EA024494B1 - Process for separation of a gas stream - Google Patents
Process for separation of a gas stream Download PDFInfo
- Publication number
- EA024494B1 EA024494B1 EA201200005A EA201200005A EA024494B1 EA 024494 B1 EA024494 B1 EA 024494B1 EA 201200005 A EA201200005 A EA 201200005A EA 201200005 A EA201200005 A EA 201200005A EA 024494 B1 EA024494 B1 EA 024494B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- stream
- condensate
- cooled
- expanded
- absorption
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
- F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G5/00—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas
- C10G5/04—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas with liquid absorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G5/00—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas
- C10G5/06—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas by cooling or compressing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0242—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 3 carbon atoms or more
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/10—Feedstock materials
- C10G2300/1025—Natural gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/30—Processes or apparatus using separation by rectification using a side column in a single pressure column system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/78—Refluxing the column with a liquid stream originating from an upstream or downstream fractionator column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
- F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
- F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
- F25J2290/40—Vertical layout or arrangement of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, condensers, heat exchangers etc.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
В настоящем изобретении в основном рассматривается способ извлечения этилена, этана, пропилена, пропана и более тяжелых углеводородов из таких газовых потоков. Газ, пригодный к переработке в соответствии с настоящим изобретением, имеет следующий типовой состав, выраженный в молярных процентах: 90,3% метана; 4,0% этана и других компонентов С2; 1,7% пропана и других компонентов С3; 0,3% изобутана; 0,5% стандартного бутана; и 0,8% пентанов и более тяжелых углеводородов, баланс поддерживается за счет азота и двуокиси углерода. Также иногда отмечается присутствие серосодержащих газов.The present invention mainly contemplates a method for recovering ethylene, ethane, propylene, propane and heavier hydrocarbons from such gas streams. A gas suitable for processing in accordance with the present invention has the following typical composition, expressed in molar percent: 90.3% methane; 4.0% ethane and other C 2 components; 1.7% propane and other C 3 components; 0.3% isobutane; 0.5% standard butane; and 0.8% of pentanes and heavier hydrocarbons, the balance is maintained by nitrogen and carbon dioxide. The presence of sulfur-containing gases is also sometimes noted.
Исторически сложившиеся циклические изменения цен как на природный газ, так и на его газоконденсатные (ЫОЬ) компоненты, временами определяют снижение прироста этана, этилена, пропана, пропилена и более тяжелых компонентов в качестве жидких продуктов. В результате сформировалась потребность в технологических способах, которые могли бы обеспечить более эффективное извлечение данных продуктов из сырьевого газа, при этом эффективность извлечения должна сопровождаться снижением капиталовложений. К уже известным способам сепарации данных материалов относятся способы, в основе которых лежит охлаждение и сжижение газа, абсорбция масла и абсорбция охлажденного масла. Кроме того, популярность приобрели криогенные способы, благодаря наличию экономичного оборудования, вырабатывающего электроэнергию путем направления газа в детандер и одновременно отводящего тепло от перерабатываемого газа. В зависимости от давления источника подачи газа, насыщенности газа (этаном, этиленом и более тяжелыми углеводородными составляющими), а также от нужного конечного продукта, может применяться любой из этих способов или их сочетание.Historically, cyclical changes in prices for both natural gas and its gas condensate (LNO) components at times determine a decrease in the growth of ethane, ethylene, propane, propylene and heavier components as liquid products. As a result, a need has arisen for technological methods that could provide more efficient extraction of these products from raw gas, while the extraction efficiency should be accompanied by a reduction in investment. Known methods for separating these materials include methods that are based on cooling and liquefying a gas, absorption of oil, and absorption of refrigerated oil. In addition, cryogenic methods have gained popularity due to the availability of cost-effective equipment that generates electricity by directing gas to the expander and simultaneously removing heat from the processed gas. Depending on the pressure of the gas supply source, the saturation of the gas (ethane, ethylene and heavier hydrocarbon components), as well as on the desired end product, any of these methods or a combination of them can be used.
На сегодняшний день, для обработки природного газоконденсата в основном предпочтение отдается способу криогенного расширения, так как он сочетает в себе максимальную простоту, легкость ввода в эксплуатацию, эксплуатационную гибкость, высокую эффективность, безопасность и высокую надежность. В патентах США 3292380; 4061481; 4140504; 4157904; 4171964; 4185978; 4251249; 4278457; 4519824; 4617039; 4687499; 4689063; 4690702; 4854955; 4869740; 4889545; 5275005; 5555748; 5566554; 5568737; 5771712; 5799507; 5881569; 5890378; 5983664; 6182469; 6578379; 6712880; 6915662; 7191617; 7219513; в заменяющем патенте США № 33408; а также в одновременно находящихся на рассмотрении заявках за номерами 11/430,412; 11/839,693; 11/971,491; 12/206,230; 12/689,616; 12/717,394; 12/750,862; 12/772,472; 12/781,259; 12/868,993; 12/869,007; 12/869,139; 12/979,563; 13/048,315; 13/051,682 приводится описание соответствующих способов (хотя в описании настоящего изобретения в некоторых случаях используются режимы переработки, отличные от тех, которые описаны в указанных патентах США).Today, for the processing of natural gas condensate, preference is mainly given to the cryogenic expansion method, since it combines maximum simplicity, ease of commissioning, operational flexibility, high efficiency, safety and high reliability. U.S. Patents 3,292,380; 4,061,481; 4,140,504; 4,157,904; 4,171,964; 4,185,978; 4,251,249; 4,278,457; 4,519,824; 4,617,039; 4,687,499; 4,689,063; 4,690,702; 4,854,955; 4,869,740; 4,889,545; 5,275,005; 5,555,748; 5,566,554; 5,568,737; 5771712; 5,799,507; 5,881,569; 5,890,378; 5,983,664; 6182469; 6,578,379; 6,712,880; 6,915,662; 7191617; 7,219,513; in the replacement US patent No. 33408; as well as in simultaneously pending applications under numbers 11 / 430,412; 11 / 839.693; 11 / 971,491; 12 / 206,230; 12 / 689.616; 12 / 717,394; 12 / 750,862; 12 / 772,472; 12 / 781,259; 12 / 868,993; 12 / 869,007; 12 / 869,139; 12 / 979,563; 13 / 048,315; 13 / 051,682 describes the corresponding methods (although the description of the present invention in some cases uses processing modes other than those described in these US patents).
В типовом способе криогенного расширения подаваемый под давлением газ охлаждается путем теплообмена с другими технологическими потоками и/или с внешними источниками охлаждения, такими как система компрессионного охлаждения пропана. По мере охлаждения газа в одном или более сепараторов происходит конденсация и сбор конденсата, так как конденсат под высоким давлением содержит некоторое количество необходимых компонентов С2+. В зависимости от насыщенности газа и количества полученного конденсата, конденсат под высоким давлением может быть подвергнут расширению при более низком давлении и разделению на фракции. Результатом испарения, которое происходит при расширении конденсата, является дальнейшее охлаждение рабочего потока. При определенных условиях, может понадобиться предварительное охлаждение конденсата под высоким давлением перед его расширением, с целью дальнейшего снижения температуры в результате расширения. Расширенный рабочий поток, состоящий из смеси конденсата и паров, разделяется на фракции в ректификационной колонне (деметанизаторе или деэтанизаторе). Внутри колонны охлаждаемый поток подвергается ректификации с целью сепарации остаточного метана, азота и других летучих газов в виде шлемовых паров, от нужных компонентов С2, компонентов С3 и более тяжелых углеводородных компонентов, которые отводятся снизу колонны в виде жидкого кубового продукта; либо с целью сепарации остаточного метана, компонентов С2, азота и других летучих газов в виде шлемовых паров, от нужных компонентов С3 и более тяжелых углеводородных компонентов, которые отводятся снизу колонны в виде жидкого кубового продукта.In a typical cryogenic expansion process, the pressurized gas is cooled by heat exchange with other process streams and / or with external cooling sources, such as a propane compression cooling system. As the gas cools in one or more separators, condensation and condensate collection takes place, since condensate under high pressure contains a certain amount of necessary C 2 + components. Depending on the saturation of the gas and the amount of condensate obtained, the condensate under high pressure can be expanded at lower pressure and fractionated. The evaporation that occurs during expansion of the condensate results in further cooling of the working stream. Under certain conditions, it may be necessary to pre-cool the condensate under high pressure before expanding, in order to further reduce the temperature as a result of expansion. The expanded working stream, consisting of a mixture of condensate and vapor, is fractionated in a distillation column (demethanizer or deethanizer). Inside the column, the cooled stream is subjected to rectification in order to separate residual methane, nitrogen and other volatile gases in the form of helium vapors from the required C 2 components, C 3 components and heavier hydrocarbon components, which are discharged from the bottom of the column as a liquid bottoms product; or for the purpose of separating residual methane, C 2 components, nitrogen and other volatile gases in the form of helium vapors from the necessary C 3 components and heavier hydrocarbon components that are discharged from the bottom of the column as a liquid bottoms product.
При неполной конденсации сырьевого газа (обычно так и происходит), пары, остающиеся после неполной конденсации, можно разделить на два потока. Одна часть паров направляется через детандер или расширительный клапан в емкость с более низким давлением, где в результате дальнейшего охлаждения рабочего потока происходит дополнительная конденсация жидкости. Давление после расширения фактически равно давлению, под которым работает ректификационная колонна. Паровая и жидкая фазы, полученные в результате расширения, подаются в колонну в качестве сырья.With incomplete condensation of the feed gas (this usually happens), the vapors remaining after incomplete condensation can be divided into two streams. One part of the vapor is directed through an expander or expansion valve into a vessel with a lower pressure, where additional condensation of the liquid occurs as a result of further cooling of the working stream. The pressure after expansion is actually equal to the pressure under which the distillation column operates. The vapor and liquid phases obtained as a result of expansion are fed into the column as raw materials.
Оставшиеся пары охлаждаются до полной конденсации путем теплообмена с другими технологическими потоками, например с верхним продуктом колонны холодной ректификации. Перед охлаждениемThe remaining vapors are cooled to complete condensation by heat exchange with other process streams, for example, with the top product of a cold distillation column. Before cooling
- 1 024494 данные пары могут быть смешаны с частью конденсата под высоким давлением или со всем его объемом. Полученный охлажденный поток затем расширяется в соответствующем устройстве, например в расширительном клапане, рабочего давления деметанизатора. В способе расширения часть конденсата испаряется, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. Дросселированный испарением поток затем подается в верхнюю часть деметанизатора. Обычно парообразная составляющая дросселированного испарением потока и шлемовые пары из деметанизатора смешиваются в верхней сепараторной секции ректификационной колонны и образуют остаточный синтетический метановый газ. Как вариант, возможна подача охлажденного расширенного рабочего потока в сепаратор, для его разделения на парообразный и жидкий потоки. Парообразный поток смешивается со шлемовыми парами колонны, а конденсат подается в верхнюю часть колонны в качестве жидкого сырья.- 1,024,494, these pairs can be mixed with part of the condensate at high pressure or with its entire volume. The resulting cooled stream is then expanded in a suitable device, for example in an expansion valve, of the working pressure of the demethanizer. In the expansion method, a part of the condensate evaporates, as a result of which the main working stream is cooled. The evaporation-throttled stream is then fed to the top of the demethanizer. Typically, the vapor component of the throttled vaporization stream and the helium vapor from the demethanizer are mixed in the upper separator section of the distillation column and form residual synthetic methane gas. Alternatively, it is possible to supply a cooled expanded working stream to the separator, for its separation into vapor and liquid streams. The vapor stream is mixed with the helmet pairs of the column, and condensate is supplied to the top of the column as liquid feed.
