СПОСОБЫ РАЗДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ Российский патент 2018 года по МПК C07C7/04 C07C9/04 C07C9/06 C07C9/08 C07C11/06 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится к способу и устройству для улучшенного извлечения С₂ или С₃ и более тяжелых компонентов из углеводородных газов.

[0002] В обычных способах для извлечения этана или пропана и более тяжелых компонентов из углеводородных газов С₂ и/или С₃ несущие газы обрабатывают путем комбинирования теплообменного расширения (или сжатия с последующим расширением) и охлаждения для получения частично конденсированного потока, который собирают в сырьевой сепаратор, имеющий давление обычно порядка 50-1200 psia (фунт/дюйм²) и температуру порядка от -50 до -200°F. Эти условия, конечно, могут значительно различаться в зависимости от условий давления и температуры, необходимых для достижения частичной конденсации для конкретного газа, а также давления и температуры, при которых сырье поступает в способ. Жидкость, получающуюся в результате частичной конденсации, подают во фракционирующую колонну, называемую колонной тяжелых фракций (HEFC) (heavy ends fractionation column) как сырье промежуточной колонны, наряду с тем, что пар из сырьевого сепаратора дополнительно охлаждают посредством теплообменника, расширения или других средств, и затем входит во фракционирующую колонну легких фракций (LEFC) (light ends fractionation column) в качестве сырья. Верхний поток из LEFC используют для получения флегмы путем частичного конденсирования верхних паров из HEFC через пригодное теплообменное устройство. В обычной системе HEFC колонна будет действовать при давлении по существу равном, или меньшем, чем давление сырьевого сепаратора HEFC (возможно допускающего малое падение давления, так как частично конденсированная жидкость проходит через сепаратор в HEFC), и верхние пары HEFC отходят при температуре порядка от 0° до -170°F. Теплоотдача от этих верхних паров к остаточным парам из LEFC обеспечивает частичный конденсат, который используют в качестве флегмы в LEFC.

[0003] Предварительное охлаждение газа, перед тем как его расширяют до давления LEFC, будет, как правило, давать в результате образование парового конденсата высокого давления. Чтобы исключить повреждение детандера, паровой конденсат высокого давления, если он образуется, обычно отделяют, отдельно расширяют посредством клапана Джоуля-Томсона и используют как дополнительное сырье для промежуточной части HEFC колонны. Охлаждение в таком способе иногда полностью получается путем рабочего расширения паров, остающихся после частичной конденсации газа высокого давления, до рабочего давления колонны. Другие способы могут заключать в себе внешнее охлаждение газов высокого давления для обеспечения некоторого требуемого охлаждения.

[0004] При обработке природного газа сырье обычно поступает при рабочем абсолютном давлении 600-1000 фунтов/дюйм². В таком случае расширение к давлению порядка 150 фунтов/дюйм² -300 фунтов/дюйм² является обычным. В альтернативном способе оборудование может быть конструктивно исполнено для извлечения этана или этилена, или пропана, или пропилена из нефтезаводских газов. Нефтезаводские газы выпускаются с давлением 150-250 фунт/дюйм². В этом случае для удобства разработчика технологического способа LEFC может быть конструктивно исполнена для работы при давлении ниже давления нефтезаводского газа, который поступает, т.е. возможно 50-100 фунтов/дюйм², так что рабочее расширение может быть использовано, чтобы обеспечивать охлаждение способу. Это будет давать в результате более низкие температуры LEFC, и будет увеличивать возможность утечки тепла и другие технические проблемы, связанные с криогенными температурами. Также возможно в этом случае сжимать нефтезаводской газ до более высокого давления, так что он может расширяться после этого в расширительной машине (детандере), чтобы обеспечить охлаждение для всего способа.

[0005] Типичная блок-схема способа для отделения С3 и более тяжелых углеводородов от газового потока иллюстрирована в патенте США № 4251249 Джерри Г. Галсби (Jerry G. Gulsby).

