СПОСОБ СЖАТИЯ И ПОДАЧИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ УГЛЕВОДОРОДОСОДЕРЖАЩИХ ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2000 года по МПК B01D3/14 F04F5/54 E21B43/00 

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к способам сжатия и подачи под давлением различных углеводородосодержащих газов, например факельных низкопотенциальных газов.

Известен способ сжатия углеводородного газа, включающий подвод к жидкостно-газовому струйному аппарату неочищенного углеводородного газа, подачу насосом под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата жидкой среды - сорбента примесей углеводородного газа, формирование в струйном аппарате при смешении газообразной и жидкой сред газожидкостной смеси с абсорбцией примесей углеводородного газа и сжатием газообразной среды, подачу из жидкостно-газового струйного аппарата газожидкостной смеси в сепаратор, разделение в последнем газожидкостной смеси на сжатый газ и жидкость-сорбент и отвод из сепаратора сжатого газа потребителю и жидкости-сорбента на вход насоса с образованием таким образом контура циркуляции жидкой среды, при этом часть жидкости-сорбента после сепарации отводят на регенерацию, после которой жидкость-сорбент возвращают в контур циркуляции (см., например, патент РФ 2054583, МПК 6 F 04 F 5/54, 1996).

Недостатком известного способа является то, что он позволяет абсорбировать только вредные примеси газообразной среды, например сероводород, что сужает область использования этого способа откачки газообразной среды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ сжатия и подачи потребителю под давлением газообразных углеводородосодержащих сред, включающий подвод к жидкостно-газовому струйному аппарату углеводородосодержащей газообразной среды, подачу насосом под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата жидкой углеводородосодержащей среды, формирование в струйном аппарате при смешении газообразной и жидкой углеводородосодержащих сред газожидкостной смеси с абсорбцией части откачиваемой газообразной среды и сжатием газообразной среды, подачу из жидкостно-газового струйного аппарата газожидкостной смеси в сепаратор, разделение в последнем газожидкостной смеси на сжатый газ и жидкую углеводородосодержащую среду и отвод из сепаратора сжатого газа потребителю и жидкой углеводородосодержащей среды на вход насоса, с образованием таким образом контура циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды, при этом из контура циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды отводят часть этой среды и одновременно в контур циркуляции подводят свежую жидкую рабочую среду (см., SU, авторское свидетельство 968347, МПК 6 E 21 B 43/00, опубл. 1980 г.).

Данный способ позволяет использовать в качестве жидкой среды, подаваемой в сопло струйного аппарата, жидкость, способную поглощать (абсорбировать) из подводимой к струйному аппарату газообразной среды часть газов, в основном водяной пар, и за счет этого производить осушку откачиваемого газа перед подачей его потребителю. В процессе реализации данного способа предоставляется возможность собирать в сепараторе легкоконденсируемые компоненты газообразной среды. Однако данный способ сжатия и подачи под давлением газообразных сред требует постоянной регенерации жидкой среды - абсорбента, которая не является родственной по химическому составу сжимаемой среде, что требует затрат энергии на проведение этого процесса. Кроме того, процесс сжатия газообразной среды и транспортировки ее в сепаратор проводится исключительно за счет использования механической энергии струи струйного аппарата и, как следствие, не используются другие возможные механизмы взаимодействия жидкой углеводородосодержащей среды и газообразной углеводородосодержащей среды, что увеличивает затраты энергии на сжатие и подачу потребителю газообразной среды и в конечном итоге ведет к снижению экономической привлекательности данного способа сжатия и подачи потребителю под давлением газообразных углеводородосодержащих сред.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение экономичности способа сжатия и подачи под давлением газообразных углеводородосодержащих газов за счет снижения затрат энергии на сжатие газообразной среды и практически полное исключение потери углеводородосодержащих продуктов, что в конечном счете ведет также к повышению экологической безопасности данного способа.

