.И.Широков, Г.Г.Малютин, И.И.Мишиев, Ц.Н.КошкТГн";---= ...
Ф.С.Абдуллаева, А.К.Стукаленко, Ю.В.Сацелье)в, :=.:"::;.:-.-. -.. и A.H.Íîâè÷êîâ с, t
В
t, -..ч
<. (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ
И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к холодиль ной технике, касается разделения уг. леводородных газов, которые могут быть широко применены в различных отраслях промышленности, особенно химической.
Известен способ разделения газов при производстве этилена и пропилена, включающий ступенчатое охлаждение, дросселирование и сепарацию разделяемого газа с использованием газовых холодильных машин на различных отрицательных температурах в сочетании с абсорбционными холодильными машинами (1) . 15
Недостатком известного способа ( является неполное использование внутренних энергетических ресурсов сжатого технологического газа, что приводит к потере энергии при дроссели- 2О ровании газов в технологическом процессе.
Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения углеводородных газов, включающий ступенчатое охлаждение и сепарацию разделяемого газа с получением газообразного продукта и конденсата, деметанизацию конденсата с выделением метановодородной фракции, охлаждение ЗО и сепарацию ее с подачей жидкой части на орошение и расши рение газообразной части с получением холодного и теплового. потоков. указанный способ осуществляют в известной установке, включающей последовательно соединенные теплообменники, холодильники и сепараторы, деметанизатор, конденсатор сепаратор орошения и вихревую трубу. Способ разделения и установка для его осуществления позволяют частично утилизировЖь холод, содержащийся в отходящих газах деметанизатора (2) .
Недостатком известного способа и установки для его осуществления является то,что одноступенчатое расширение снижает холодопроизводитель— ность установки и не позволяет полностью использовать энергию расширяющегося газа, так как тепловый поток, выходящий из вихревой трубы, несет в себе значительные запасы энергии, которые не используются для дальнейшего получения холода. Кроме того, коэффициент извлечения этилена в таком процессе не превышает
98 вес. Ъ.
Цель изобретения — снижение потери этилена при разделении углево851031 дородных газов и повышение экономич ности.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе разделения углеводородных газов, включающем ступенчатое охлаждение и сепарацию газделяемого газа с получением газообразного продукта и конденсата, деметаниэацию конденсата с выделением метано-водородной фракции, охлаждение и сепарацию ее с подачей жидкой части на орошение и расширение газо- t0 образной части.с получением холодного и теплого потоков, холодный поток предварительно подогревают, смешивают с тепловым потоком и подвергают повторному расширению. 15
Укаэанная цель достигается также тем, что установка для осуществления способа разделения углеводородных: газов, включающая последовательно соединенные теплообменники, холодиль- щ ники и сепаратор, деметанизатор, конденсатор, сепаратор орошения и вихревую трубу, снабжена второй вихревой трубой, установленной между первой трубой и теплообменниками и соединенной с помощью трубопроводов с конденсаторами.
На чертеже изображена схема предлагаемой установки получения холода для разделения углеводородных газов при производстве этилена и пропилена.
Установка состоит из ряда последовательно соединенных многопоточных теплообменников 1-4,холодильников
5-8 и сепараторов 9-12,деметанизатора 13, с которым соответственно соединены жидкостные части сепараторов
9-12. Верхняя часть деметаниэатора
13 соединена с конденсатором 14 и сепаратором 15 орошения, жидкостная часть которого соединена с деме- 40 танизатором 13, а газовая часть — с вихревой трубой 16. Холодный конец вихревой трубы 16 через конденсатор
14, а теплый напрямую соединены с вихревой трубой 17. Холодный конец трубы 17 через конденсатор 14, а теплый конец напрямую соединены соответственно с теплообменниками холодильного цикла 4 и 3.