В идеальных условиях при таком способе сепарации остаточный газ, покидающий установку, будет содержать практически весь метан, который был в сырьевом газе, при этом более тяжелые углеводороды и нижняя фракция отгонки, покидающие деметанизатор, не будут содержать метана или более летучих компонентов. На практике, однако, идеальные условия создать не удается, так как обычный деметанизатор в основном работает в качестве отпарной колонны. Метановый продукт, полученный на выходе техсиособа, следовательно, обычно состоит из паров верхней зоны ректификации колонны, а также пары, не прошедшие ректификации. Возникают значительные потери компонентов С2, С3 и С4+ так как жидкое сырье, которое подается в верхнюю часть колонны, содержит достаточное количество указанных и более тяжелых углеводородных компонентов, в результате чего количество компонентов С2, компонентов С3, компонентов С4 и более тяжелых углеводородных компонентов практически равно их количеству в паре, который выделяется в верхней зоне ректификации деметанизатора. Потери данных необходимых компонентов можно значительно сократить, если пары, поднимающиеся из зоны ректификации, входили бы в контакт с достаточным количеством конденсата (из потока флегмы), способного поглощать компоненты С2, С3, С4 и более тяжелые углеводородные компоненты из пара.Under ideal conditions, with this separation method, the residual gas leaving the unit will contain almost all the methane that was in the feed gas, while the heavier hydrocarbons and the lower distillation fraction leaving the demethanizer will not contain methane or more volatile components. In practice, however, it is not possible to create ideal conditions, since a conventional demethanizer mainly works as a stripping column. Consequently, the methane product obtained at the outlet of the technical process usually consists of vapors from the upper rectification zone of the column, as well as vapors that have not passed rectification. Significant losses of components C 2 , C 3 and C 4 + occur because the liquid feed, which is fed to the top of the column, contains a sufficient amount of these and heavier hydrocarbon components, resulting in a number of C 2 components, C 3 components, C 4 components and heavier hydrocarbon components is almost equal to their amount in the vapor, which is allocated in the upper zone of rectification of the demethanizer. The loss of these necessary components can be significantly reduced if the vapors rising from the rectification zone come into contact with a sufficient amount of condensate (from the reflux stream) capable of absorbing components C2, C3, C4 and heavier hydrocarbon components from the vapor.
В последние годы предпочтительными являются способы сепарации углеводородов, где для дополнительной ректификации паров в установке предусмотрена верхняя секция абсорбции. Источником возвратного потока для верхней ректификационной секции обычно служит рециклированный поток остаточного газа, подаваемый под давлением. Рециклированный поток остаточного газа обычно охлаждается до значительной конденсации за счет теплообмена с другими технологическими потоками, например холодным головным погоном ректификационной колонны. Полученный охлажденный поток затем расширяется в соответствующем устройстве, например в расширительном клапане, до рабочего давления деметанизатора. В способе расширения часть конденсата обычно испаряется, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. Дросселированный испарением поток затем подается в верхнюю часть деметанизатора. Обычно парообразная составляющая дросселированного испарением потока и шлемовые пары из деметанизатора смешиваются в верхней сепараторной секции ректификационной колонны и образуют остаточный метановый газ. Как вариант, возможна подача охлажденного расширенного рабочего потока в сепаратор, где он разделяется на потоки пара и конденсата, после чего пар смешивается с головным погоном колонны, а конденсат подается в ее верхнюю часть в качестве сырья. Типовые схемы такого способа описываются в патентах США за номерами 4889545; 5568737; 5881569, а также в одновременно находящихся на рассмотрении заявках за номерами 11/430,412; 11/971,491; 12/717,394; а также в докладе Моури, Е. Росс, Эффективное извлечение жидкостей из природного газа с применением абсорбера высокого давления, который был представлен на 81-й ежегодной конференции Ассоциации переработчиков газа в Далласе, Техас, 11-13 марта 2002 г.In recent years, hydrocarbon separation methods have been preferred, where an upper absorption section is provided in the installation for additional vapor distillation. The source of the return stream for the upper distillation section is usually a recycled stream of residual gas supplied under pressure. The recycled residual gas stream is usually cooled to significant condensation due to heat exchange with other process streams, such as cold overhead distillation column. The resulting cooled stream is then expanded in a suitable device, for example in an expansion valve, to the operating pressure of the demethanizer. In the expansion method, part of the condensate is usually evaporated, as a result of which the main working stream is cooled. The evaporation-throttled stream is then fed to the top of the demethanizer. Typically, the vapor component of the vapor-throttled stream and the helium vapor from the demethanizer are mixed in the upper separator section of the distillation column and form residual methane gas. Alternatively, it is possible to supply a cooled expanded working stream to a separator, where it is divided into steam and condensate streams, after which the steam is mixed with the overhead of the column, and condensate is supplied to its upper part as a raw material. Typical schemes of this method are described in US patents numbered 4889545; 5,568,737; 5881569, as well as in simultaneously pending applications under the numbers 11 / 430,412; 11 / 971,491; 12 / 717,394; as well as a report by Moury, E. Ross, Effective Recovery of Liquids from Natural Gas Using a High Pressure Absorber, which was presented at the 81st annual conference of the Gas Processors Association in Dallas, Texas, March 11–13, 2002.
В настоящем изобретении применяются новейшие средства реализации различных этапов вышеописанного способа, что позволяет повысить общую эффективность и снизить количество необходимых единиц оборудования. Это достигается путем объединения в одной установке нескольких единиц оборудования, которые ранее были самостоятельными, при этом сокращается площадь, необходимая для размещения технологической установки, а также снижаются капитальные затраты. Неожиданно для себя заявители выявили, что более компактная схема также способствует значительному снижению потребляемой мощности, необходимой для достижения заданного уровня переработки, что в целом повышает технологическую эффективность и снижает стоимость эксплуатации установки. Кроме того, более компактная компоновочная схема позволяет исключить значительную часть трубопроводов, с помощью которых соединялись отдельные единицы оборудования в установках традиционной конструкции, что еще более снижает капитальные затраты и позволяет убрать из конструкции соответствующие фланцевые соединения для подключения трубопроводов. Так как на фланцевых трубных соединениях потенциально возможна утечка углеводородов (которые представляют собой летучие органические соединения (УОС), участвующие в формировании газов, вызывающих парниковый эффект, а также создающие предпосылки для образования дыр в озоновом слое), отказ от данных фланцев в конструкции снижает возможность выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.The present invention employs the latest means of implementing the various steps of the above method, which improves overall efficiency and reduces the number of required pieces of equipment. This is achieved by combining in a single installation several units of equipment that were previously independent, while reducing the area needed to accommodate the technological installation, as well as reducing capital costs. Unexpectedly, the applicants found that a more compact scheme also contributes to a significant reduction in power consumption necessary to achieve a given level of processing, which generally increases technological efficiency and reduces the cost of operation of the installation. In addition, a more compact layout scheme eliminates a significant part of the pipelines that connected individual pieces of equipment in installations of a traditional design, which further reduces capital costs and allows you to remove the corresponding flange connections for connecting pipelines from the structure. Since hydrocarbon leakages (which are volatile organic compounds (VOCs) involved in the formation of gases causing the greenhouse effect, as well as creating the prerequisites for the formation of holes in the ozone layer) are possible on flanged pipe joints, the rejection of these flanges in the design reduces the possibility pollutant emissions into the atmosphere.
В соответствии с настоящим изобретением было установлено, что возможно достижение уровня выделения С2 более 95%. Аналогично, в тех случаях, где выделение компонентов С2 нежелательно, возможно выделение компонентов С3 на уровне, превышающем 95%. Кроме того, настоящее изобретениеIn accordance with the present invention, it was found that it is possible to achieve a C 2 emission level of more than 95%. Similarly, in cases where the separation of C 2 components is undesirable, it is possible to isolate C 3 components in excess of 95%. In addition, the present invention
- 2 024494 позволяет обеспечить 100% сепарацию метана (или компонентов С2) и компонентов, более легких, чем компоненты С2 (или компоненты С3), а также более тяжелых компонентов, при более низкой энергоемкости по сравнению с известным уровнем техники, при этом уровень выделения остается неизменным. Настоящее изобретение (несмотря на то, что оно реализуется при более низких давлениях и более высоких температурах) особенно эффективно при переработке сырьевых газов в диапазоне давлений от 400 до 1500 фунт/кв.дюйм абс. [2,758-10,342 кПа(а)] или выше, при режимах, где температура верхнего продукта колонны выделения газоконденсата находится в пределах -50°Р [-46°С] или ниже.- 2 024494 allows for 100% separation of methane (or C 2 components) and components lighter than C 2 components (or C 3 components), as well as heavier components, at a lower energy intensity compared to the prior art, with this level of allocation remains unchanged. The present invention (despite the fact that it is implemented at lower pressures and higher temperatures) is particularly effective in the processing of feed gases in the pressure range from 400 to 1500 psi abs. [2,758-10,342 kPa (a)] or higher, under conditions where the temperature of the top product of the gas condensate recovery column is in the range of -50 ° P [-46 ° C] or lower.
Для облегчения понимания сути настоящего изобретения в описании приводятся следующие чертежи и примеры. Ссылки на чертежи:To facilitate understanding of the essence of the present invention, the following drawings and examples are provided in the description. References to the drawings:
фиг. 1 - блок-схема установки переработки природного газа, выполненной в соответствии с известным уровнем техники, по патенту США № 5568737;FIG. 1 is a block diagram of a natural gas processing plant made in accordance with the prior art according to US Pat. No. 5,568,737;
фиг. 2 - блок-схема установки переработки природного газа, выполненной в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 2 is a block diagram of a natural gas processing plant in accordance with the present invention;
фиг. 3-17 - блок-схемы, иллюстрирующие альтернативные способы применения настоящего изобретения для обработки потока природного газа.FIG. 3-17 are flowcharts illustrating alternative methods of using the present invention to process a natural gas stream.
В последующем описании вышеуказанных рисунков приводятся таблицы с итоговыми данными о расходе газа, рассчитанном для типовых режимов переработки. В таблицах, приведенных в данном документе, значение расхода газа (моль в час) округлено до ближайшего целого числа для удобства восприятия. Значения общего расхода, приведенные в таблицах, учитывают все неуглеводородные компоненты, а следовательно, больше значений суммы расхода углеводородных компонентов. Указанные в таблицах значения температуры являются приблизительными, округленными до градуса. Следует также отметить, что расчеты технологических схем с целью сравнения эффективности отображенных на рисунках техспособов, основаны на предположении, что между окружающей средой и способом отсутствует утечка тепла (в обоих направлениях). Качество изолирующих материалов, представленных на рынке, позволяет считать такое предположение обоснованным, при том, что специалисты с соответствующим уровнем технической подготовки обычно используют его в своих расчетах.In the following description of the above figures, tables with summary data on gas consumption calculated for typical processing modes are given. In the tables given in this document, the gas flow rate (mol per hour) is rounded to the nearest whole number for readability. The total flow rates shown in the tables take into account all non-hydrocarbon components, and therefore, are greater than the values of the total flow rate of hydrocarbon components. The temperature values shown in the tables are approximate, rounded to the degree. It should also be noted that the calculations of technological schemes in order to compare the effectiveness of the technical methods shown in the figures are based on the assumption that there is no heat leakage between the environment and the method (in both directions). The quality of the insulating materials on the market allows us to consider this assumption reasonable, despite the fact that specialists with the appropriate level of technical training usually use it in their calculations.