Указанная задача решается за счет того, что в способе сжатия и подачи потребителю под давлением газообразных углеводородосодержащих сред, включающем подвод к жидкостно-газовому струйному аппарату углеводородосодержащей газообразной среды, подачу насосом под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата жидкой углеводородосодержащей среды, формирование в струйном аппарате при смешении газообразной и жидкой углеводородосодержащих сред газожидкостной смеси с абсорбцией части откачиваемой газообразной среды и сжатием газообразной среды, подачу из жидкостно-газового струйного аппарата газожидкостной смеси в сепаратор, разделение в последнем газожидкостной смеси на сжатый газ и жидкую углеводородосодержащую среду и отвод из сепаратора сжатого газа потребителю и жидкой углеводородосодержащей среды на вход насоса с образованием таким образом контура циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды, при этом из контура циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды отводят часть этой среды и одновременно в контур циркуляции подводят свежую жидкую рабочую среду, причем в качестве свежей жидкой рабочей среды используют дистиллят дополнительной ректификационной колонны, жидкую углеводородосодержащую среду отводят из контура ее циркуляции в установку крекинга и ректификации, где жидкую углеводородосодержащую среду подвергают крекингу с последующей ректификацией в ректификационной колонне.

В качестве свежей жидкой рабочей среды может быть использован, например, газойль.

Другой вариант способа сжатия и подачи потребителю под давлением газообразных углеводородосодержащих сред включает подвод к жидкостно-газовому струйному аппарату углеводородосодержащей газообразной среды, подачу насосом под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата жидкой углеводородосодержащей среды, формирование в струйном аппарате при смешении газообразной и жидкой углеводородосодержащих сред газожидкостной смеси с абсорбцией части откачиваемой газообразной среды и сжатием газообразной среды, подачу из жидкостно-газового струйного аппарата газожидкостной смеси в сепаратор, разделение в последнем газожидкостной смеси на сжатый газ и жидкую углеводородосодержащую среду и отвод из сепаратора сжатого газа потребителю и жидкой углеводородосодержащей среды на вход насоса с образованием таким образом контура циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды, при этом из контура циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды отводят часть этой среды и одновременно в контур циркуляции подводят свежую жидкую рабочую среду, а в качестве свежей жидкой рабочей среды используют дистиллят ректификационной колонны, жидкую углеводородосодержащую среду отводят из контура ее циркуляции в ректификационную колонну и на выходе из колонны получают углеводородосодержащий газ, остаток и один или несколько дистиллятов, после чего необходимую для работы струйного аппарата часть дистиллята направляют в контур циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды, а углеводородосодержащий газ, остаток и неиспользованную часть дистиллята подают потребителю.

В качестве свежей жидкой рабочей среды может быть использована дизельная фракция ректификационной колонны.