В схеме указаны следующие потоки:
1 — исходная газовая смесь, П-1 -е питание деметаниэатора,Ш-2-е питание деметанизатора, 1У вЂ” 3-е питание деметанизатора, У вЂ” 4-е питание деметанизатора, У1 — гаэ, направляемый в блок выделения водорода, У11 — верхний про- дукт ф еметанизатора, УШ вЂ” орошение деметаниэатора, 1Х - холодный поток вихревой трубы 16, Х вЂ” тепловый поток вихревой трубы 16, Х1 — холодный поток вихревой трубы 17, Xll — теплый. ® поток вихревой трубы 17, ХШ - кубовый поток деметаниэатора.
Рассмотрим, например, описание способа разделения углеводородных газов 65 в процессе выделения. этилена и пропилена.
Исходную углеводородную газовую емкость 1, сжатую до 35-39 ата, направляют на охлаждение в теплообменник обратных потоков 1, затем в холодильник 5, охлаждаемый жидким пропиленом, кипящим при -18оC. Углеводородную газовую смесь частично конденсируют и после разделения в сепара торе 9 направляют жидкую часть при
-15ОC íà питание в деметанизатор 13 (поток П), газообразную часть — на дальнейшее охлаждение последовательно в теплообменник 2 и холодильник
6, охлаждаемый жидким пропиленом, кипящим при -37@С. Парожидкостную смесь в сепараторе 10 разделяют на жидкость, которую в виде питания направляют в деметанизатор 13 (шток Ш) и,на газообразную часть, направляемую на дальнейшее охлаждение в теплообменник 3, холодильник 7, который охлаждается жидким этиленом, кипящим при -55оС, и разделяется в сепараторе 11. Из сепаратора 11 жидкость направляют в деметанизатор 13 (поток.1У), газы направляют на дальнейшее охлаждение в холодильник 8 и теп. лообменник 4. В холодильнике 8 газы охлаждаются жидким этиленом, испаряющимся при -98 C. В теплообменнике 4 газы охлаждаются до -100оС и их направляют в сепаратор 12. Жидкость из сепаратора 12 (поток У) частично испаряется в теплообменнике 4, нагревается до -90ОС и поступает на питание деметаниэатора 13, а газообразную часть направляют на дальнейшее охлаждение в узел выделения водорода (поток У1), Из деметанизатора 13 пары метана и водорода с примесью этилена поступают в конденсатор 14, охлаждаемый холодильными потоками вихревых .труб 16 и 17.
В сепараторе 15 парожидкостную смесь разделяют на жидкость, которую с температурой -125 †.-130оС направляют на орошение деметанизатора 13 и на гаэ, который поступает на первую ступень расширения с 32-36 ата до 15-18 ата в вихревой трубе 16 охлаждаясь при этом до -140 — -150 С. Холодный поток после вихревой трубы 16 направляют в конденсатор 14, где нагретый до -130 - -135оС соединяют с теплым потоком вихревой трубы 16 и направляют на вторую ступень расширения в вихревой трубе 17. Во второй ступени газы расширяют,с 15-18 ата до 4-5 ата и они охлаждаются до -140- -150 С.
Холодный поток из вихревой трубы 17 направляют в конденсатор 14 и нагретый до -130 — -135оC поступает на последовательное охлаждение теплообменников 4, 3, 2 и 1. Тепловый поток вихревой трубы 17 с температурой
-105 С направляют на последовательО ное охлаждение теплообменников 3, 851031
2 и 1, затем нагретый до +15ОC поступает в топливную сеть установки.
Таким образом, в предлагаемом способе производства холода для разделения газов при производстве этилена и пропилена холод при +б, -18 и
-37oC производят с помощью пропиленового холодильного турбокомпрессора, холод при -55, -70, -98 C saapa5aTeвают в этиленовом холодильном компрессоре, холод при -140 - -150оС вырабатывают в вихревых трубах при двухступенчатом расширений технологического продукта.