Для удобства восприятия, технологические параметры указаны как в традиционных британских единицах измерения, так и в единицах измерения Международной системы единиц (СИ). Молярный расход газа, указанный в таблицах, может выражаться либо как фунт-моль в час, либо как килограмм-моль в час. Потребляемая энергия, выраженная в лошадиных силах (л.с.) и/или в тысячах британских тепловых единиц в час (МБТЕ/ч), соответствует указанному молярному расходу, выраженному в фунт-молях в час. Потребляемая энергия, выраженная в киловаттах (кВт), соответствует указанному молярному потоку, выраженному в килограмм-молях в час.For ease of perception, technological parameters are indicated both in traditional British units of measurement, and in units of measurement of the International System of Units (SI). The molar gas flow rates indicated in the tables can be expressed either as pound mol per hour, or as kilogram mol per hour. The energy consumed, expressed in horsepower (hp) and / or in thousands of British thermal units per hour (MBTU / h), corresponds to the indicated molar flow rate, expressed in pound moles per hour. The energy consumed, expressed in kilowatts (kW), corresponds to the indicated molar flow, expressed in kilogram moles per hour.
Описание известного уровня техникиDescription of the prior art
На фиг. 1 представлена блок-схема технологического способа, где показано устройство перерабатывающей установки, предназначенной для выделения компонентов С2+ из природного газа, реализованная на базе известных технических решений, в соответствии с патентом США № 5568737. По данной схеме моделирования способа, входящий газ поступает в установку при температуре 110°Р [43°С] и давлении 915 фунт/кв.дюйм абс. [6,307 кПа(а)] в виде потока 31. Если входящий газ содержит сернистые соединения в концентрации, нарушающей требования к составу рабочего потока, они удаляются из входящего газа с помощью соответствующей установки предварительной обработки (на схеме не показана). Кроме того, сырьевой поток обычно подвергается дегидрации с целью предотвращения образования гидрата (льда) на режимах криогенной обработки. В этих целях обычно применяется твердый адсорбент.In FIG. 1 is a flowchart of a process method that shows a device for a processing plant designed to separate C 2 + components from natural gas, implemented on the basis of well-known technical solutions, in accordance with US Patent No. 5568737. According to this method modeling scheme, the incoming gas enters installation at a temperature of 110 ° P [43 ° C] and a pressure of 915 psi abs. [6.307 kPa (a)] as stream 31. If the incoming gas contains sulfur compounds in a concentration that violates the requirements for the composition of the working stream, they are removed from the incoming gas using an appropriate pre-treatment unit (not shown in the diagram). In addition, the feed stream is usually subjected to dehydration in order to prevent the formation of hydrate (ice) in cryogenic treatment modes. A solid adsorbent is usually used for these purposes.
Сырьевой поток 31 разделяется на два потока 32 и 33. Поток 32 охлаждается до температуры -26°Р [-32°С] в теплообменнике 10 за счет теплового обмена с холодным потоком отгонного пара (41а); поток 33 охлаждается до температуры -32°Р [-25°С] в теплообменнике 11 за счет теплового обмена с жидким конденсатом ребойлера деметанизатора, имеющим температуру 41°Р [5°С] (поток 43) и с побочным жидким конденсатом ребойлера, имеющим температуру -49°Р [-45°С] (поток 42). Потоки 32а и 33а рекомбинируются и образуют поток 31а, который поступает в сепаратор 12 при температуре -28°Р [-33°С] и давлении 893 фунт/кв.дюйм абс. [6155 кПа(а)], где пар (поток 34) отделяется от жидкого конденсата (поток 35).The feed stream 31 is divided into two streams 32 and 33. The stream 32 is cooled to a temperature of -26 ° P [-32 ° C] in the heat exchanger 10 due to heat exchange with a cold stream of stripping steam (41a); stream 33 is cooled to a temperature of -32 ° P [-25 ° C] in the heat exchanger 11 due to heat exchange with liquid condensate of a demethanizer reboiler having a temperature of 41 ° P [5 ° C] (stream 43) and with a side liquid condensate of a reboiler a temperature of -49 ° P [-45 ° C] (stream 42). Streams 32a and 33a recombine and form a stream 31a, which enters the separator 12 at a temperature of -28 ° P [-33 ° C] and a pressure of 893 psi abs. [6155 kPa (a)], where the vapor (stream 34) is separated from the liquid condensate (stream 35).
Пар (поток 34) из сепаратора 12 разделяется на два потока - поток 36 и 39. Поток 36, содержащий около 27% общего объема паров, смешивается с концентратом в сепараторе (поток 35), а полученный поток 38 пропускается через теплообменник 13, где отбор тепла производится за счет взаимодействия с потоком холодного отгонного пара 41, где происходит охлаждение рабочего потока до полной его конденсации. Полученный конденсированный поток 38а при температуре -139°Р [-95°С], затем подвергается быстрому испарению через расширительный клапан 14 до рабочего давления (приблизительно 396 фунт/кв.дюйм абс. [2730 кПа(а)]) ректификационной колонны 18. В способе расширения часть потока испаряется, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. В технологическом способе, который проиллюстрирован на фиг. 1, расширенный поток 38Ь после расширительного клапана 14 достигает температуры -140°Р [-95°С] и подается в ректификационную колонну 18 в первой средней точкепитания колонны.The steam (stream 34) from the separator 12 is divided into two streams - stream 36 and 39. Stream 36, containing about 27% of the total volume of vapor, is mixed with the concentrate in the separator (stream 35), and the resulting stream 38 is passed through a heat exchanger 13, where the selection heat is produced due to interaction with the cold stripping steam stream 41, where the working stream is cooled until it is completely condensed. The resulting condensed stream 38a at a temperature of -139 ° P [-95 ° C], then undergoes rapid evaporation through expansion valve 14 to a working pressure (approximately 396 psi abs. [2730 kPa (a)]) of distillation column 18. In the expansion method, part of the stream is vaporized, as a result of which the main work stream is cooled. In the process method that is illustrated in FIG. 1, the expanded stream 38b after the expansion valve 14 reaches a temperature of -140 ° P [-95 ° C] and is supplied to the distillation column 18 at the first midpoint of the column feed.
- 3 024494- 3,024,494
Оставшиеся 73% объема пара из сепаратора 12 (поток 39) подаются в рабочий детандер 15, где энергия этой части сырья, находящейся под высоким давлением, превращается в механическую. В детандере 15 пар подвергается изоэнтропическому расширению до рабочего давления колонны, при этом расширенный поток 39а охлаждается до температуры приблизительно -95°Р [-71°С]. Типовые детандеры, представленные на рынке, позволяют выделить порядка 80-85% технологического сырья, теоретически доступного при идеальном изоэнтропическом расширении. Выделенная энергия часто применяется для приведения в движение центробежного компрессора (такого как элемент 16), который, к примеру, может применяться для повторного сжатия нагретого остаточного газа (поток 41Ъ). Частично конденсированный расширенный поток 39а затем в качестве сырья подается в ректификационную колонну 18 во второй средней ее точке.The remaining 73% of the volume of steam from the separator 12 (stream 39) is supplied to the working expander 15, where the energy of this part of the raw material, which is under high pressure, is converted into mechanical energy. In the expander 15, the vapor undergoes isentropic expansion to the working pressure of the column, while the expanded stream 39a is cooled to a temperature of approximately −95 ° P [−71 ° C]. Typical expanders on the market make it possible to isolate about 80-85% of technological raw materials, theoretically available with perfect isentropic expansion. The energy released is often used to drive a centrifugal compressor (such as element 16), which, for example, can be used to re-compress the heated residual gas (stream 41b). The partially condensed expanded stream 39a is then fed as feed to distillation column 18 at its second midpoint.
Повторно сжатый и охлажденный поток отгонного пара 41е разделяется на два потока. Одна часть, поток 46, представляет собой летучий остаточный газ. Вторая часть, рециркулированный поток 45, подается в теплообменник 10, где она охлаждается до температуры -26°Р [-32°С] за счет отбора тепла холодным потоком отгонного пара 41а. Охлажденный рециркулированный поток 45 затем подается в теплообменник 13, где он охлаждается до температуры -139°Р [-95°С] и практически полностью конденсируется за счет отбора тепла холодным потоком отгонного пара 41. Конденсированный поток 45Ъ затем расширяется с помощью соответственного устройства, например расширительного клапана 22, его давление снижается до рабочего давления деметанизатора, в результате чего основной рабочий поток охлаждается до -147°Р [-99°С]. Расширенный поток 45с затем подается в верхнюю часть ректификационной колонны 18 в качестве сырья. Парообразная часть потока 45с (если таковая присутствует) смешивается с парами, поднимающимися из верхней части ректификационной зоны колонны и образует поток отгонного пара 41, который выводится из верхней зоны колонны.The re-compressed and cooled stripping vapor stream 41e is divided into two streams. One part, stream 46, is volatile residual gas. The second part, the recycled stream 45, is fed to the heat exchanger 10, where it is cooled to a temperature of -26 ° P [-32 ° C] due to heat extraction by the cold stream of distillation steam 41a. The cooled recirculated stream 45 is then fed to a heat exchanger 13, where it is cooled to a temperature of -139 ° P [-95 ° C] and is almost completely condensed by heat extraction by a cold stream of stripping steam 41. The condensed stream 45b is then expanded using an appropriate device, for example expansion valve 22, its pressure decreases to the operating pressure of the demethanizer, as a result of which the main working stream is cooled to -147 ° P [-99 ° C]. The expanded stream 45c is then fed to the top of the distillation column 18 as raw material. The vaporous portion of the stream 45c (if present) is mixed with vapors rising from the top of the distillation zone of the column and forms a stream of stripping steam 41, which is discharged from the upper zone of the column.
Деметанизатор в колонне 18 представляет собой обычную ректификационную колонну, в которой установлено несколько лотков с интервалами между ними, одной или более насадок, либо комбинация лотков и насадок. Как часто бывает в случае с установками переработки природного газа, ректификационная колонная может состоять из двух секций. Верхняя секция 18а представляет собой сепаратор, где подаваемое сверху сырье, содержащее пар, разделяется соответственно на пар и жидкую составляющую, и где пар, поступающий из нижней секции ректификации или деметанизации 18Ъ смешивается с паром, отделенным от подаваемого сверху сырья, в результате чего образуется холодный шлемовый пар деметанизатора (поток 41), который отводится из верха колонны при температуре -144°Р [-98°С]. Нижняя секция, секция деметанизации 18Ъ содержит лотки и/или насадки и обеспечивает необходимый контакт между конденсатом, стекающим вниз и парами, поднимающимися вверх. В секции деметанизации 18Ъ также установлены ребойлеры (такие как ребойлер и боковой ребойлер, описанные ранее), где производится нагрев и испарение конденсата, стекающего в нижнюю часть колонны, чтобы образовывать отбензиненный пар, поднимающийся вверх колонны для отгонки жидкого продукта, потока 44, метана и более легких компонентов.The demethanizer in column 18 is a conventional distillation column in which several trays are installed at intervals between them, one or more nozzles, or a combination of trays and nozzles. As is often the case with natural gas processing plants, a distillation column may consist of two sections. The upper section 18a is a separator where the top-fed feed containing steam is separated into steam and the liquid component, respectively, and where the steam coming from the bottom rectification or demethanization section 18b is mixed with steam separated from the top-fed feed, resulting in a cold helmet steam demethanizer (stream 41), which is discharged from the top of the column at a temperature of -144 ° P [-98 ° C]. The lower section, the demethanization section 183 contains trays and / or nozzles and provides the necessary contact between the condensate flowing down and the vapor rising up. Reboilers (such as the reboiler and side reboiler described earlier) are also installed in the demethanization section 18b, where the condensate flowing into the bottom of the column is heated and evaporated to form a stripped vapor rising up the column to distill off the liquid product, stream 44, methane and lighter components.