Как показали проведенные исследования в процессе работы насосно-эжекторной установки, с помощью которой реализуется описываемый способ, в жидкой рабочей среде, в качестве которой могут быть использованы, например дизельная фракция или газойль или в более общем виде - один из дистиллятов ректификационной колонны, накапливаются поглощенные ею и сконденсировавшиеся в ней углеводороды. Процесс поглощения или другими словами процесс абсорбции, под которым понимается процесс растворения газов в жидкой среде, позволяет уменьшить затраты энергии на сжатие углеводородного газа. Это достигается за счет того, что в сжатии и транспортировке углеводородного газа в сепаратор принимает участие уже два самостоятельных процесса - механическое сжатие углеводородного газа за счет кинетической энергии струи жидкой углеводородной среды и растворение углеводородного газа в жидкой углеводородной среде, причем этот процесс интенсифицируется по мере повышения давления в проточной части струйного аппарата и в трубопроводе за проточной частью струйного аппарата. При поступлении полученной таким образом газожидкостной смеси в сепаратор от жидкой среды отделяется сжатая газообразная среда, состав которой отличается от поступающего на сжатие газа меньшим содержанием тяжелых газообразных углеводородов (пропана, пропилена, бутана, бутилена, пентана и др. ). Накопление этих углеводородов в жидкой рабочей среде приводит к изменению ее физико-химических характеристик и, как следствие, к изменению рабочих характеристик жидкостно-газового струйного аппарата. В результате может наступить момент, когда струйный аппарат не будет обеспечивать требуемую производительность, что в зависимости от ситуации может привести либо к снижению степени сжатия газообразной среды, либо к срыву его работы. В тоже время операция по простой замене жидкой рабочей среды в процессе работы установки приводит к необходимости либо направлять полученную смесь сред на повторную переработку, что снижает в конечном итоге производительность установки по конечному продукту, либо направлять эту смесь в канализацию, что приводит к загрязнению окружающей среды. Подача на установку крекинга части жидкой среды после сепаратора с последующей ректификацией полученной после крекинга смеси углеводородов или направление части жидкой среды из сепаратора на ректификацию с одновременной заменой этой части свежей рабочей жидкостью позволяет решить сразу две проблемы - поддержать стабильным состав жидкой рабочей среды, подаваемой в сопло жидкостно-газового струйного аппарата, что повышает надежность работы насосно-эжекторной установки, а, следовательно, и всей установки в которой реализуется описываемый способ сжатия и подачи под давлением углеводородосодержащих газообразных сред и увеличить выход, как конечного продукта, пропан-пропиленовых, бутан-бутеленовых и более тяжелых углеводородов, содержащихся в исходном сжимаемом газе путем подачи их после ректификации потребителю, что, в конечном итоге, приводит к повышению глубины переработки исходного сырья (нефти) и повышению экологической безопасности описываемого способа сжатия и подачи под давлением углеводородосодержащих газообразных сред. При этом в сжатом газе, по сравнению с исходным, содержится большее количество метана и этана, что приближает его по составу к природному газу. Таким образом сочетание процессов отвода части жидкой углеводородной среды из контура ее циркуляции и ввода в контур циркуляции свежей жидкой рабочей среды, а также использование процесса абсорбции в сочетании с механическим сжатием газообразной углеводородной среды позволяет снизить затраты энергии на сжатие и одновременно обеспечить требуемую степень сжатия газообразной углеводородосодержащей среды при практически полном исключении потерь в окружающую среду жидких и газообразных углеводородов. Выбор способа сжатия и подачи под давлением углеводородосодержащих газообразных сред из описываемых вариантов определяется необходимой степенью глубины переработки исходного сырья, требуемой степенью сжатия газообразной углеводородной среды и составом сжатого газа, что, в свою очередь, определяет какой из дистиллятов используется в качестве жидкой углеводородосодержащей среды для подачи в сопло струйного аппарата. Так дизельная фракция в лучшей степени, чем газойль, абсорбирует углеводороды группы C₂, C₃, ₄ и др. Газойль однако позволяет достигнуть большей степени сжатия газообразной углеводородной среды. Поэтому, если нужно больше выделить из сжимаемого газа пропана, пропилена, бутана, бутилена и более тяжелых компонентов, то лучше использовать в качестве свежей жидкой рабочей среды дизельную фракцию, а если надо получить больше сжатого газа с большей молекулярной массой, то лучше использовать - газойль. Выбор жидкой рабочей среды зависит и от структуры завода.

Таким образом, достигается выполнение поставленной в изобретении задачи - повышение экономичности способа сжатия и подачи под давлением газообразных углеводородосодержащих газов с одновременным увеличением глубины переработки исходного сырья, что в конечном счете ведет кроме повышения экономичности к повышению экологической безопасности данного производства.

На чертеже представлена принципиальная схема установки в которой реализуется описываемый способ сжатия и подачи под давлением углеводородосодержащих газообразных сред.

