СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗА Российский патент 2014 года по МПК C07C7/00 F25J3/00 

Изобретение относится к способам разделения газа и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности.

Известен способ разделения газа в двух ректификационных колоннах (И.А. Александров. «Перегонка и ректификация в нефтепереработке». М.: Химия, 1981, с.283, рис.V-10a).

Недостатком данного способа является использование искусственного холода в качестве хладагента.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разделения газа, включающий ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла (A.M. Чуракаев. «Переработка нефтяных газов». М.: Недра, 1983, с.116, рис.33).

Недостатком известного способа являются высокие энергозатраты в связи со значительным подводом тепла в низ абсорбера.

Задачей настоящего изобретения является снижение энергозатрат.

Указанная задача решается тем, что в способе разделения газа, включающем ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла, согласно изобретению жидкость с нижних тарелок абсорбера нагревают остатком ректификационной колонны, предварительно нагретым в кипятильнике, и подают в низ абсорбера.

За счет нагрева жидкости с нижних тарелок абсорбера остатком ректификационной колонны и подачи в низ абсорбера удается снизить количество тепла, подаваемого в низ абсорбера, и это решение позволяет снизить энергозатраты.

На фиг.1 представлена схема осуществления предлагаемого способа по варианту 1.

Нагретый сырьевой газ по линии 1 подают в абсорбер 2. С верха абсорбера 2 по линии 3 отводят сухой газ. На верх абсорбера 2 по линии 4 подают охлажденный в холодильнике 5 абсорбент. Из абсорбера 2 по линии 6 отводят жидкость, нагревают в теплообменнике 7 горячим абсорбентом, подаваемым по линии 8, и по линии 9 вводят в куб абсорбера 2. Остаток абсорбера 2 по линии 10 подают в кипятильник 11. Пары с верха кипятильника 11 по линии 12 возвращают в низ абсорбера 2. Жидкость с низа кипятильника 11 по линии 13 подают в ректификационную колонну 14. Пары с верха ректификационной колонны 14 конденсируют в конденсаторе 15 и по линии 16 подают в рефлюксную емкость 17. С низа рефлюксной емкости 17 отводят жидкость и по линии 18 возвращают на орошение ректификационной колонны 14. Балансовый избыток фракции C₃-C₄ по линии 19 отводят с установки. Из ректификационной колонны 14 по линии 20 отводят боковой погон и подают на верх отпарной секции 21. Пары с верха отпарной секции 21 по линии 22 возвращают в ректификационную колонну 14. Жидкость с низа отпарной секции 21 по линии 23 подают в кипятильник 24. Пары с верха кипятильника 24 по линии 25 возвращают в низ отпарной секции 21. Жидкость с низа кипятильника 24 по линии 26 отводят в качестве газового бензина. Жидкость с низа ректификационной колонны 14 по линии 27 подают в кипятильник 28. Пары с верха кипятильника 28 по линии 29 возвращают в низ ректификационной колонны 14. Жидкость с низа кипятильника 28 по линии 8 подают в теплообменник 7, а затем по линии 30 подают в холодильник 5. Туда же по линии 31 подают свежий абсорбент.

Вариант 2 работы схемы по предлагаемому способу, представленный на фиг.2, отличается от варианта 1 подачей жидкости с низа кипятильника 28 по линии 8 на теплообменные тарелки абсорбера 2, выводом ее по линии 9 и подачей в теплообменник 7 для нагрева сырьевого газа, подаваемого в теплообменник 7 по линии 1 и вводимого после нагрева по линии 6 в колонну 2.

Сравнительные показатели работы схем разделения газа по прототипу и предлагаемому способу приведены в прилагаемых таблицах.

Как видно из таблицы 1, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет снизить суммарный подвод тепла извне с 6,60 до 4,26-4,30 Гкал/ч, то есть в 1,54 раза, суммарный отвод тепла извне с 6,719 до 3,961-4,369 Гкал/ч, то есть в 1,54-1,70 раза.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить энергозатраты.