Поток жидкого продукта 44 покидает нижнюю часть колонны при температуре 64°Р [18°С], на основе типовых требований к соотношению метана и этана, равному 0,010:1, исходя из массы кубового продукта. Поток шлемового пара 41 из деметанизатора движется навстречу поступающему сырьевому газу и рециркулированному потоку в теплообменнике 13, где он нагревается до -40°Р [-40°С] (поток 41а), а также в теплообменнике 10, где он нагревается до 104°Р [40°С] (поток 41Ъ). Затем поток отгонного пара подвергается вторичному сжатию в два этапа. Первый этап - это компрессор 16, который приводится в движение детандером 15. Второй этап - это компрессор 20, который приводится в движение от дополнительного источника энергии; здесь остаточный газ (поток 416) сжимается до давления в трубопроводе сбыта. После охлаждения до 110°Р [43°С] в выпускном охладителе 21, поток 41е разделяется на остаточный газ (поток 46) и рециркулированный поток 45, как описано ранее. Поток остаточного газа 46 поступает в трубопровод сбыта под давлением 915 фунт/кв.дюйм абс. [6307 кПа(а)], которое является достаточным для соответствия требованиям по давлению в трубопроводе (обычно это входное давление).The liquid product stream 44 leaves the bottom of the column at a temperature of 64 ° P [18 ° C], based on typical requirements for a methane / ethane ratio of 0.010: 1, based on the weight of the bottoms product. The helmet steam stream 41 from the demethanizer moves towards the incoming raw gas and recycled stream in the heat exchanger 13, where it is heated to -40 ° P [-40 ° C] (stream 41a), as well as in the heat exchanger 10, where it is heated to 104 ° P [40 ° C] (stream 41b). Then, the stripping steam stream is subjected to secondary compression in two stages. The first stage is the compressor 16, which is driven by the expander 15. The second stage is the compressor 20, which is driven by an additional energy source; here the residual gas (stream 416) is compressed to pressure in the distribution pipeline. After cooling to 110 ° P [43 ° C] in the exhaust cooler 21, stream 41e is separated into residual gas (stream 46) and recycled stream 45, as described previously. Residual gas stream 46 enters the sales pipeline at a pressure of 915 psi. [6307 kPa (a)], which is sufficient to meet the pressure requirements in the pipeline (usually this is the inlet pressure).
Краткие данные по расходу и энергопотреблению для техспособа, показанного на фиг. 1, приводятся в следующей таблице:Brief data on consumption and energy consumption for the technical method shown in FIG. 1 are given in the following table:
- 4 024494- 4,024,494
Таблица 1Table 1
Выделенные компоненты*Selected Components *
Мощность.Power.
Сжатие остаточного газа: 6,149 л.с. [ 10,109 кВт].Residual gas compression: 6.149 hp [10.109 kW].
*(На основе неокругленных значений расхода).* (Based on non-rounded flow rates).
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
На фиг. 2 приводится блок-схема техспособа в соответствии с настоящим изобретением. Состав и характеристики сырьевого газа, принятые во внимание в способе, изображенном на фиг. 2, аналогичны таким же показателям, как и на фиг. 1. Соответственно, способ, изображенный на фиг. 2, можно сравнить с способом на фиг. 1, с целью наглядной демонстрации преимуществ настоящего изобретения.In FIG. 2 is a flowchart of a technical method in accordance with the present invention. The composition and characteristics of the feed gas taken into account in the method shown in FIG. 2 are similar to those of FIG. 1. Accordingly, the method depicted in FIG. 2 can be compared with the method in FIG. 1, in order to clearly demonstrate the advantages of the present invention.
При моделировании способа по схеме, показанной на фиг. 2, входящий газ поступает в установку в виде потока 31, который делится еще на два потока: поток 32 и поток 33 с помощью первого разделительного устройства. Первый поток, поток 32, поступает в теплообменное устройство в верхней части охладительной секции сырья 118а, которая расположена внутри перерабатывающей установки 118. В качестве теплообменного устройства может применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Теплообменное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 32, протекающем по одному ходу теплообменника, и потоком отгонного пара, поднимающимся из секции сепаратора 118Ь, расположенной внутри перерабатывающей установки 118, который нагревается в теплообменнике нижней части секции охлаждения сырья 118а. Поток 32 охлаждается, при этом продолжается этом нагрев потока отгонного пара, и поток 32а покидает теплообменное устройство, имея температуру -25°Р [-32°С].When modeling the method according to the circuit shown in FIG. 2, the incoming gas enters the installation in the form of stream 31, which is divided into two streams: stream 32 and stream 33 using the first separation device. The first stream, stream 32, enters the heat exchanger at the top of the cooling section of the feedstock 118a, which is located inside the processing unit 118. As a heat exchanger, a fin heat exchanger, a plate heat exchanger, a brazed aluminum heat exchanger, or another type of heat exchanger can be used, including including multi-pass and / or multi-function heat exchangers. The heat exchanger is designed to provide heat exchange between the stream 32 flowing along one course of the heat exchanger and the stripping steam rising from the separator section 118b located inside the processing unit 118, which is heated in the heat exchanger of the lower part of the raw material cooling section 118a. The stream 32 is cooled, while the heating of the stripping steam stream continues, and the stream 32a leaves the heat exchanger at a temperature of −25 ° P [−32 ° C].
Вторая часть потока, поток 33, поступает в устройство тепломассообмена в секции деметанизации 118е, которая находится внутри перерабатывающей установки 118. В качестве устройства тепломассообмена может применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Устройство тепломассообмена предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 33, протекающим по одному ходу устройства тепломассообмена, и потоком отгонного конденсата, направленного вниз из секции адсорбции 1184. которая находится внутри перерабатывающей установки 118; таким образом, поток 33 охлаждается, нагревая поток отгонного конденсата, на выходе с устройства тепломассообмена температура охлажденного потока 33а составляет -47°Р [-44°С]. По мере нагрева потока отгонного конденсата часть его испаряется и образует отбензиненные пары, которые поднимаются вверх, пока оставшийся жидкий конденсат продолжает сте- 5 024494 кать вниз через устройство тепломассообмена. Устройство тепломассообмена обеспечивает непрерывный контакт отбензиненных паров и потоком отгонного конденсата, тем самым поддерживая массообмен между парообразной и жидкой фазами и освобождая поток жидкого продукта 44 от метана и более легких компонентов.The second part of the stream, stream 33, enters the heat and mass transfer device in the demethanization section 118e, which is located inside the processing unit 118. As a heat and mass transfer device, a fin heat exchanger, a plate heat exchanger, a brazed aluminum heat exchanger, or another type of heat exchanger, including multi-pass ones, can be used and / or multifunctional heat exchangers. The heat and mass transfer device is designed to provide heat exchange between the stream 33 flowing along one stroke of the heat and mass transfer device and the stripping condensate stream directed downward from the adsorption section 1184. which is located inside the processing unit 118; thus, the stream 33 is cooled by heating the distillate condensate stream, at the outlet of the heat and mass transfer device, the temperature of the cooled stream 33a is -47 ° P [-44 ° C]. As the flow of the stripping condensate is heated, part of it evaporates and forms stripped vapors, which rise upward while the remaining liquid condensate continues to run downward through the heat and mass transfer device. The heat and mass transfer device provides continuous contact between the stripped vapors and the distillate condensate stream, thereby maintaining mass transfer between the vapor and liquid phases and freeing the liquid product stream 44 from methane and lighter components.
Потоки 32а и 33а рекомбинируются в смешивающем устройстве и образуют поток 31а, который поступает в секцию сепарации 1181, находящуюся внутри перерабатывающей установки 118, при температуре -32°Р [-36°С] и давлении 900 фунт/кв.дюйм абс. [6203 кПа(а)], где пар (поток 34) отделяется от жидкого конденсата (поток 35). Секция сепарации 118Г отделена от секции деметанизации 118е внутренней перегородкой или другими средствами, с тем чтобы обеспечить возможность работы двух этих секций внутри перерабатывающей установки 118 при разных давлениях.The streams 32a and 33a recombine in a mixing device and form a stream 31a, which enters the separation section 1181, located inside the processing unit 118, at a temperature of -32 ° P [-36 ° C] and a pressure of 900 psi abs. [6203 kPa (a)], where the vapor (stream 34) is separated from the liquid condensate (stream 35). The separation section 118G is separated from the demethanization section 118e by an internal partition or other means so as to enable the two sections to operate inside processing unit 118 at different pressures.
Пар (поток 34) из секции сепарации 118Г разделяется на два потока: поток 36 и поток 39 с помощью второго разделительного устройства. Поток 36, содержащий около 27% пара от общего его объема, смешивается с отделенным в сепараторе конденсатом (поток 35, через поток 37) в дополнительном смешивающем устройстве, и полученный поток 38 направляется в теплообменное устройство, расположенное в нижней части секции охлаждения сырья 118а внутри перерабатывающей установки 118. В качестве теплообменного устройства может также применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Теплообменное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 38, протекающим через один ход теплообменного устройства, и потоком отгонного пара, поднимающимся из секции сепарации 118Ь, так что поток 38 охлаждается до полной конденсации, при этом нагревая поток отгонного пара.The steam (stream 34) from the separation section 118G is divided into two streams: stream 36 and stream 39 using a second separation device. Stream 36, containing about 27% of the total steam, is mixed with condensate separated in the separator (stream 35, through stream 37) in an additional mixing device, and the resulting stream 38 is sent to a heat exchanger located at the bottom of the cooling section of the feedstock 118a inside processing plant 118. A heat exchanger made of finned tubes, a plate heat exchanger, a brazed aluminum heat exchanger, or another type of heat exchanger, including a heat exchanger, can also be used as a heat exchanger. multi-pass and / or multi-function heat exchangers. The heat exchanger is designed to provide heat exchange between the stream 38 flowing through one stroke of the heat exchanger and the stripping steam rising from the separation section 118b, so that the stream 38 is cooled to complete condensation, while heating the stripping steam.
Полученный конденсированный поток 38а при температуре -138°Р [-95°С], затем подвергается быстрому испарению через расширительный клапан (первое расширительное устройство) 14 до рабочего давления (приблизительно 400 фунт/кв.дюйм [2758 кПа(а)]) ректификационной секции 118с (устройства абсорбции) и секции абсорбции 1186 (еще одно устройство абсорбции), расположенной внутри перерабатывающей установки 118. В способе расширения часть потока может испаряться, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. В технологическом способе, который проиллюстрирован на фиг. 2, расширенный поток 38Ь после расширительного клапана 14 достигает температуры -139°Р [-95°С] и подается в перерабатывающую установку 118 между секцией ректификации 118с и секцией абсорбции 1186. Конденсат в потоке 38Ь смешивается с конденсатом, поступающим из секции ректификации 118с, и весь конденсат направляется в секцию абсорбции 1186, при этом пар смешивается с парами, поступающими из секции абсорбции 1186, а полученный парообразный поток направляется в секцию ректификации 118с.The resulting condensed stream 38a at a temperature of -138 ° P [-95 ° C], then undergoes rapid evaporation through an expansion valve (first expansion device) 14 to a working pressure (approximately 400 psi [2758 kPa (a)]) sections 118c (absorption devices) and absorption sections 1186 (another absorption device) located inside the processing unit 118. In the expansion method, part of the stream can evaporate, as a result of which the main work stream is cooled. In the process method that is illustrated in FIG. 2, the expanded stream 38b after the expansion valve 14 reaches a temperature of −139 ° P [-95 ° C] and is supplied to the processing unit 118 between the distillation section 118c and the absorption section 1186. The condensate in stream 38b is mixed with condensate from the rectification section 118c, and all the condensate is sent to the absorption section 1186, while the vapor is mixed with the vapors coming from the absorption section 1186, and the resulting vaporous stream is sent to the rectification section 118c.