Установка содержит жидкостно-газовый струйный аппарат 1, сепаратор 2, насос 3, дополнительную ректификационную колонну 4 и установку крекинга и ректификации 5, включающую в себя крекинг установку 6 и ректификационную колонну 7, при этом насос 3 выходом подключен к соплу жидкостно-газового струйного аппарата 1 и последний выходом подключен к сепаратору 2. Струйный аппарат 1 подключен к источнику 10 углеводородосодержащего газа. Сепаратор 2 в свою очередь выходом сжатого газа 8 подключен к потребителю этого сжатого газа, а выходом 9 жидкой углеводородосодержащей среды подключен к входу в насос 3 и к установке 5 крекинга и ректификации, а если более конкретно к крекинг установке 6 и к ректификационной колонне 7, а крекинг установка 6 в свою очередь подключена к ректификационной установке 7. Таким образом, образован контур циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды: струйный аппарат 1 - сепаратор 2 - насос 3 - струйный аппарат 1. Дополнительная ректификационная колонна 4 выходом дистиллята или одним из выходов дистиллята подключена к контуру циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды, например, к сепаратору 2 или к входу в насос 3. Сепаратор 2 может быть выполнен с отстойником 11 для отвода накапливающейся неуглеводородосодержащей жидкой среды, например воды. Контур циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды может быть выполнен с охлаждающим ее устройством, например с воздушным холодильником (не показан). Отвод углеводородосодержащего газа верха ректификационной колонны 7 осуществляют по магистрали 12, остатка - по магистрали 14 и дистиллятов по магистралям 13.

Описываемый способ сжатия и подачи под давлением углеводородосодержащих газообразных сред реализуется следующим образом.

Жидкая углеводородосодержащая среда насосом 3 подается под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата 1. Истекая из сопла последнего, она увлекает в струйный аппарат 1 углеводородосодержащую газообразную среду из источника 10. В струйном аппарате 1 жидкая углеводородосодержащая среда смешивается с углеводородосодержащей газообразной средой и сжимает ее. Одновременно жидкая углеводородосодержащая среда абсорбирует (поглощает) часть газообразной среды. Возможна также частичная конденсация газообразной среды (в зависимости от состава газообразной среды) при ее сжатии и смешение конденсата с углеводородосодержащей жидкой средой. Полученная в струйном аппарате 1 газожидкостная смесь подается из струйного аппарата 1 в сепаратор 2, где газожидкостная смесь разделяется на сжатый газ и жидкую углеводородосодержащую среду. Сжатый газ отводится через выход 8 сепаратора 2 потребителю сжатого газа, а жидкая углеводородосодержащая среда вновь подается на вход насоса 3. Часть жидкой углеводородосодержащей среды из сепаратора 2 отводится (в зависимости от варианта реализации) в крекинг установку 6 или в ректификационную колонну 7.

При первом варианте реализации способа жидкая углеводородосодержащая среда поступает в крекинг установку 6, где ее в результате расщепления углеводородов с длинными цепями превращают в смесь более легких углеводородов. Из крекинг установки 6 смесь углеводородов поступает в ректификационную колонну 7, где она разделяется на углеводородосодержащий газ, дистилляты и остаток, которые подаются потребителю по назначению. Одновременно в контур циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды из дополнительной ректификационной колонны 4 подается дистиллят или один из дистиллятов, например газойль, для компенсации отведенного из контура циркуляции количества жидкой углеводородосодержащей среды и одновременно для восстановления состава жидкой углеводородосодержащей среды до подачи ее в сопло струйного аппарата 1.

При втором варианте реализации способа часть жидкой углеводородосодержащей среды поступает из сепаратора сразу в ректификационную колонну 7, где от нее в результате перегонки отделяются более легкие компоненты. В результате на выходе из ректификационной колонны 7 получают углеводородосодержащий газ, отводящийся по магистрали 12, дистилляты и остаток и часть одного из дистиллятов, например дизельную фракцию, отводящуюся по магистрали 13, направляют в контур циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды для компенсации отведенного количества жидкой среды и для восстановления состава жидкой углеводородосодержащей среды перед подачей ее в сопло струйного аппарата 1.

