Способ разделения углеводородных газовых смесей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Реслублик рп939896 (б)) Дополнительное н авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.07.80(21) 2956270/23-26

Р М g+ з с присоединением заявки МВ— (23) Приоритет

F 25 У 3/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (S3) УДК 66.048.3 (088. 8) Опубликовано 30,06.82. Бюллетень )(о 24

Дата опубликования описания 30 ° 06..82 (72) Авторы изобретения

M. А. Берлин, Г. А. Панасян и М. B. Дорошева

Всесоюзный научно-исследовательский и пр институт по переработке газа Э Нл и:Н! ff,ú) 1:- ;

ТЕХНЯЧ1СК4%

""Ъиьлиотих (71) Заявитель водородных газовых смесей с содержанием С 8< 300 г/м получили схемы

НТА, потому что, несмотря на их энергоемкость, они легко реализуемы, так как не требуют разработок по оборудованию.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения углеводородных газовых смесей, преимущественно с содержанием

С +8 <300 г/мэ, включающий предварительное охлаждение, сепарацию, разделение в абсорбере на верхний и ниж )5 ний продукт, конденсацию верхнего продукта абсорбера с получением флегмы и продукционного сухого газа,деметанизацию нижнего продукта абсорбера в колонне-деметанизаторе с получением

20 верхнего и нижнего продуктов, разделение нижнего продукта деметаниэатора в абсорбционно-отпарной колонне с получением верхнего и нижнего продуктов, конденсацию верхнего

25 продукта с получением флегмы холодного орошения и остаточного газа, десорбцию нижнего продукта абсорбцИокно-отпарной колонны в десорбере с получением в верхней части десорбе30 ра целевых углеводородов, а в нижней части десорбера — тощего абсор/

Изобретение относится к способу разделения углеводородных газовых смесей путем абсорбции и может быть использовано на установках разделения углеводородного сырья газоперерабатывающих заводов в газонефтяной и нефтехимической промышленности.

В процессах низкотемпературной абсорбции (НТА) применение умереннонизких температур (минус 20 — минус

40оС) и циркуляции абсорбента дает возможность достигнуть высоких коэффициентов извлечения углеводородов (86-94%) при переработке углеводородных газовых смесей с содержанием

Сз+8 <300 г/м .

Для получения таких же коэффициентов извлечения целевых углеводородов по схемам низкотемпературной конденсации (НТК) (для углеводородных газовых смесей с содержанием С я <

<300 г/м ) необходимо применение глубокого холода (уровень температур

-80 -1000C) который можно получить, используя каскадные холодильные циклы (например, пропан-этиленовый) или комбинированные схемы, сочетающие пропановый холод и расширительные машины, что является недостатком.

В настоящее время наибольшее распространение для разделения угле(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВЫХ

СМЕСЕЙ

939896

65 бента, который смешивается с зер3снйм продуктом абсорбционно-отпарной колонны перед его конденсацией 11).

Недостатком известного способа является невысокая степень извлечения целевых углеводородов. 5

Цель изобретения — увеличение извлечения целевых углеводородов.

Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем предварительное охлаждение, сепарацию, разделение s абсорбере, на верхний и нижний продукт, конденсацию верхнего продукта абсорбера с получением флегмы и продукционного сухого газа, деметачизацию нижнего продукта абсор- 15 бера в колонне-деметанизаторе с получением верхнего и нижнего продуктов, разделение нижнего продукта демета1 низатора в абсорбционно-отпарной колонне с получением верхнего и нижнего продуктов, конденсацию верхнего продукта с получением флеге холодного орошения и остаточного газа, десорбцию нижнего продукта абсорбциокно-отпарной колонны в десорбере

l 25 ,с получением в верхней части десорбера целевых углеводородов,а в нижней части.десорбера — тощего абсорбента, смешивание тощего абсорбента с верхним продуктом абсорбционно-отпарной колонны перед его конденсацией,на сме- 0 шивание с верхним продуктом абсорбционно-отпарной колонны подают часть . тощего абсорбента и оставшуюся часть тощего абсорбента смешивают с верхним продуктом деметанизатора и верхним 35 продуктом абсорбера перед его конденсацией.

На чертеже представлена схема установки, в которой реализуется предлагаемый способ. 4О

Способ осуществляют сЛедующим образом, Сырье под давлением 50-60 кгс/см направляют в рекуперативный теплообменник 1, после частичного охлажде" 45 ния доохлаждают в пропановом холодиль. нике 2 до температуры -37ОC и разделяют в сепараторе 3. Гаэ и конденсат из сепаратора 3 направляют в абсорбер 4, куда также подают по линии