Оставшиеся 73% объема пара из секции сепарации 118Г (поток 39) подаются в рабочий детандер (второе расширительное устройство) 15, где энергия этой части сырья, находящейся под высоким давлением, превращается в механическую. В детандере 15 пар подвергается изоэнтропическому расширению до рабочего давления секции абсорбции 1186, при этом расширенный поток 39а охлаждается до температуры приблизительно -99°Р [-73°С]. Частично конденсированный расширенный поток 39а затем в качестве сырья подается в нижнюю часть секции абсорбции 1186 внутри перерабатывающей установки 118.The remaining 73% of the volume of steam from the separation section 118G (stream 39) is fed to a working expander (second expansion device) 15, where the energy of this part of the feed, which is under high pressure, is converted into mechanical energy. In the expander 15, the vapor undergoes isentropic expansion to the operating pressure of the absorption section 1186, while the expanded stream 39a is cooled to a temperature of about -99 ° P [-73 ° C]. The partially condensed expanded stream 39a is then fed as feed to the bottom of the absorption section 1186 inside the processing unit 118.
Повторно сжатый и охлажденный поток отгонного пара 41с разделяется на два потока с помощью третьего разделительного устройства. Одна часть, поток 46, представляет собой летучий остаточный газ. Вторая часть, рециркуляционный поток 45, поступает в теплообменное устройство в охладительной секции сырья 118а, которая расположена внутри перерабатывающей установки 118. В качестве теплообменного устройства может также применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Теплообменное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 45, протекающим через один ход теплообменного устройства, и потоком отгонного пара, поднимающимся из секции сепарации 118Ь, так что поток 45 охлаждается до полной конденсации, при этом нагревая поток отгонного пара.The re-compressed and cooled stripping vapor stream 41c is split into two streams using a third separation device. One part, stream 46, is volatile residual gas. The second part, the recycle stream 45, enters the heat exchanger in the cooling section of the raw material 118a, which is located inside the processing unit 118. As a heat exchanger, a fin heat exchanger, a plate heat exchanger, a brazed aluminum heat exchanger, or another type of heat exchanger, can be used, including including multi-pass and / or multi-function heat exchangers. The heat exchanger is designed to provide heat exchange between the stream 45 flowing through one stroke of the heat exchanger and the stripping steam rising from the separation section 118b, so that the stream 45 is cooled to complete condensation, while heating the stripping steam.
Конденсированный рециркуляционный поток 45а покидает теплообменник в секции охлаждения сырья 118а, имея температуру -138°Р [-95°С] и подвергается быстрому испарению через расширительный клапан (третье расширительное устройство) 22 до рабочего давления ректификационной секции 118с, расположенной внутри перерабатывающей установки 118. В способе расширения часть потока испаряется, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. В технологическом способе, который проиллюстрирован на фиг. 2, расширенный поток 45Ь после расширительного клапана 22 достигает температуры -146°Р [-99°С] и подается в секцию сепарации 118Ь внутри перерабатывающей установки 118. Отделенный здесь жидкий конденсат направляется в ректификационную секцию 118с, а оставшиеся пары смешиваются с парами, поднимающимися от ректификационной секции 118с и образуют поток отгонного пара, который нагревается в секции охлаждения 118а.The condensed recycle stream 45a leaves the heat exchanger in the cooling section of the feedstock 118a, having a temperature of -138 ° P [-95 ° C] and undergoes rapid evaporation through the expansion valve (third expansion device) 22 to the working pressure of the distillation section 118c located inside the processing unit 118. In the expansion method, part of the stream is vaporized, as a result of which the main work stream is cooled. In the process method that is illustrated in FIG. 2, the expanded stream 45b after the expansion valve 22 reaches a temperature of -146 ° P [-99 ° C] and is supplied to the separation section 118b inside the processing unit 118. The liquid condensate separated here is sent to the distillation section 118c, and the remaining vapors are mixed with vapors rising from the distillation section 118c and form a stream of stripping steam, which is heated in the cooling section 118a.
В ректификационной секции 118с и в секции абсорбции 1186 установлены абсорбирующие устройства (первое и второе устройства абсорбции), которые состоят из нескольких лотков с зазорами между ними, одной или нескольких насадок, либо комбинации лотков и насадок. Лотки и/или насадки в ректи- 6 024494 фикационной секции 118с и в секции абсорбции 1186 обеспечивает необходимый контакт между парами, поднимающимися вверх, и холодным конденсатом, стекающим вниз. Жидкая составляющая расширенного потока 39а смешивается с жидким конденсатом, стекающим вниз из секции абсорбции 1186, и смешанный конденсат принимается устройством сбора конденсата, расположенном в перерабатывающей установке для обеспечения прохождения жидкости вниз в секцию деметанизации 118е. Отбензиненные пары, поднимающиеся из секции деметанизации 118е, смешиваются с парами от расширенного потока 39а и далее поднимаются в секцию абсорбции 1186, где они контактируют с холодным конденсатом, стекающим вниз, для конденсации и абсорбции основного объема компонентов С2, компонентов С3 и более тяжелых компонентов, содержащихся в этих парах. Пары, поднимающиеся из секции абсорбции 1186, смешиваются с парами от расширенного потока 38Ь и далее поднимаются в ректификационную секцию 118с, где они контактируют с холодной частью расширенного потока 45Ь, стекающей вниз, для конденсации и абсорбции основного объема компонентов С2, С3 и более тяжелых компонентов, содержащихся в этих парах. Жидкая составляющая расширенного потока 38Ь смешивается с жидким конденсатом, стекающим вниз из ректификационной секции 118с, и смешанный конденсат продолжает стекать в секцию абсорбции 1186.Absorption devices (first and second absorption devices) are installed in the distillation section 118c and in the absorption section 1186, which consist of several trays with gaps between them, one or more nozzles, or a combination of trays and nozzles. The trays and / or nozzles in the distillation section 624494 of the separation section 118c and in the absorption section 1186 provide the necessary contact between the vapor rising up and the cold condensate flowing down. The liquid component of the expanded stream 39a is mixed with liquid condensate flowing down from the absorption section 1186, and the mixed condensate is received by a condensate collection device located in the processing unit to allow liquid to pass down to the demethanization section 118e. The topped vapors rising from the demethanization section 118e are mixed with the vapors from the expanded stream 39a and then rise to the absorption section 1186, where they come in contact with the cold condensate flowing down to condense and absorb the bulk of the components C 2 , components C 3 and heavier components contained in these pairs. Vapors rising from the absorption section 1186 are mixed with the vapors from the expanded stream 38b and then rise to the distillation section 118c, where they come in contact with the cold part of the expanded stream 45b flowing down to condense and absorb the main volume of components C 2 , C 3 and more heavy components contained in these vapors. The liquid component of the expanded stream 38b is mixed with liquid condensate flowing down from the distillation section 118c, and the mixed condensate continues to flow into the absorption section 1186.
Отгонный конденсат, стекающий вниз из устройства тепломассообмена в секции деметанизации 118е внутри перерабатывающей установки 118, освобождается от метана и более легких компонентов. Полученный жидкий продукт (поток 44) удаляется из нижней части секции деметанизации 118е и покидает перерабатывающую установку 118 при температуре 65°Р [18°С]. Поток отгонного пара, поднимающийся из секции сепарации 118Ь принимается паросборным устройством, расположенном в перерабатывающей установке, и затем подогревается в секции охлаждения сырья 118а, при этом обеспечивая охлаждение потоков 32, 38 и 45, как описано ранее, а полученный поток остаточного газа 41 покидает перерабатывающую установку 118 при температуре 105°Р [40°С]. Затем поток отгонного пара подвергается повторному сжатию в два этапа: в компрессоре 16, который приводится в действие детандером 15, и в компрессоре 20, который приводится в действие дополнительным источником энергии. После того, как поток 41Ь охладится до 110°Р [43°С] в выпускном охладителе (устройстве охлаждения)21 и образуется поток 41с, рециркуляционный поток 45 отводится из установки как описано ранее, образуя поток остаточного газа 46, который затем поступает в трубопровод сбыта под давлением 915 фунт/кв.дюйм абс. [6307 кПа(а)].The distillation condensate flowing down from the heat and mass transfer device in the demethanization section 118e inside the processing unit 118 is freed from methane and lighter components. The obtained liquid product (stream 44) is removed from the lower part of the demethanization section 118e and leaves the processing unit 118 at a temperature of 65 ° P [18 ° C]. The steam stream rising from the separation section 118b is received by a steam collection device located in the processing unit, and then heated in the cooling section of the feedstock 118a, while cooling the streams 32, 38 and 45 as previously described, and the resulting residual gas stream 41 leaves the processing unit installation 118 at a temperature of 105 ° P [40 ° C]. Then, the stripping steam stream is re-compressed in two stages: in the compressor 16, which is driven by the expander 15, and in the compressor 20, which is driven by an additional energy source. After stream 41b is cooled to 110 ° P [43 ° C] in the outlet cooler (cooling device) 21 and stream 41c is formed, the recycle stream 45 is diverted from the installation as described previously, forming a stream of residual gas 46, which then enters the pipeline pressure marketing 915 psi abs. [6307 kPa (a)].
Краткие данные по расходу и энергопотреблению для техспособа, показанного на фиг. 2, приводятся в следующей таблице:Brief data on consumption and energy consumption for the technical method shown in FIG. 2 are given in the following table:
Таблица 2table 2
- 7 024494- 7,024,494
Выделенные компоненты*Selected Components *
Мощность.Power.
Сжатие остаточного газа: 5,787 л.с. [ 9,514 кВт].Residual gas compression: 5.787 hp [9.514 kW].
*(На основе неокругленных значений расхода).* (Based on non-rounded flow rates).
Сравнение табл. 1 и 2 показывает, что настоящее изобретение позволяет обеспечить практически такой же уровень извлечения продукта, что и известные технические решения. Однако, дальнейшее сравнение показателей в табл. 1 и 2 показывает, что тот же объем готового продукта был получен при гораздо меньших энергозатратах, чем в установке, собранной с применением известных технических решений. Что касается эффективности извлечения продукта (которая определяется количеством этана, извлеченного на единицу мощности), настоящее изобретение более чем на 6% экономичнее способа с применением известных технических решений, показанного на фиг. 1.Comparison of the table. 1 and 2 shows that the present invention allows to provide almost the same level of product recovery as the known technical solutions. However, further comparison of the indicators in the table. 1 and 2 shows that the same volume of the finished product was obtained at much lower energy consumption than in the installation, assembled using known technical solutions. Regarding the efficiency of product recovery (which is determined by the amount of ethane recovered per unit capacity), the present invention is more than 6% more economical than the method using known technical solutions shown in FIG. one.
Повышение эффективности извлечения продукта, обеспечиваемое настоящим изобретением по сравнению со способом на базе известных технических решений (фиг. 1) в основном связано с двумя факторами. Во-первых, компактная компоновка теплообменных устройств в секции охлаждения сырья 118а и устройств тепломассообмена в секции деметанизации 118е перерабатывающей установки 118 исключает перепад давления, происходящий вследствие наличия соединительных трубопроводов в обычной перерабатывающей установке. Как результат, в установке, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, та часть сырьевого газа, которая поступает в детандер 15, находится под более высоким давлением, чем газ в установке, собранной с применением уже известных технических решений; это позволяет детандеру 15 в схеме настоящего изобретения производить такое же количество энергии при более высоком выходном давлении, сколько производит детандер 15 в схеме с применением уже известных технических решений, но при более низком выходном давлении. А следовательно, ректификационная секция 118с и секция абсорбции 1186 в перерабатывающей установке 118 настоящего изобретения может работать под более высоким давлением, чем ректификационная колонна 18 в схеме с применением уже известных технических решений, при этом уровень извлечения продукта остается одинаковым. Результатом повышения рабочего давления и снижения перепада давления благодаря упразднению соединительных трубопроводов, становится то, что отгонный пар поступает в компрессор 20 под значительно более высоким давлением, снижая таким образом количество энергии, необходимой для доведения давления остаточного газа до уровня давления в трубопроводе.The increase in product extraction efficiency provided by the present invention compared to a method based on known technical solutions (Fig. 1) is mainly associated with two factors. Firstly, the compact arrangement of the heat exchangers in the cooling section of the feedstock 118a and the heat and mass transfer devices in the demethanization section 118e of the processing unit 118 eliminates the pressure drop that occurs due to the presence of connecting pipes in a conventional processing unit. As a result, in the installation made in accordance with the present invention, that part of the feed gas that enters the expander 15 is at a higher pressure than the gas in the installation assembled using already known technical solutions; this allows the expander 15 in the circuit of the present invention to produce the same amount of energy at a higher output pressure than the expander 15 produces in the circuit using already known technical solutions, but at a lower output pressure. Therefore, the distillation section 118c and the absorption section 1186 in the processing unit 118 of the present invention can operate at a higher pressure than the distillation column 18 in the circuit using already known technical solutions, while the level of product recovery remains the same. The result of increasing the working pressure and reducing the pressure drop due to the elimination of the connecting pipelines is that the stripping steam enters the compressor 20 at a significantly higher pressure, thereby reducing the amount of energy needed to bring the residual gas pressure to the pressure level in the pipeline.