Настоящее изобретение может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для сжатия и подачи потребителю для дальнейшего использования попутных углеводородосодержащих газов.

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к способам сжатия и подачи под давлением различных углеводородных газов. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве свежей жидкой рабочей среды насосно-эжекторной установки используют дистиллят дополнительной ректификационной колонны 4, жидкую углеводородосодержащую среду отводят из контура ее циркуляции, образованного струйным аппаратом 1, сепаратором 2 и насосом 3, в установку крекинга и ректификации 5, где жидкую среду подвергают крекингу в крекинг-установке 6 с последующей ректификацией в ректификационной колонне 7. Другой вариант реализации способа отличается тем, что в качестве свежей жидкой рабочей среды используют дистиллят ректификационной колонны 7, а жидкую углеводородосодержащую среду отводят из контура ее циркуляции в эту ректификационную колонну. В результате достигается повышение экономичности способа сжатия и подачи под давлением газообразных углеводородосодержащих газов с одновременной "осушкой" сжимаемого газа от более тяжелых углеводородов с практически полным исключением непроизводительной потери углеводородосодержащих продуктов, что в конечном счете ведет к повышению экологической безопасности данного производства. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ сжатия и подачи потребителю под давлением газообразных углеводородосодержащих сред, включающий подвод к жидкостно-газовому струйному аппарату углеводородосодержащей газообразной среды, подачу насосом под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата жидкой углеводородосодержащей среды, формирование в струйном аппарате при смешении газообразной и жидкой углеводородосодержащих сред газожидкостной смеси с сжатием газообразной среды, подачу из жидкостно-газового струйного аппарата газожидкостной смеси в сепаратор, разделение в последнем газожидкостной смеси на сжатый газ и жидкую углеводородосодержащую среду и отвод из сепаратора сжатого газа потребителю и жидкой углеводородосодержащей среды на вход насоса, с образованием таким образом контура циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды, при этом из контура циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды отводят часть этой среды и одновременно в контур циркуляции подводят свежую жидкую рабочую среду, отличающийся тем, что в качестве свежей жидкой рабочей среды используют дистиллят дополнительной ректификационной колонны, жидкую углеводородосодержащую среду отводят из контура ее циркуляции в установку крекинга и ректификации, где жидкую углеводородосодержащую среду подвергают крекингу с последующей ректификацией в ректификационной колонне. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве свежей жидкой рабочей среды используют газойль. 3. Способ сжатия и подачи потребителю под давлением газообразных углеводородосодержащих сред, включающий подвод к жидкостно-газовому струйному аппарату углеводородосодержащей газообразной среды, подачу насосом под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата жидкой углеводородосодержащей среды, формирование в струйном аппарате при смешении газообразной и жидкой углеводородосодержащих сред газожидкостной смеси с сжатием газообразной среды, подачу из жидкостно-газового струйного аппарата газожидкостной смеси в сепаратор, разделение в последнем газожидкостной смеси на сжатый газ и жидкую углеводородосодержащую среду и отвод из сепаратора сжатого газа потребителю и жидкой углеводородосодержащей среды на вход насоса с образованием таким образом контура циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды, при этом из контура циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды отводят часть этой среды и одновременно в контур циркуляции подводят свежую жидкую рабочую среду, отличающийся тем, что в качестве свежей жидкой рабочей среды используют дистиллят ректификационной колонны, жидкую углеводородосодержащую среду отводят из контура ее циркуляции в ректификационную колонну и на выходе из колонны получают углеводородосодержащий газ, остаток и один или несколько дистиллятов, после чего необходимую для работы струйного аппарата часть дистиллята направляют в контур циркуляции жидкой углеводородосодержащей среды, а углеводородосодержащий газ, остаток и неиспользованную часть дистиллята подают потребителю. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве свежей жидкой рабочей среды используют дизельную фракцию ректификационной колонны.