СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОЙ СМЕСИ ЛЕГКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 2002 года по МПК C10G5/06 

Изобретение относится к способам разделения углеводородов и может быть использовано в газопереработке, нефтепереработке и нефтехимии.

На нефтепромыслах, нефте- и газоперерабатывающих заводах образуются значительные объемы газов низкого давления (до 0,15 МПа), содержащих компоненты С₃₊. Для транспортировки или переработки таких газов необходимо их компримирование - сжатие до необходимых давлений с помощью компрессора.

Разделение очищенных от механических примесей и осушенных смесей газов C₁÷С₄ осуществляются следующим образом.

Из газа выделяются компоненты С₃₊ (отбензинивают газ), из них - стабильный бензин и сжиженный газ, содержащий в основном углеводороды С₃ и С₄, и, при необходимости, из сжиженного газа на газофракционирующей установке получают узкие фракции (Чуракаев А.М. Переработка нефтяных газов, М.: Недра, 1983 г.).

В известных способах разделения углеводородных газов компоненты С₃₊ поступают на стабилизацию в виде жидкой фазы, которую получают компримированием сырьевого газа (компрессионный метод отбензинивания) или компримированием и охлаждением до низких температур (отбензинивание методом низкотемпературной конденсации). Компрессионный метод применяют для отбензинивания жирного газа. Типичная схема описана в "Справочнике нефтехимика" (ред. Огородников С.К., Л.: Химия, 1978 г., С.50 - прототип). Газ сжимают компрессором таким образом, чтобы избежать выпадения углеводородного конденсата в его цилиндрах, сжатый газ охлаждают с получением конденсата, конденсат выделяют в сепараторе и направляют на газофракционирующую установку, а газовую фазу направляют на следующую ступень сжатия. Газ последовательно сжимают до 0,4÷0,6; 1,2÷1,7; 3,2÷5,0 МПа.

Использование компрессоров для сжатия газов имеет ряд недостатков.

Компрессоры дороги, недостаточно надежны в работе, требуют специального обслуживания и помещения с полной системой жизнеобеспечения.

Предлагаемый способ разделения газообразной смеси легких углеводородов решает задачу получения жидкой смеси компонентов С₃₊ без использования компрессоров. Жидкую смесь компонентов С₃₊ для ректификационного разделения получают с использованием жидкостного эжектора и насоса.

Способ разделения газообразной смеси легких углеводородов на фракции включает ее сжатие с получением жидкой фазы, содержащей компоненты смеси, и ректификацию полученной жидкой фазы, и отличается тем, что сжатие газообразной смеси углеводородов с получением жидкой фазы осуществляют с использованием жидкостного эжектора, активным потоком в котором является стабильная углеводородная фракция, при конденсации и абсорбции компонентов смеси активным потоком, полученная жидкая фаза включает не менее 60% компонентов С₃₊ сырья и активный поток эжектора, и ее затем сжимают насосом и осуществляют ректификацию с выделением активного потока эжектора и целевых фракций.

Сырьем могут служить газообразные смеси углеводородов C₁÷С₄, содержащие также компоненты С₅₊: газы второй и третьей ступеней сепарации нефти, факельные газы, давление которых обычно не ниже 0,15 МПа, а содержание углеводородов С₃₊ составляет 40÷75% и выше. Сырье может также включать неконденсируемые газы (азот, водород, кислород, оксиды углерода).

В эжекторе происходит сжатие и сжижение смеси легких углеводородов при конденсации и абсорбции ее компонентов активным потоком. Активным потоком в жидкостном эжекторе служит стабильная углеводородная фракция. Активный поток сжимают насосом и подают в эжектор.

Факторами сжижения сырья являются степень его сжатия (давление на выходе из эжектора) и расход активного потока (основной абсорбирующей среды) в эжекторе. Расход активного потока и его давление выбирают таким образом, чтобы получить требуемую степень ожижения сырья - в предпочтительном случае не менее 60% компонентов С₃₊, в том числе полное сжижение.

Полное ожижение сырья осуществляют, когда оно не включает неконденсируемые компоненты и содержание углеводородов C₁÷С₂ таково, что позволяет осуществить их полную абсорбцию активным потоком эжектора при его максимальном расходе. Сырье, содержащее неконденсируемые компоненты или неабсорбируемый объем углеводородов C₁÷C₂, сжимают до степени ожижения компонентов С₃₊ не менее 60%.