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] В одном варианте осуществления изобретения описан способ для разделения углеводородного газа, содержащего, по меньшей мере, метан, этан и С₃-компоненты на фракцию, содержащую преобладающую порцию этана и более легкие компоненты, и фракцию, содержащую преобладающую порцию С₃ и более тяжелые компоненты, или преобладающую порцию метана и более легкие компоненты, и фракцию, содержащую преобладающую порцию С₂ или более тяжелые компоненты, способ, в котором

(a) сырой газ обрабатывают в одном или более теплообменниках и этапах расширения для обеспечения, по меньшей мере, одного частично конденсированного углеводородного газа, обеспечивая тем самым, по меньшей мере, один первый остаточный пар, и, по меньшей мере, одну С₂ или С₃-содержащую жидкость, жидкость, которая также содержит более легкие углеводороды; и

(b) по меньшей мере, одну из С₂ или С₃-содержащих жидкостей направляют в дистилляционную колонну, в которой упомянутую жидкость разделяют на второй остаток, содержащий более легкие углеводороды и С₂ или С₃-содержащий продукт; включающий в себя

(1) охлаждение второго остатка, чтобы его частично конденсировать;

(2) непосредственное контактирование, по меньшей мере, части одного из упомянутых первых остаточных паров с, по меньшей мере, частью жидкой порции частично конденсированного второго остатка в, по меньшей мере, одном этапе контактирования, и после этого разделение паров и жидкостей из упомянутого этапа контактирования;

(3) поставка жидкостей, таким образом извлеченных, в дистилляционную колонну в качестве жидкой подачи в нее; и

(4) направление паров, таким образом извлеченных, в теплообменную связь со вторым остатком из дистилляционной колонны, чтобы тем самым обеспечивать охлаждение этапа (1), и после этого выпуская упомянутые остаточные газы; улучшение дополнительно включает в себя:

(5) извлечение потока рециклового газа из детандера-компрессора или компрессора остаточного газа;

(6) охлаждение и частичное конденсирование рециклового потока в упомянутых одном или более теплообменниках;

(7) расширение рециклового потока, тем самым дополнительно конденсируя его порцию, и охлаждение рециклового потока;

(8) подача расширенного рециклового потока в субохладитель, посредством чего расширенный рецикловый поток обменивается теплом в субохладителе с газами из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций, тем самым обеспечивая более низкие температуры парам из фракционирующей колонны тяжелых фракций.

[0007] Этап (2) контактирования осуществляется в сырьевом сепараторе/абсорбере, который заключает в себе фракционирующее средство для противоточного контакта пар/жидкость и

(i) при этом упомянутый частично конденсированный второй остаток вводят в упомянутый сепаратор/абсорбер над упомянутыми фракционирующим устройством или в промежуточной точке, посредством чего его жидкая порция проходит сверху вниз через упомянутое фракционирующее устройство; и

(ii) упомянутую, частично конденсированную порцию первого остатка вводят в упомянутый сепаратор/абсорбер над или в промежуточной точке в упомянутом фракционирующем устройстве, посредством чего его жидкая порция проходит сверху вниз через упомянутое фракционирующее устройство; и при этом упомянутую порцию охлажденной С₂ или С₃-содержащей жидкости из сепаратора вводят в упомянутый сепаратор/абсорбер над или в промежуточной точке в упомянутом фракционирующем устройстве, посредством чего его жидкая порция проходит сверху вниз через упомянутое фракционирующее устройство; и

(iii) упомянутая, по меньшей мере, часть одного из упомянутых первых остаточных паров подают к упомянутому сепаратору/абсорберу ниже упомянутого фракционирующего устройства, посредством чего первый остаточный пар поднимается через упомянутое фракционирующее средство в противоточном контакте с жидкой порцией частично конденсированного второго остатка.

[0008] Фракционирующее устройство в упомянутом сепараторе/абсорбере обеспечивают эквивалент, по меньшей мере, одного дистилляционного этапа, размещенного для контактирования, по меньшей мере, части одного из упомянутых первых остаточных паров с жидкой порцией частично конденсированного второго остатка.

[0009] Фракционирующее устройство в упомянутом сепараторе/абсорбере обеспечивают эквивалент, по меньшей мере, одного дистилляционного этапа, размещенного для контактирования, по меньшей мере, части одного из упомянутых первых остаточных паров с жидкой порцией частично конденсированного второго остатка.