Таблица 1 Основные показатели работы колонн Показатели Вариант 0 (прототип) Вариант 1 (предлагаемый способ) Вариант 2 предлагаемый способ) 1 2 3 4 Расход, т/ч       - сырьевого газа 7,60 7,60 7,60 - абсорбента 35,00 35,00 35,00 - сухого газа 3,46 3,46 3,46 - фр. C₃-C₄ 2,73 2,73 2,73 - газового бензина 1,41 1,41 1,38 - остатка K-2 из T-4 35,00 35,00 35,03 - паров с верха K-1 3,46 3,46 3,46 - орошения K-1 35,00 35,00 35,00 - жидкости с низа K-1 56,64 54,76 42,30 - жидкости с низа T-1 39,14 42,41 47,53 - паров из T-1 17,50 12,35 3,21 - жидкости с низа T-2 - 39,14 39,14 - паров из T-2 - 3,27 3,16 - жидкости с низа T-3 - - 42,30 - паров из T-3 - - 5,24 - паров в низ K-1 17,50 15,62 3,16 - питания K-2 39,14 39,14 39,14 - паров с верха K-2 31,18 31,18 31,17 - острого орошения K-2 28,45 28,45 28,44 - бокового погона в K-3 3,62 3,62 3,62 - паров с верха K-3 2,21 2,21 2,24 - жидкости с низа K-3 в T-5 4,44 4,44 4,42 - паров в низ K-3 3,03 3,03 3,04 - жидкости с низа K-2 в T-4 89,53 89,53 89,54 - паров в низ K-2 54,53 54,53 54,51 Температура, °C       - ввода сырьевого газа 40 40 100 - ввода абсорбента 30 30 30 - ввода орошения K-1 30 30 30 - верха K-1 34 34 34 - низа K-1 118 107 164 - в T-1 186 164 126 - в T-2 - 187 186 - в T-3 - - 164 - ввода орошения в K-2 40 40 40 - верха K-2 51 51 51

- вывода бокового погона в К-3 99 99 100 - низа К-2 241 241 241 - в Т-4 246 246 246 - верха К-3 105 105 106 - низа К-3 147 147 147 - в Т-5 157 157 156 - абсорбента из Т-1 210 135 150 - абсорбента из Т-3 - - 190 Давление, ата       - верха К-1 14,00 14,00 14,00 - низа К-1 14,46 14,46 14,46 - в Т-1 14,56 14,56 14,43 - в Т-2 - 14,66 14,66 - в Т-3 - - 14,45 - в Е-2 10,80 10,80 10,80 - верха К-2 11,00 11,00 11,00 - низа К-2 11,60 11,60 11,60 - в Т-4 11,90 11,90 11,90 - верха К-3 11,38 11,38 11,38 - низа К-3 11,57 11,57 11,57 - в Т-5 11,88 11,88 11,88 Тепло, Гкал/ч       - вводимое с сырьевым газом       - вводимое с абсорбентом 0,699 0,699 1,005 - отводимое в Х-1 0,493 0,493 0,493 - подводимое в Т-1 4,336 1,986 1,578 - подводимое в Т-2 3,300 2,530 0,886 - подводимое в Т-3 - 0,800 0,760 - отводимое в Х-2 - - 1,348 - подводимое в Т-4 2,383 2,383 2,383 - подводимое в Т-5 3,300 3,300 3,300 - суммарный подвод тепла извне в Т-1 (прототип), Т-2, Т-4, Т-5 (варианты 1 и 2) 0,200 0,200 0,200 - суммарный отвод тепла извне в Х-1 и Х-2 6,600 4,300 4,260   6,719 4,369 3,961 Число теоретических тарелок (двухсливные клапанные)       - в 1 секции К-1       - во 2 (отгонной) секции К-1 14 14 14 - в 1 секции К-2 7 7 7 - во 2 секции К-2 7 7 7 - в 3 (отгонной) секции К-2 9 9 9 - в К-3 9 9 9