Во-вторых, применение устройства тепломассообмена в секции деметанизации 118е для одновременного нагрева отгонного конденсата, покидающего секцию абсорбции 1186, при этом полученный пар имеет возможность контактировать с конденсатом и освобождать из него летучие компоненты, что более эффективно по сравнению с применением обычной ректификационной колонны с внешними ребойлерами. Летучие компоненты освобождаются из жидкого конденсата постоянно, тем самым их концентрация в отбензиненных парах снижается гораздо быстрее, что повышает эффективность отгонки легких фракций для настоящего изобретения.Secondly, the use of heat and mass transfer device in the demethanization section 118e for simultaneous heating of the distillation condensate leaving the absorption section 1186, while the resulting steam has the ability to contact with the condensate and release volatile components from it, which is more efficient than using a conventional distillation column with external reboilers. Volatile components are constantly released from the liquid condensate, thereby their concentration in stripped vapors decreases much faster, which increases the efficiency of distillation of light fractions for the present invention.
Помимо повышения эффективности переработки, настоящее изобретение, по сравнению с установками текущего уровня техники, имеет еще два преимущества. Во-первых, компактная конструкция перерабатывающей установки 118 настоящего изобретения заменяет пять отдельных единиц оборудования, применяющихся в традиционной схеме (теплообменники 10,11 и 13; сепаратор 12; ректификационная колонна 18 на фиг. 1) одной единицей (перерабатывающей установкой 118 на фиг. 2). При этом уменьшается площадь, необходимая для размещения установки, а также упраздняются соединительные трубопроводы, что ведет к снижению капитальных затрат на перерабатывающую установку, построенную по схеме настоящего изобретения, по сравнению с установкой, построенной с применением уже известных технических решений. Во-вторых, исключение из конструкции соединительных трубопроводов означает, что перерабатывающая установка, построенная по схеме настоящего изобретения, имеет гораздо меньше фланцевых соединений по сравнению с установкой, построенной с применением уже известных технических решений, что снижает количество потенциальных мест появления течей в такой установке. Углеводороды представляют собой летучие органические соединения (УОС), некоторые из которых классифицируются как газы, вызывающие парниковый эффект, а некоторые могут создавать предпосылки для образования дыр в озоновом слое; это означает, что настоящее изобретение снижает возможность выбросов, загрязняющих атмосферу.In addition to increasing the efficiency of processing, the present invention, in comparison with the installations of the current level of technology, has two more advantages. Firstly, the compact design of the processing unit 118 of the present invention replaces five separate pieces of equipment used in the traditional scheme (heat exchangers 10.11 and 13; separator 12; distillation column 18 in FIG. 1) with one unit (processing unit 118 in FIG. 2 ) At the same time, the area required to accommodate the installation is reduced, and the connecting pipelines are eliminated, which leads to lower capital costs for the processing plant, built according to the scheme of the present invention, in comparison with a plant built using already known technical solutions. Secondly, the exclusion from the design of the connecting pipelines means that the processing plant, constructed according to the scheme of the present invention, has much less flange connections compared to the plant constructed using the well-known technical solutions, which reduces the number of potential leaks in such a plant. Hydrocarbons are volatile organic compounds (VOCs), some of which are classified as greenhouse gases, and some can create holes in the ozone layer; this means that the present invention reduces the possibility of emissions that pollute the atmosphere.
Другие варианты воплощенияOther embodiments
В некоторых случаях может возникнуть необходимость удалить секцию охлаждения сырья 118а из перерабатывающей установки 118 и применить для охлаждения сырья внешнее теплообменное устройство 10, например теплообменник 10, как показано на фиг. 10-17. Такая компоновочная схема позволяетIn some cases, it may be necessary to remove the cooling section of the feedstock 118a from the processing unit 118 and use an external heat exchanger 10, for example a heat exchanger 10, as shown in FIG. 10-17. This layout allows
- 8 024494 уменьшить габариты перерабатывающей установки 118, что поможет уменьшить общую стоимость установки и/или сократить график монтажа (в некоторых случаях). Следует отметить, что во всех случаях теплообменник 10 представляет собой либо несколько отдельных теплообменников, либо один многоходовой теплообменник, возможна также комбинация обоих вариантов. Каждый такой теплообменник может представлять собой теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовой и/или многофункциональный теплообменник.- 8 024494 reduce the dimensions of the processing unit 118, which will help reduce the total cost of the installation and / or reduce the installation schedule (in some cases). It should be noted that in all cases the heat exchanger 10 is either several separate heat exchangers or one multi-pass heat exchanger, a combination of both options is also possible. Each such heat exchanger can be a finned tube heat exchanger, a plate heat exchanger, a brazed aluminum heat exchanger, or another type of heat exchanger, including a multi-pass and / or multi-function heat exchanger.
В некоторых случаях может возникнуть необходимость подачи потока жидкого конденсата 35 непосредственно в нижнюю часть секции абсорбции 1186 через поток 40, как показано на фиг. 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 и 16. В этом случае применяется соответствующее расширительное устройство (например, расширительный клапан (четвертое расширительное устройство) 17), где конденсат расширяется до рабочего давления секции абсорбции 1186, а полученный расширенный поток конденсата 40а в качестве сырья подается в нижнюю часть секции абсорбции 1186 (как показано пунктирными линиями). В некоторых случаях может возникнуть необходимость смешать часть потока конденсата 35 (поток 37) с паром в потоке 36 (фиг. 2, 6, 10 и 14) либо с охлажденным вторым потоком 33а (фиг. 4, 8, 12 и 16) для образования смешанного потока 38 и направления оставшейся части потока конденсата 35 в нижнюю часть секции абсорбции 1186 в потоках 40/40а. В некоторых случаях может возникнуть необходимость смешать расширенный конденсатный поток 40а с расширенным потоком 39а (фиг. 2,6, 10 и 14) или с расширенным потоком 34а (фиг. 4, 8, 12 и 16), после чего подать смешанный поток в нижнюю часть секции абсорбции 1186 в качестве сырья.In some cases, it may be necessary to supply the liquid condensate stream 35 directly to the bottom of the absorption section 1186 through stream 40, as shown in FIG. 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 and 16. In this case, an appropriate expansion device is used (for example, an expansion valve (fourth expansion device) 17), where the condensate expands to the operating pressure of the absorption section 1186, and the resulting expanded flow condensate 40a is supplied as a feed to the bottom of the absorption section 1186 (as shown by dashed lines). In some cases, it may be necessary to mix part of the condensate stream 35 (stream 37) with steam in stream 36 (Fig. 2, 6, 10 and 14) or with a cooled second stream 33a (Fig. 4, 8, 12 and 16) to form mixed stream 38 and directing the remaining portion of the condensate stream 35 to the lower portion of the absorption section 1186 in streams 40 / 40a. In some cases, it may be necessary to mix the expanded condensate stream 40a with the expanded stream 39a (Figs. 2,6, 10 and 14) or with the expanded stream 34a (Figs. 4, 8, 12 and 16), and then apply the mixed stream to the bottom part of the absorption section 1186 as raw material.
Если остаточный газ обогащен, то количество конденсата, отделенного в поток 35, может оказаться достаточным для того, чтобы разместить дополнительную зону массообмена в секции деметанизации 118е, между расширенным потоком 39а и расширенным конденсатным потоком 40а, как показано на фиг. 3, 7, 11 и 15, либо между расширенным потоком 34а и расширенным конденсатным потоком 40а, как показано на фиг. 5, 9, 13 и 17. В этом случае устройства тепломассообмена в секции деметанизации 118е можно установить в верхней и нижней частях, так чтобы расширенный конденсатный поток 40а можно было подавать между ними. Пунктирные линии показывают, что в некоторых случаях может возникнуть необходимость смешать часть конденсатного потока 35 (поток 37) с паром в потоке 36 (фиг. 3, 7, 11 и 15), либо со второй охлажденной частью потока 33а (фиг. 5, 9, 13 и 17), чтобы образовать смешанный поток 38, в то время как оставшаяся часть конденсатного потока 35 (поток 40) расширяется до более низкого давления и подается между верхней и нижней частями устройства тепломассообмена в секции деметанизации 118е в качестве потока 40а.If the residual gas is enriched, then the amount of condensate separated in stream 35 may be sufficient to accommodate an additional mass transfer zone in the demethanization section 118e between the expanded stream 39a and the expanded condensate stream 40a, as shown in FIG. 3, 7, 11 and 15, or between the expanded stream 34a and the expanded condensate stream 40a, as shown in FIG. 5, 9, 13 and 17. In this case, heat and mass transfer devices in the demethanization section 118e can be installed in the upper and lower parts so that the expanded condensate stream 40a can be supplied between them. The dashed lines indicate that in some cases it may be necessary to mix part of the condensate stream 35 (stream 37) with steam in stream 36 (FIGS. 3, 7, 11 and 15), or with a second cooled portion of stream 33a (FIG. 5, 9 , 13 and 17) to form a mixed stream 38, while the remaining part of the condensate stream 35 (stream 40) expands to a lower pressure and is supplied between the upper and lower parts of the heat and mass transfer device in the demethanization section 118e as stream 40a.
В некоторых случаях может возникнуть необходимость не смешивать охлажденные первую и вторую части (потоки 32а и 33а), как показано на фиг. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 и 17. В этом случае охлажденная первая часть 32а направляется в секцию сепарации 118Г в перерабатывающей установке 118 (фиг. 4, 5, 12 и 13), либо в сепаратор 12 (фиг. 8, 9, 16 и 17), где пар (поток 34) отделяется от жидкого конденсата (поток 35). Поток пара 34 поступает в детандер 15, где подвергается изоэнтропическому расширению до рабочего давления секции абсорбции 1186, после чего расширенный поток 34а в качестве сырья подается в нижнюю часть секции абсорбции 1186, расположенной внутри перерабатывающей установки 118. Охлажденная вторая часть потока 33а смешивается с отделенным в сепараторе конденсатом (поток 35, через поток 37), и смешанный поток 38 направляется в устройство теплообмена в нижней части секции охлаждения сырья 118а в перерабатывающей установке 118 (или в теплообменник 10, являющийся самостоятельной единицей по отношению к установке 118), где охлаждается до полной конденсации. Конденсированный поток 38а затем подвергается быстрому испарению через расширительный клапан 14 до рабочего давления ректификационной секции 118с и секции абсорбции 1186, после чего расширенный поток 38Ь подается в перерабатывающую установку 118 в зону между ректификационной секцией 118с и секцией абсорбции 1186. В некоторых случаях может возникнуть необходимость смешать только часть (поток 37) конденсатного потока 35 с охлажденной второй частью - потоком 33 а, а оставшуюся часть (поток 40) подать в нижнюю часть секции абсорбции 1186 через расширительный клапан 17. В другом случае может возникнуть необходимость направить весь поток конденсата 35 в нижнюю часть секции абсорбции 1186 через расширительный клапан 17.In some cases, it may be necessary not to mix the cooled first and second parts (streams 32a and 33a), as shown in FIG. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16, and 17. In this case, the cooled first part 32a is sent to the separation section 118G in the processing unit 118 (FIGS. 4, 5, 12 and 13), or to the separator 12 (FIG. . 8, 9, 16 and 17), where the vapor (stream 34) is separated from the liquid condensate (stream 35). The vapor stream 34 enters the expander 15, where it undergoes isentropic expansion to the working pressure of the absorption section 1186, after which the expanded stream 34a is fed as raw material to the lower part of the absorption section 1186 located inside the processing unit 118. The cooled second part of the stream 33a is mixed with the separated condensate separator (stream 35, through stream 37), and the mixed stream 38 is directed to the heat exchange device at the bottom of the cooling section of the feedstock 118a in the processing unit 118 (or to the heat exchanger 10, iysya independent unit relative to the installation 118), where it is cooled to complete condensation. The condensed stream 38a then undergoes rapid evaporation through the expansion valve 14 to the operating pressure of the distillation section 118c and the absorption section 1186, after which the expanded stream 38b is fed to the processing unit 118 in the area between the distillation section 118c and the absorption section 1186. In some cases, it may be necessary to mix only part (stream 37) of the condensate stream 35 with the cooled second part — stream 33 a, and the remaining part (stream 40) to be fed into the lower part of the absorption section 1186 through expansion valve 17. In another case, it may be necessary to direct all the condensate stream 35 to the bottom of the absorption section 1186 through the expansion valve 17.