Пример выполнения предлагаемого способа иллюстрируется таблицей (номера потоков соответствуют описанию и. приведеной схеме)
Применение предлагаемого способа получения холода для разделения газов позволяет по сравнению с существенными способами эффективнее использовать энергетические ресурсы установки, сократить расход электроэнергии на производство холода, увеличить процент извлечения основного технологического продукта (этилена) из сырья.
851031
I.
1
1
1 с«(10 с
«-( н о с
Ю о
«-(1 1
Ю
Ю
I
1 г 1
I
Ю сч о с0 (г« )
С0
1 1
«Ю I
I о I
1 Ф сс(I
1 Х «1 1
С Ъ « .3 о с с
«4 « г г«3 cn
Ю о о
««
«-(«
00
Г ) с
ОЪ
CA \О
«3 П( с с о ю
«г с 1 (Г ) Ю о
1 C«! W 1
Xtg t «-(I
I. с«ъ с(о (г
Ц о с н
1.
I 1
1 I (о(1 «-(1
1 Ю е о
I Ф
Р3 о сГ) С0 с с с«) (Ч
«-1 сч
Г-(«-( с
Ю
«А
««
LA с с«(« Ф «О
Со О с о о
Ю с
С0
1 Ю
1 «-(й с о
1 )»
Ю сп
I о
3 н сч
«Ф (4 о
Ю
:г I
«2 1 о
C«I ь о г«1
1 c(P и
1 9
1 Р\!
I ..
1
1 00 !
t
М г« ) о с
00 г« (с0
С0 с
С0
Ю с
С0
О Со
Ч> Г Ъ с с о г с (Ю
Ю г«1
Ю
CA
О О а
LA «-(cn
«-(Ю «!
1 (,!
Х(0 I (1
1 1 ° о
I Ф
I (((1
I О I
1
1 сг(СО
С0 с о
CA
Г СО с(«С0 с с с(о «О сг) гс с
C0 Ch г«(о с о
Ю (Ch с
Г 1
1 «-1
1 I
1 1
Ю с! с
Ю г ) I 1
1 0 1 .г
ttI
1 1
1
1 — — « —
Ch
С0
РЪ
««1 о с с о
Ю
Ю ь
«-((I ю
1 «-1 ь с
C0 г«ъ
I
I (о
1 Ю
I «"(1
I c
«-(1 « "
1
1
Ю г« Р
«3
Ю гс
Ch
«1 о в о н гп
«-4 г«) 1 1
1
I с
Ф 1
CCt хс4 а х И
Ф v e o
ХO 1 Ц
1 и - х о
I Ф Ф I Ф С« I
> а 1 Р х
°
v v
v х о х х
IOt9 н xz(tt (ОООО в
1 «-(1
1 I
1 И
I и
1 Ф Д с0 ID
Я
«Ct и о
Я о
Е х .
Х о х
Ct( н о
»
CtI о
Щ о х
Ф!
I
1 (ю
t o
I Ф
1 t(I
1
1
1
1
° I
«-1 1
t
1 г«1 f
1 I
1 I
I 1
1 1 (СЧ !.с1 Г« ) 00 (e . Ю CA «-4 с с с
СО 1 - «-c «-t о а
C«t C0 CA
О (00 О .(СО . Г(0
1 о
I c о о
1
1 CA
I ((I «-
) Ch
t <(I
«О l
l г 1 г ) 1
l
I
1
851031
О ОО, «Зс М
М о н
Ю о
М о х х
Ю 0О с-С
+ сО
1 !
1
I
an
ОЪ I с (Ч
\ 3
D
Ю
»»Ъ
an (О
«-»
1
1 1 !
1
I
I ! 1
1 (Ч
1
1 сч !
I с»Р
I о
1 ф
1 .3»3 («
«3 (ЪЪ м
an
С»
Ln
«-с
1 1 I
1 м 1 (V 1
1
С»
Ю (О
»О
С» с»Ъ м
1 I
1 1 1
I
I (Ч (Ч
С»
М
D о
«с
СО
Ю
I 1
0О
С»
1 !