На выходе из эжектора получают жидкую или парожидкостную смесь углеводородов сырья и активного потока при более высоком давлении, чем сырьевая смесь легких углеводородов. Давление на выходе из эжектора зависит от расходов и давлений активного и сырьевого потоков. Чем выше давление на выходе из эжектора, тем меньший расход активного потока требуется для ожижения сырья и тем выше требуется сжатие активного потока до входа в эжектор.

Жидкий поток из эжектора или жидкую фазу, выделенную в сепараторе из парожидкостной смеси углеводородов сырья и активного потока, сжимают насосом до давления, необходимого для ректификации полученной смеси. Ректификационным методом выделяют целевые фракции углеводородов C₁÷С₄ и жидкие углеводороды С₅₊, включающие компоненты сырья и/или активного потока эжектора или, при соответствующем выборе активного потока, - фракцию С₅₊ компонентов сырья и фракцию активного потока эжектора. Углеводороды, используемые в качестве активного потока эжектора, циркулируют в системе: требуемое их количество сжимают насосом и направляют в эжектор. Если не выделяют фракцию C₅₊ компонентов сырья, то избыток фракции С₅₊ выводят с установки в качестве продукта. При необходимости активный поток подпитывают свежей фракцией.

Способ разделения газообразной смеси углеводородов C₁÷С₄₊ с использованием жидкостного эжектора может быть осуществлен следующим образом.

Пример
Сырье - сбросные газы низкого давления. Целевые продукты - сжиженная пропан-бутановая фракция и топливный газ при давлении не ниже 1,5 МПА.

Технологическая схема установки разделения сбросных газов приведена на чертеже.

Для ожижения газов используют жидкостной эжектор с воздушным охлаждением рабочей жидкости в циркуляционном контуре. Рабочая жидкость для эжектора - прямогонная стабильная бензиновая фракция 38÷150^oС. При сжатии газообразного сырья до 0,3÷0,35 МПа происходит его полное ожижение.

Сбросные газы низкого давления I поступают в эжектор Э и сжимаются до давления 0,3÷0,35 МПа. Активный поток II подают в эжектор насосом Н-1. Жидкую газобензиновую смесь III из эжектора направляют в емкость С-1, затем сжимают насосом Н-2, нагревают в рекуперативном теплообменнике Т-1 и полученный поток IV направляют на разделение в колонну-стабилизатор К-1, работающую при давлении 1,5÷1,6 МПа. Колонна снабжена дефлегматором Х-1 и рефлюксной емкостью Е-1 для выделения из паров V с верха колонны орошения VII, подаваемого в колонну насосом Н-3, и сухого газа VI, поступающего в топливную сеть. Жидкую пропан-бутановую фракцию VIII отбирают с 3 или 4 (сверху) тарелки колонны. Горячее орошение колонны обеспечивает ребойлер Т-2. Из куба колонны выводят бензиновую фракцию IX, охлаждают в теплообменнике Т-1 и холодильнике Х-2, охлажденный поток Х подпитывают бензиновой фракцией XI, смесь сжимают насосом Н-1 и подают в эжектор.

Состав и физические характеристики основных потоков приведены в табл. 1 и 2.

Использование: нефтехимия. Сущность: смесь легких углеводородов сжимают с использованием жидкостного эжектора, активным потоком в котором является стабильная углеводородная фракция, с получением жидкой фазы, содержащей не менее 60% компонентов С₃₊ сырья, и активный поток эжектора. Полученную жидкую фазу сжимают насосом и подвергают ректификации с выделением активного потока эжектора и целевых фракций. Технический результат - способ позволяет разделить смеси легких углеводородов низкого давления без использования компрессоров. 1 з.п.ф-лы, 2 табл., 1 ил.

1. Способ разделения газообразной смеси легких углеводородов на фракции, включающий ее сжатие с получением жидкой фазы, содержащей компоненты смеси, и ректификацию полученной жидкой фазы, отличающийся тем, что сжатие газообразной смеси углеводородов с получением жидкой фазы осуществляют с использованием жидкостного эжектора, активным потоком в котором является стабильная углеводородная фракция, при конденсации и абсорбции компонентов смеси активным потоком, полученная жидкая фаза включает не менее 60% компонентов С₃₊ сырья и активный поток эжектора, ее затем сжимают насосом и осуществляют ректификацию с выделением активного потока эжектора и целевых фракций. 2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что полученная жидкая фаза включает всю смесь углеводородов С₁-С₄ и активный поток эжектора.