В некоторых случаях может понадобиться применение внешней емкости для сепарации охлажденного сырьевого потока 31а или охлажденной первой части - потока 32а, вместо того, чтобы включать сепараторную секцию 18Г в перерабатывающую установку 118. Как показано на фиг. 6, 7, 14 и 15, сепаратор 12 может применяться для разделения охлажденного сырьевого потока 31а на поток пара 34 и поток конденсата 35. Также, как показано на фиг. 8, 9, 16 и 17, сепаратор 12 может применяться для разделения охлажденной части потока 32а на поток пара 34 и поток конденсата 35.In some cases, it may be necessary to use an external container to separate the cooled feed stream 31a or the cooled first portion — stream 32a, instead of including the separator section 18G in the processing unit 118. As shown in FIG. 6, 7, 14 and 15, a separator 12 may be used to separate the cooled feed stream 31a into a steam stream 34 and a condensate stream 35. Also, as shown in FIG. 8, 9, 16 and 17, a separator 12 can be used to separate the cooled portion of stream 32a into steam stream 34 and condensate stream 35.
В зависимости от количества тяжелых углеводородов в сырьевом газе и от давления его подачи, охлажденный сырьевой поток 31а, поступающий в секцию сепарации 118Г, как показано на фиг. 2, 3, 10 и 11, или в сепаратор 12, как показано на фиг. 6, 7, 14 и 15 (или охлажденная первая часть потока 32а, поступающая в секцию сепарации 118Г, как показано на фиг. 4, 5, 12 и 13, или в сепаратор 12, как показано на фиг. 8, 9, 16 и 17) может не содержать жидкой составляющей (так как давление превышает точку на- 9 024494 чала конденсации или криконденбару). В таких случаях в потоках 35 и 37 конденсат отсутствует (как показано пунктирными линиями), так что только пар из секции сепарации 118Г в потоке 36 (фиг. 2, 3, 10 и 11), пар от сепаратора 12 в потоке 36 (фиг. 6, 7, 14 и 15), либо охлажденная вторая часть потока 33а (фиг. 4, 5, 8, 9, 12, 13. 16 и 17) вливаются в поток 38; данный поток превращается в расширенный конденсированный поток 38Ь, поступающий в перерабатывающую установку 118, в зону между ректификационной секцией 118с и секцией абсорбции 1186. В данном случае секция сепарации 118Г в перерабатывающей установке 118 (фиг. 2-5 и 10-13) или сепаратор 12 (фиг. 6-9 и 14-17) может не понадобиться.Depending on the amount of heavy hydrocarbons in the feed gas and its supply pressure, the cooled feed stream 31a entering the separation section 118G, as shown in FIG. 2, 3, 10 and 11, or to a separator 12, as shown in FIG. 6, 7, 14 and 15 (or the cooled first part of the stream 32a entering the separation section 118G, as shown in Figs. 4, 5, 12 and 13, or to the separator 12, as shown in Figs. 8, 9, 16 and 17) may not contain a liquid component (since the pressure exceeds the point of start of condensation or cricondenbar). In such cases, there is no condensation in streams 35 and 37 (as shown by dashed lines), so that only steam from the separation section 118G in stream 36 (Figs. 2, 3, 10 and 11), steam from the separator 12 in stream 36 (Fig. 6, 7, 14 and 15), or the cooled second part of the stream 33a (Figs. 4, 5, 8, 9, 12, 13. 16 and 17) are poured into the stream 38; this stream turns into an expanded condensed stream 38b entering the processing unit 118, in the area between the distillation section 118c and the absorption section 1186. In this case, the separation section 118G in the processing unit 118 (Figs. 2-5 and 10-13) or separator 12 (Figs. 6-9 and 14-17) may not be needed.
Характеристики сырьевого газа, габариты установки, имеющееся оборудование или другие факторы могут указывать на то, что не требуется устанавливать детандер 15, либо его требуется заменить на другое расширительное устройство (например, расширительный клапан). И хотя на схеме отображены конкретные расширительные устройства для каждого потока, при необходимости вместо них можно использовать другие устройства. Например, режим обработки требует расширения полностью конденсированной части сырьевого потока (поток 38а) или полностью конденсированного рециркуляционного потока (поток45а).The characteristics of the feed gas, the dimensions of the installation, available equipment or other factors may indicate that it is not necessary to install the expander 15, or it needs to be replaced with another expansion device (for example, an expansion valve). And although the diagram shows specific expansion devices for each stream, if necessary, other devices can be used instead. For example, the processing mode requires expansion of the fully condensed portion of the feed stream (stream 38a) or the fully condensed recycle stream (stream 45a).
В соответствии с настоящим изобретением возможно применение внешней охладительной установки для дополнительного охлаждения входящего газа, поступающего в потоках отгонного пара и конденсата, в особенности если используется обогащенный входящий газ. В таких случаях устройство тепломассообмена можно включить в секцию сепарации 118Г тем самым обеспечивают изобретения дополнительным тепломассообменным устройством (либо установить газосборное устройство, если охлажденный сырьевой поток 31а или охлажденная первая часть потока 32а не содержат жидкой составляющей), как показано пунктирными линиями на фиг. 2-5, и 10- 13; либо же устройство тепломассообмена можно включить в сепаратор 12, как показано пунктирными линиями на фиг. 6-9 и 14-17 тем самым обеспечивают изобретение дополнительным тепломассообменным устройством. В качестве устройства тепломассообмена может применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Теплообменное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком холодильного агента (например, пропаном), протекающим по одному ходу устройства тепломассообмена, и парообразной частью потока 31а (фиг. 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 и 15) или потока 32а (фиг. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 и 17), которые движутся по направлению вверх, при этом холодильный агент охлаждает пар и способствует образованию дополнительного конденсата, который стекает вниз и объединяется с конденсатом, удаленным из потока 35. Как вариант, возможно применение обычных охладителей газа для понижения температуры потока 32а, потока 33а и/или потока 31а с помощью холодильного агента, до того как поток 31а поступит в секцию сепарации 118Г (фиг. 2, 3, 10 и 11) или в сепаратор 12 (фиг. 6, 7, 14 и 15); либо поток 32а поступит в секцию сепарации 118Г (фиг. 4, 5, 12 и 13) или в сепаратор 12 (фиг. 8, 9, 16 и 17).In accordance with the present invention, it is possible to use an external cooling unit for additional cooling of the incoming gas entering the streams of distillation steam and condensate, especially if an enriched incoming gas is used. In such cases, the heat and mass transfer device can be included in the separation section 118G, thereby providing the invention with an additional heat and mass transfer device (either install a gas collection device if the cooled feed stream 31a or the cooled first part of stream 32a does not contain a liquid component), as shown by dashed lines in FIG. 2-5, and 10-13; or the heat and mass transfer device can be included in the separator 12, as shown by dashed lines in FIG. 6-9 and 14-17 thereby provide the invention with an additional heat and mass transfer device. As a heat and mass transfer device, a fin heat exchanger can be used, a plate heat exchanger, a brazed aluminum heat exchanger, or another type of heat exchanger, including multi-pass and / or multi-function heat exchangers. The heat exchange device is designed to provide heat exchange between the flow of the refrigerant (for example, propane) flowing along one stroke of the heat and mass transfer device and the vaporous part of the stream 31a (Fig. 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 and 15) or stream 32a (Fig. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 and 17), which move upward, while the refrigerant cools the steam and contributes to the formation of additional condensate, which flows down and combines with the condensate removed from the stream 35. Alternatively, conventional gas coolers may be used. to lower the temperature of stream 32a, stream 33a and / or stream 31a with a refrigerant before stream 31a enters separation section 118G (FIGS. 2, 3, 10 and 11) or to separator 12 (FIG. 6, 7, 14 and 15); either the stream 32a will enter the separation section 118G (FIGS. 4, 5, 12 and 13) or the separator 12 (FIGS. 8, 9, 16 and 17).
В зависимости от температуры и степени обогащения сырьевого газа, а также от количества компонентов С2, которое нужно извлечь из потока жидкого продукта 44, обогрева только за счет потока 33 может оказаться недостаточно для того, чтобы конденсат, покидающий секцию деметанизации 118е, соответствовал требованиям к характеристикам продукта. В этом случае в устройство тепломассообмена в секции деметанизации 118е могут быть установлены дополнительные средства обогрева с помощью теплоносителя, как показано пунктирными линиями на фиг. 2-17. Как вариант, возможна установка еще одного устройства тепломассообмена в нижней части секции деметанизации 118е для обеспечения дополнительного нагрева; либо поток 33 может нагреваться с помощью теплоносителя перед тем, как он поступит в устройство тепломассообмена, установленное в секции деметанизации 118е.Depending on the temperature and degree of enrichment of the feed gas, as well as on the amount of components C2 that must be removed from the liquid product stream 44, heating only due to stream 33 may not be sufficient for the condensate leaving the demethanization section 118e to meet the performance requirements product. In this case, additional heating means can be installed in the heat and mass transfer device in the demethanization section 118e using a heat carrier, as shown by dashed lines in FIG. 2-17. Alternatively, it is possible to install another heat and mass transfer device in the lower part of the demethanization section 118e to provide additional heating; or stream 33 can be heated using a coolant before it enters the heat and mass transfer device installed in the demethanization section 118e.
В зависимости от типа теплопередающих устройств, выбранных в качестве теплообменников для верхней и нижней частей секции охлаждения сырья 118а, возможно объединить данные теплообменные устройства в один многоходовой и/или многофункциональный теплообменник. В этом случае многоходовое и/или многофункциональное теплообменное устройство должно иметь соответствующие средства распределения, разделения, и сбора потока 32, потока 38, потока 45, а также потока отгонного пара, с целью нагрева или охлаждения до нужного уровня.Depending on the type of heat transfer devices selected as heat exchangers for the upper and lower parts of the raw material cooling section 118a, it is possible to combine these heat exchangers into one multi-pass and / or multi-function heat exchanger. In this case, the multi-way and / or multifunctional heat exchanger should have appropriate means for distributing, separating, and collecting stream 32, stream 38, stream 45, and also the stripping steam stream, in order to heat or cool to the desired level.