5 тощнй абсорбент из десорбера 6, ко орый перед подачей в абсорбер насыщают газом иэ деметанизатора 7 по линии 8 и .абсорбера 4 по линии 9, охлаждаЮт в пропановом испарителе 10 до температуры -37ОС и через рефлюкс-55 ную емкость 11 по линии 12 подают в абсорбер 4. Гаэ иэ рефлюксной. емкости 11 абсорбера 4 по линии 13 через рекуперативный теплообменник 1 подают s магистральный газопровод, а 60 насыщенный углеводородами С1 абсорбент из. нижней части абсорбера 4 двумя потоками, направляют в деметаниэатор 7, работающий как отпарная .колонна и служащий для разгрузки абсорбционно-отпарной колонны (АОк)

14 ° Сухой газ из деметаниэатора 7 по линии 8 подают на насыщение тощего абсорбента, поступающего по линии

5, и направляют в узел предварительного насыщения абсорбера 4, где дополнительно насыщают газами иэ абсорбера, а из нижней части деметанизатора 7 частично деметанизированный, насыщенный С1+8 абсорбент дросселируют до 32 кгс/см и разделяют в сепараторе 15.

Газ из сепаратора 15 охлаждают в рекуперативном теплообменнике 16, затем в испарителе 17 до температуры

-37 С и направляют в AOK 14, куда также подают тощий абсорбент иэ десорбера 6 по линии 18, который перед подачей в AOK насыщают газами иэ AOK по линии 19, .охлаждают в пропановом испарителе 20 до температуры -37 С и через рефлюксную емкость 21 подают в AOK 14 по линии 22. Конденсат из сепаратора 15 после подогрева в рекуперативном теплообменнике 23 также направляют в AOK 14. Сухой газ из рефлюсной емкости 21 после рекуперации холода в теплообменнике по линии

24 направляют на собственные нужды завода. Деметанизированный насыценный абсорбент из нижней части AOK дросселируют до 10-12 кгс/см1 и направля-. ют в десорбер 6, из которого сверху по ликии 25 отводят фракцию С +8,а снизу — тощий абсорбент, который пос ле рекуперации тепла в теплообменниках 23,26 и 27 направляют в узел предварительного насыщения абсорбера 4 по линии 5, а часть — в узел предварительного насыщения АОК 14 по линии 18.

Пример. В качестве исходного сырья взят нефтяной газ с содержанием С3 = 295 г/м3 в количестве

1 млРд м /год состава (веС % СН,—

60,78; С Н6 - 8,52 СЗН8 — 16,03;

1С4Н ш- 3,42, ПС<Н10 7 04, iC@H4g

1,72; пС5Н1% 1,89, СЬН44 0,60) с давлением 56 кгс/см направл яют в рекуперативный теплообменник 1, где охлаждают до температуры 2 С за счет теплообменника с сухим газом иэ рефлюксной емкости 11 абсорбера 4 по ли-.

НИИ 1Э. Далее газожидкостную сМесь охлаждают в пропановом испарителе 2 до температуры -40 С и разделяют в сепараторе 3 ° Газ и конденсат сепаратора 3 направляют абсорбер 4, работающий под давлением 56 кгс/см, куда также подают.по линии 5 тощий абсорбент .из десорбера 6 с температурой -29oC которнй, перед подачей в абсорбер насыщают газами иэ деметанизатора 7 по линии 8 абсорбера 5 по линии 9. Температуру -40 C рефлюксной емкости абсорбера 4 поддерживают за счет пропанового холода. Сухой газ из рефлюксной емкости 11 абсорбера 4

939896

Таблица l

Способы

Показатели

Известный

Предл а гаеияй

8285000

7590000

5000000

4624000

,по линии 13 через рекуперативный теплообменник 1 с температурой 25ОС и давлением 56 кгс/си 1 подают в магистральный газопровод.

Насыщенный углеводородаьм С +З абсорбент из нижней части абсорбера 4 5 с температурой -39ОС двумя потоками (иэ которых они нагревают до температуры 21ОC в рекуперативном теплообменнике 27) направляют в деметанизатор 7, работающий при давлении . 10

56 кгс/см . Низ деметанизатора 7 подогревают до 40ОC за счет рекуператнвного теплообмена с тощим абсорбентом в теплообменнике 26. Сухой гаэ из деметаниэатора 7,с температурой

39 С смеШивают с тощим абсорбентом, поступающим по линии 5 с температурой -29ОС и направлжот в узел предварительного насыщения в абсорбер, где.дополнительно насьа ают гаэамн из абсорбера по линии 9 и затем, после охлаждения в пропановом испарителе

10 до температуры -4ООС, подают через рефлюксную емкость 11 в абсорбер

4. Состав предварительно насыщенного газами из деметаниэатора абсорбента (вес.Ъ:СН, — 29,12; С,1Н6 — 2,56; С Н1,96; С-1Н„ь — 66 36) .