1 (Ч I
Ю иЪ
I 1 а
1
1
I 1
1 .о 1 о (Ъ и l 0O
I 3 н
I
I
1
Ю
С»
С» н (h (Ч
М
«3
О\
«-»
3 с оЪ
1 I I
1
I 1
Ю сО м! 1 1
С»
Ю (Ч »О со
° 3 О
«-( (Ч
«О
М (Ч
0О
1 I
« (Ч
М
3. м °
М (м
«-(I о
О Ъ
1
Ю .D
С»
«3
«-3
D с 1 1
0О
«3
«« (О
00 (Ч
С»
Ю
I. 1
1
I
1
D
0О м (Ч съ3 1 (Ч
Ю (Ч (Ю
t м
» о
>
3.
I »33 а. 1 3»3
33OO
O4I
I«X X ооф ихх
М ф
0» 0« ! X х
v х
03 и с (х
1 у!
I к
»о 1
1
1 ф 1
Х 1 ф 1
1„
K о 1 ц I о а1
1 с»»» 1
1 о 1
I ф 00 1
30 (Ч 1
1 I
» — — — » — —.»
I I
I 1
I 4 1 t 1 (1 l I
1 I 1
1 с»»» 1 1
1 ° 1 1
V !(О1 ф (Ч
I (33 I
1 1
1 — — — »- —.»
1 с»о
1 о
I (II
I 33 с — — » — »
1 a»»» I
1 ° 1
v I
I ф Ю 1
I 30 (Ч 1
1 1
1 — » — »
I
I 4! 0»Ъ
I 3a, IK 1н 1
1 I 1
I 1
I с»»» l
V 0O1 ф н 1
1 Р3
1 I 1
1 1
I 1 !
33lO I l
I aa»»
1 ° I ,О
1 ф I «-» 1 — 333 1
1 1
Ъ- I .1
1 1
1 I ! 4! 1 с»Ъ 1
30!
Оъ М (О (Ч (Ч ОЪ м (ч (Ч «-»
an о о о о (Ч
«3 3 (Ч
Ю м м I 1
Ю I I
an м (Ч
° I 1
Ю в о н м 1 н м I !
I
I о с о о н
% 3
1 °
l«й
«
Ю
D с-с
D 3
»О сО
«-«
Ю
Ю с-(ev ev
ДO 3."W
Z - (33 O
1 ф»» I »» 4
I Ec As I 3-(М
an
«Ф
Ю
М
0О с
851031
Формула изобретения!
Составитель В.Ивочкин
Редактор К.Лембак Техред A.Ñàâêà Корректор В.Бутяга
Заказ 6300/50 Тираж 566 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва,Ж вЂ ; 35, Раушская наб., д-. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
1. Способ разделения углеводородных газов, включающий ступенчатое охлаждение и сепарацию разделяемого газа с получением газообразного продукта и конденсата, деметанизацию конденсата с выделением метана — водородной фракции, охлаждение и сепарацию ее с подачей жидкой части на орошение и расширение газообразной части с получением холодного и теплого потоков, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что,. с целью снижения потерь этилена и повышения экономичности, холодный поток, полученный после расширения, используют для охлаждения прямого 15 потока газа, после чего смешивают с теплым потоком и подвергают повторному расширению.
2. Установка для осуществления способа по п. 1, включающая последовательно соединенные теплообменники, холодильники и сепараторы, деметаииэатор, конденсатор, сепаратор орошения и вихревую трубу, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена второй вихревой трубой, установленной между первой трубой и теплообменниками, и соединенной с помощью трубопроводов с конденсаторами.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2190554, кл. F 25 В 25/02 от 1975 г.
2. Мартынов A.Â. и др. Что такое вихревая труба? М., . Энерния, 1976, с. 144.