В некоторых случаях может потребоваться установка дополнительного устройства массообмена в верхней части секции деметанизации 118е. В этом случае устройство массообмена можно разместить ниже точки подачи расширенного потока 39а (фиг. 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 и 15) или расширенного потока 34а (фиг. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 и 17) в нижнюю часть секции абсорбции 1186, и выше точки выхода охлажденной второй части потока 33а из устройства тепломассообмена в секции деметанизации 118е.In some cases, it may be necessary to install an additional mass transfer device at the top of the demethanization section 118e. In this case, the mass transfer device can be placed below the feed point of the expanded stream 39a (Fig. 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 and 15) or the expanded stream 34a (Fig. 4, 5, 8, 9, 12, 13 , 16 and 17) to the lower part of the absorption section 1186, and above the exit point of the cooled second part of the stream 33a from the heat and mass transfer device in the demethanization section 118e.
Менее предпочтительной для вариантов воплощения настоящего изобретения, показанных на фиг. 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 и 15, является установка сепаратора для охлажденной первой части потока 32а, сепаратора для охлажденной второй части потока 33 а; при этом потоки пара, отделенные в сепараторах, смешиваются, образуя поток пара 34, а потоки конденсата смешиваются и образуют конденсатный поток 35. Еще одним менее предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения является охлаждение потока 37 в отдельном теплообменном устройстве, расположенном в секции охлаждения сырья 118а, как показано на фиг. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9 либо его подачи через отдельный ход в теплообменникеLess preferred for the embodiments of the present invention shown in FIG. 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, and 15, is the installation of a separator for the cooled first part of the stream 32a, a separator for the cooled second part of the stream 33a; wherein the steam streams separated in the separators are mixed to form a steam stream 34, and the condensate streams are mixed and form a condensate stream 35. Another less preferred embodiment of the present invention is to cool the stream 37 in a separate heat exchanger located in the cooling section of the feedstock 118a, as shown in FIG. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and 9 or its supply through a separate stroke in the heat exchanger
- 10 024494- 10,024,494
10, как показано на фиг. 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16и 17 (вместо того, чтобы смешивать поток 37 с потоком 36 или потоком 33а для образования объединенного потока 38); при этом расширение охлажденного потока производится в отдельном расширительном устройстве, а расширенный поток подается в промежуточную зону секции абсорбции 1186.10, as shown in FIG. 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, and 17 (instead of mixing stream 37 with stream 36 or stream 33a to form a combined stream 38); wherein the expansion of the cooled stream is carried out in a separate expansion device, and the expanded stream is supplied to the intermediate zone of the absorption section 1186.
Требуется отметить, что относительное количество сырья в каждом отводе разделенного парообразного сырья зависит от нескольких факторов, в том числе от давления и состава сырьевого газа, количества тепла, которое можно выделить из сырья, а также от доступного количества мощности.It should be noted that the relative amount of raw materials in each branch of the separated vaporous raw materials depends on several factors, including the pressure and composition of the raw gas, the amount of heat that can be extracted from the raw material, as well as the available amount of power.
Увеличение подачи сырья в зону выше секции абсорбции 1186 может привести к увеличению степени извлечения продукта при снижении мощности, получаемой в детандере, что, в свою очередь, ведет к увеличению мощности, необходимой для повторного сжатия продукта. Увеличение подачи сырья в зону ниже секции абсорбции 1186 снижает уровень потребляемой мощности, но при этом также может упасть уровень извлечения продукта.An increase in the supply of raw materials to the zone above the absorption section 1186 can lead to an increase in the degree of product recovery with a decrease in the power received in the expander, which, in turn, leads to an increase in the power required for re-compression of the product. An increase in the supply of raw materials to the area below the absorption section 1186 reduces the level of power consumption, but the level of product recovery may also decrease.
Настоящее изобретение обеспечивает повышенную степень извлечения компонентов С2, С3, и более тяжелых углеводородов, либо компонентов С3 и более тяжелых углеводородов на количество потребляемых вспомогательных сред, необходимых для функционирования техспособа. Экономия потребляемых вспомогательных сред, необходимых для функционирования техспособа, может проявляться в виде уменьшения потребляемой мощности для сжатия или повторного сжатия; уменьшения мощности, необходимой для внешней охлаждающей установки; уменьшения энергии, необходимой для дополнительного нагрева; либо в виде их сочетания.The present invention provides an increased degree of extraction of components C 2 , C 3 , and heavier hydrocarbons, or components C 3 and heavier hydrocarbons by the amount of auxiliary media consumed necessary for the operation of the technical method. The saving of consumed auxiliary media necessary for the functioning of the technical method can be manifested in the form of a decrease in power consumption for compression or re-compression; reducing the power needed for an external cooling installation; reduction of energy required for additional heating; or in the form of a combination thereof.
Здесь приводится описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения; специалисты с соответствующим уровнем технической подготовки могут найти другие варианты или внести изменения в описанные здесь (например, адаптировать изобретение для работы в других режимах, с применением другого типа сырья или с изменением других требований), не отклоняясь от сути настоящего изобретения, определенной в следующей его формуле.Described here are preferred embodiments of the invention; specialists with an appropriate level of technical training can find other options or make changes to those described here (for example, adapt the invention to work in other modes, using a different type of raw material or with changing other requirements), without deviating from the essence of the present invention defined in its next formula.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (12)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/750,862 US8881549B2 (en) | 2009-02-17 | 2010-03-31 | Hydrocarbon gas processing |
PCT/US2010/029331 WO2010144172A1 (en) | 2009-06-11 | 2010-03-31 | Hydrocarbon gas processing |
PCT/US2010/033374 WO2010144186A1 (en) | 2009-06-11 | 2010-05-03 | Hydrocarbon gas processing |
US12/772,472 US9933207B2 (en) | 2009-02-17 | 2010-05-03 | Hydrocarbon gas processing |
PCT/US2010/035121 WO2010144217A1 (en) | 2009-06-11 | 2010-05-17 | Hydrocarbon gas processing |
US12/781,259 US9939195B2 (en) | 2009-02-17 | 2010-05-17 | Hydrocarbon gas processing including a single equipment item processing assembly |
US13/048,315 US9052136B2 (en) | 2010-03-31 | 2011-03-15 | Hydrocarbon gas processing |
PCT/US2011/028872 WO2011123253A1 (en) | 2010-03-31 | 2011-03-17 | Hydrocarbon gas processing |
US13/051,682 US9074814B2 (en) | 2010-03-31 | 2011-03-18 | Hydrocarbon gas processing |
PCT/US2011/029034 WO2011126710A1 (en) | 2010-03-31 | 2011-03-18 | Hydrocarbon gas processing |
US13/052,348 US9052137B2 (en) | 2009-02-17 | 2011-03-21 | Hydrocarbon gas processing |
PCT/US2011/029234 WO2011123276A1 (en) | 2009-02-17 | 2011-03-21 | Hydrocarbon gas processing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201200005A1 EA201200005A1 (en) | 2013-03-29 |
EA024494B1 true EA024494B1 (en) | 2016-09-30 |
Family
ID=56291223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201200005A EA024494B1 (en) | 2010-03-31 | 2011-03-21 | Process for separation of a gas stream |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5870086B2 (en) |
CN (1) | CN102695934B (en) |
AU (1) | AU2011233577B2 (en) |
BR (1) | BRPI1105771A2 (en) |
CA (1) | CA2764590C (en) |
EA (1) | EA024494B1 (en) |
MY (1) | MY160876A (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9783470B2 (en) * | 2013-09-11 | 2017-10-10 | Ortloff Engineers, Ltd. | Hydrocarbon gas processing |
CN108507277A (en) * | 2018-04-28 | 2018-09-07 | 中国石油工程建设有限公司 | A kind of the cold comprehensive utilization device and method of natural gas ethane recovery |
CN113557401B (en) * | 2019-03-11 | 2022-08-26 | 环球油品有限责任公司 | Hydrocarbon gas processing method and apparatus |
CN111763131A (en) * | 2019-04-02 | 2020-10-13 | 天津中油科远石油工程有限责任公司 | Method and device for producing ethane by cold dry gas reflux |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5568737A (en) * | 1994-11-10 | 1996-10-29 | Elcor Corporation | Hydrocarbon gas processing |
US5675054A (en) * | 1995-07-17 | 1997-10-07 | Manley; David | Low cost thermal coupling in ethylene recovery |
US5685170A (en) * | 1995-11-03 | 1997-11-11 | Mcdermott Engineers & Constructors (Canada) Ltd. | Propane recovery process |
US6516631B1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-11 | Mark A. Trebble | Hydrocarbon gas processing |
US6694775B1 (en) * | 2002-12-12 | 2004-02-24 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for the recovery of krypton and/or xenon |
US20060086139A1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-27 | Conocophillips Company | LNG system employing stacked vertical heat exchangers to provide liquid reflux stream |
US20090107175A1 (en) * | 2003-01-16 | 2009-04-30 | Patel Sanjiv N | Multiple Reflux Stream Hydrocarbon Recovery Process |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9933207B2 (en) * | 2009-02-17 | 2018-04-03 | Ortloff Engineers, Ltd. | Hydrocarbon gas processing |
MX2011013079A (en) * | 2009-06-11 | 2012-02-01 | Ortloff Engineers Ltd | Hydrocarbon gas processing. |
AR076506A1 (en) * | 2009-06-11 | 2011-06-15 | Sme Products Lp | HYDROCARBON GAS PROCESSING |
-
2011
- 2011-03-21 EA EA201200005A patent/EA024494B1/en not_active IP Right Cessation
- 2011-03-21 CN CN201180002401.5A patent/CN102695934B/en active Active
- 2011-03-21 CA CA2764590A patent/CA2764590C/en active Active
- 2011-03-21 JP JP2013502636A patent/JP5870086B2/en active Active
- 2011-03-21 AU AU2011233577A patent/AU2011233577B2/en not_active Ceased
- 2011-03-21 MY MYPI2011005965A patent/MY160876A/en unknown
- 2011-03-21 BR BRPI1105771A patent/BRPI1105771A2/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5568737A (en) * | 1994-11-10 | 1996-10-29 | Elcor Corporation | Hydrocarbon gas processing |
US5675054A (en) * | 1995-07-17 | 1997-10-07 | Manley; David | Low cost thermal coupling in ethylene recovery |
US5685170A (en) * | 1995-11-03 | 1997-11-11 | Mcdermott Engineers & Constructors (Canada) Ltd. | Propane recovery process |
US6516631B1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-11 | Mark A. Trebble | Hydrocarbon gas processing |
US6694775B1 (en) * | 2002-12-12 | 2004-02-24 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for the recovery of krypton and/or xenon |
US20090107175A1 (en) * | 2003-01-16 | 2009-04-30 | Patel Sanjiv N | Multiple Reflux Stream Hydrocarbon Recovery Process |
US20060086139A1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-27 | Conocophillips Company | LNG system employing stacked vertical heat exchangers to provide liquid reflux stream |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102695934A (en) | 2012-09-26 |
JP5870086B2 (en) | 2016-02-24 |
AU2011233577A8 (en) | 2012-06-07 |
CA2764590C (en) | 2017-04-25 |
AU2011233577A2 (en) | 2012-03-01 |
BRPI1105771A2 (en) | 2016-05-03 |
JP2013527415A (en) | 2013-06-27 |
MY160876A (en) | 2017-03-31 |
EA201200005A1 (en) | 2013-03-29 |
AU2011233577B2 (en) | 2015-11-19 |
AU2011233577A1 (en) | 2012-02-02 |
CA2764590A1 (en) | 2011-10-06 |
CN102695934B (en) | 2015-10-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA021836B1 (en) | Process for the separation of a gas stream | |
EA022763B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
EA022661B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
EA023919B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
EA024494B1 (en) | Process for separation of a gas stream | |
EA023957B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
KR101758394B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
KR101680922B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
EA027815B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
KR101676069B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
EA023977B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
AU2011233590B2 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
CA2764579C (en) | Hydrocarbon gas processing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ |
|
PC4A | Registration of transfer of a eurasian patent by assignment | ||
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KZ |