  14 14 14 Диаметр, м       - K-1 1,2 1,2 1,0 - K-2 2,0 2,0 2,0 - K-3 0,6 0,6 0,6 Расстояние между тарелками, мм       - в K-1 400 400 400 - в K-2 400 400 400 - в K-3 300 300 300 Линейная/максимально-допустимая скорость пара, м/с       - в K-1       - в K-2 0,10-0,18/0,26-0,41 0,10-0,18/0,26-0,41 0,14-0,24/0,24-0,41 - в K-3 0,12-0,19/0,21-0,26 0,12-0,19/0,21-0,26 0,12-0,19/0,21-0,26 0,12-0,15/0,15-0,17 0,12-0,15/0,15-0,17 0,12-0,15/0,15-0,17 Высота подпора слива, мм       - в K-1 28-41 28-41 31-44 - в K-2 17-43 17-43 19-43 - в K-3 12-13 12-13 12-13 Содержание, % масс.       - C₃ в сухом газе 0,12 0,10 0,20 - абсорбента в сухом газе 3,31 3,31 3,30 - C₂ во фр. C₃-C₄ 0,29 0,29 0,29 - C₅ во фр. C₃-C₄ 0,09 0,09 0,11 - C₄ в газовом бензине 0,09 0,09 0,06 - фр. >110°C в газовом бензине 2,92 2,92 2,64 - фр. до 100°C в остатке K-2 2,02 2,02 2,08

Таблица 2 Состав сырья и продуктов разделения колонн, % масс. Компоненты и фракции, °C Сырьевой газ Абсорбент Сухой газ (вариант 0) Фр. C₃-C₄ варианты 0 и 1) Газовый бензин (варианты 0 и 1) Остаток K-2 (варианты 0 и 1) Сухой газ (вариант 1) Сухой газ (вариант 2) Фр. C₃-C₄ (вариант 2) Газовый бензин (вариант 2) Остаток K-2 (вариант 2) C₁ 27,42 - 60,21 - - - 60,27 60.17 - - - C₂ 16,63 - 36,36 0,29 - - 36,32 36,32 0,29 - - C₃ 21,73 - 0,12 60,22 - - 0,10 0,20 60,22 - - iC₄ 4,14 - - 11,47 - - - - 11,47 - - nC₄ 10,04 - - 27,93 0,09 - - - 27,91 0,06 - iC₅ 2,21 - - 0,08 11,76 - - - 0,10 12,05 - nC₅ 2,67 - - 0,01 14,38 - - - 0,01 14,71 - 40-50 1,00 - - - 5,25 - - - - 5,37 - 50-60 1,77 0,01 - - 9,58 0,01 - - - 9,80 0,01 60-70 2,00 0,04 0,01 - 11,11 0,02 0,01 0,01 - 11,35 0,02 70-80 2,00 0,14 0,03 - 12,20 0,08 0,03 0,03 - 12,40 0,08 80-90 2,00 0,48 0,07 - 14,02 0,34 0,07 0,07 - 13,97 0,36 90-100 3,28 1,41 0,16 - 13,20 1,57 0,16 0,16 - 12,60 1,61 100-110 1,00 4,04 0,32 - 5,49 4,00 0,32 0,32 - 5,05 4,02 110-120 1,00 10,88 0,62 - 2,18 10,95 0,62 0,62 - 1,97 10,95 120-130 1,08 24,04 0,93 - 0,65 24,16 0,93 0,93 - 0,59 24,14 130-140 0,01 26,56 0,69 - 0,08 26,52 0,69 0,69 - 0,07 26,49 140-150 0,01 20,97 0,36 - 0,01 20,93 0,36 0,36 - 0,01 20,91 150- 160 0,01 8,99 0,10 - - 8,98 0,10 0,10 - - 8,97 160-170 - 1,99 0,02 - - 1,99 0,02 0,02 - - 1,99 170-180 - 0,38 - - - 0,38 - - - - 0,38 180-190 - 0,06 - - - 0,06 - - - - 0,06 190-200 - 0,01 - - - 0,01 - - - - 0,01 Z 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100.00 100,00 100,00

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности и может быть использовано при разделении газа. Способ разделения газа включает ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла. Жидкость с нижних тарелок абсорбера нагревают остатком ректификационной колонны, предварительно нагретым в кипятильнике, и подают в низ абсорбера. Технический результат - снижение энергозатрат. 2 ил., 2 табл.

Способ разделения газа, включающий ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла, отличающийся тем, что жидкость с нижних тарелок абсорбера нагревают остатком ректификационной колонны, предварительно нагретым в кипятильнике, и подают в низ абсорбера.