Частично деметанизированный насыщенный С 1+й абсорбент из деметанизатора 7 дросселируют до 32 кгс/см 30 и разделяют в сепараторе 15 при температуре 29 С. Газ иэ сепаратора 15 предварительно охлаждают в рекуперативном теплообменнике 16 до температуры -7ОС за счет теплообмена с 35 остаточным газом из рефлюксной емкости 21 АОК 14, окончательно охлаждают в пропановом холодильнике 17 до температуры -40ОС, после чего подают в AOK 14. Конденсат из,сепа- 4() ратора 15 нагревают в теплообменнике

23 до- температуры 91ОС за счет теплообмена с тощим абсорбентом и подают в нижнюю часть А0К 14. Кроме того, в, АОК 14 по линии 18 подают тощий 45 абсорбент иэ десорбера 6, который перед подачей в колонну насыщают газами иэ АОК по линии 19. Температуру -40 С в рефлюксной емкости AOK

14 получают за счет пропанового хо лода. Температуру 99 С внизу AOK 14 поддерживают теплоносителем, циркуОбщее количество холода по схеме, мпн.ккал/ч в том числе на охлаждение углеводородного газового сырья в узле сепарации, млн.ккал/ч лирующим через печь. Сухой газ иэ

:,ðåCëþêñíîé емкости 21 AOK 14 после . рекуперации холода в теплообменнике

16 с температурой 20 С направляют на собственные нужды завода.

Деметанизированный насыщенный С + абсорбент иэ нижней части AOK 14 дросселируют до 10 кгс/см и с температурой 69 C"íàïðàâëÿþT в десорбер

:6, из которого сверху отводят фракцию С + (готовый продукт) в количестве 321 тыс.т/год состава {вес. Ф. СН 0,52; С1Н - 7,76; СЗНз - 44,78;

iC4H„ - 10,03; пС И О вЂ” 20,78, iC Н 1 5,08; пС Н 1 — 5,54; СьН - 2,47у С. Н, 3,03), а снизу — тощий абсорбент в количестве 239 тыс.т/год состава(вес.Ф: . пСуН. 1-0,13; С,Н., - 2,18; С Н -97,69), который после рекуперации тепла в теплообменниках 23,26 и 27 с температурой

-29oC направляют частично в узел пред° варительного насыщения абсорбера 4, а частично - в узел предварительного насыщения AOK 14 по линии 18. Температуру 11 С в рефлюксиой емкости"десорбера 6 получают за счет пропанового холода. Температуру 202ОС внизу десорбера б поддерживают за счет теплоносителя, циркулирующего через печь.

В таблице 1 приведены сравнительные данные затрат по холоду и теплу в предлагаемом и известном способах.

В таблице 2 приведены сравнительные данные по коэффициентам извлечения целевых углеводородов.

Извлечение целевых углеводородов по предлагаемому способу увеличивается на,%

С,, - 16

С вЂ” 8

С3+6

Таким образом, при практически одинаковых затратах по холоду и теплу коэффициенты извлечения целевых углеводородов по предлагаемой схеме увеличиваются по сравнению с известным способом без усложнения технологической схемы, что предопределяет экономический эффект при реализаций предлагаемого способа разделения углеводородных газовых смесей.

939896

Продолжение табп.

Способы

Показатели предлагаемый известный на охлаждение верхних паров абсорбера, млн.ккал/ч

352000

773000 на охлаждение верхних паров

АОК, млн. ккал/ч

1548200

2849000 иа охлаждение питания s AOK млн.ккал/ч

460000

269500

8920000

9243000 в том числе на подогрев низа деметанизатора, млн.ккал/ч

1980000

2006000 на подогрев низа AOK,Mëí.êêaë/÷ на подогрев низа десорбера, млн ° ккал/ч

4113000

4588000

Та блиц а 2

Коэффициенты извлечения, В

Компонен ты

Известный способ Предлагаемый способ

93

Формула изобретения

Способ разделения углеводородных газовых смесей, преимущественно с содержанием С3,,8 300 г/м, включающий предварительное охлаждение, сепарацию, разделение в абсорбере на 45 верхний и нижний продукты, конденсацию верхнего продукта абсорбера с получением флегмы и продукционного сухого газа, деметанизацию нижнего продукта абсорбера в колонне-демета- 50 низаторе с получением верхнего и нижнего продуктов, разделение нижнего продукта деметанизатора в абсорбционно-отпарной колонне с получением веРхнего и нижнего продуктов, конденсацию верхнего продукта с получением флегмы холодного орошения и остаточного газа, десорбцию нижнего продукта абсорбционно-отпарной коОбщее количество тепла по схеме, млн:,ккал/ч лонны в десорбере с получением в верхней части десорбера целевых углеводородов, а в нижней части десорбе ра - тощего. аб со рб ен та, смеши в ание тощего абсорбента с верхним продуктом абсорбционно-OTIIapHoA колонны перед его конденсацией, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения извлечения целевых углеводородов, на смешивание с верхним продуктом абсорбционно-отпарной колонны подают часть тощего абсорбента и оставшуюся часть тощего абсорбента смешивают с верхним продуктом деметаниэатора и верхним продуктом абсорбе-! ра перед его конденсацией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Oi3 and Gas Journal, 1966, М 48 р. 64.