[0010] Извлеченный поток рециклового газа может дополнительно проходить через выпускной охладитель детандера-компрессора или выпускной охладитель другого компрессора до его частичного конденсирования в одном или более теплообменниках. Один или более теплообменников, где рецикловый поток частично конденсирован, могут иметь другие жидкие и газовые потоки, присутствующие там, которые могут дополнительно использоваться вдобавок к газам из верхней части фракционирующей колонны легких фракций для частичной конденсации рециклового потока. Например, жидкий продукт из фракционирующей колонны легких фракций, текучей среды ребойлера, текучая среда бокового нагревателя и/или потоки остаточных газов могут все проходить через один или более теплообменников.

[0011] Один или более теплообменников могут быть кожухотрубчатыми, пластинчато-ребристыми теплообменниками или другими устройствами теплообмена. Расширение рециклового потока может быть посредством клапана регулирования потока или дополнительного турбодетандера.

[0012] Холодный расширенный рецикловый поток, который подают в субохладитель, будут комбинировать с верхним потоком из фракционирующей колонны легких фракций, давая в результате более холодный поток флегмы, который подают во фракционирующую колонну легких фракций, тем самым промотируя увеличенную флегму и, таким образом, большее извлечение из фракционирующей колонны легких фракций.

[0013] Кроме того, описано устройство для разделения углеводородного газа, содержащего, по меньшей мере, этан и С₃ компоненты на фракцию, содержащую преобладающую порцию этана и более легких компонентов, и фракцию, содержащую преобладающую порцию С₃ и более тяжелые компоненты, устройство, в котором

(a) обеспечены одно или более теплообменных устройств и одно или более устройств расширения, которые соединены совместно для обеспечения, по меньшей мере, одного частично конденсированного углеводородного газа, обеспечивая тем самым, по меньшей мере, один остаточный пар и, по меньшей мере, одну С₃-содержащую жидкость, жидкость, которая также содержит более легкие углеводороды и

(b) дистилляционную колонну присоединяли для получения, по меньшей мере, одной из упомянутых С₃-содержащих жидкостей, которая приспособлена для разделения С₃-содержащих жидкостей на второй остаток, содержащий более легкие углеводороды и С₃-содержащий продукт;

улучшение включает в себя

(1) теплообменные устройства, присоединенные к упомянутой дистилляционной колонне, для получения второго остатка и для его частичного конденсирования;

(2) устройства контактирования разделения, присоединенные для получения, по меньшей мере, одного из первых остаточных паров и, по меньшей мере, части жидкой порции частично конденсированного второго остатка и для смешивания вместе упомянутого пара и жидкости в, по меньшей мере, одном этапе контактирования, устройства, которые заключают в себе устройства сепарации для разделения пара и жидкости после контакта на упомянутом этапе;

(3) упомянутое устройство (2), дополнительно присоединенное, для поставки жидкостей там отделенных, в дистилляционную колонну в качестве жидкой подачи в нее; и

(4) упомянутое устройство (2) также присоединенное, чтобы направить отделенные там пары в теплообменную связь с упомянутым вторым остатком из дистилляционной колонны в упомянутое теплообменное устройство (1); улучшение дополнительно включает в себя

(5) охлаждающее продукт устройство, присоединенное к упомянутой дистилляционной колонне для получения упомянутого второго остатка из упомянутой дистилляционной колонны и для подачи второго остатка в упомянутое теплообменное устройство.

[0014] Устройство контактирования и отделения заключает в себе фракционирующее устройство для противоточного контакта пар/жидкость, и при этом упомянутое устройство присоединено для получения порции обрабатываемого там одного из первых остаточных паров ниже упомянутого фракционирующего средства и для получения порции обрабатываемых там упомянутых жидкостей из частично конденсированного второго остатка над упомянутым фракционирующим устройством, причем упомянутое фракционирующее устройство так приспособлено, чтобы первые остаточные пары поднимались через это в противоточном контакте с частично конденсированным вторым остатком.

[0015] Фракционирующее устройство заключает в себе устройства контактирования пар/жидкость, которые представляют собой эквивалент, по меньшей мере, одного теоретического дистилляционного этапа.

[0016] Устройство контактирования и отделения (2) включает в себя устройство для смешивания вместе, по меньшей мере, части одного из упомянутых первых паров с порцией жидкости частично конденсированного второго остатка.

[0017] Устройство контактирования и отделения (2) включает в себя устройство для смешивания вместе, по меньшей мере, части одного из упомянутых первых остаточных паров и с порцией жидкости и с порцией паров частично конденсированного второго остатка.

[0018] Устройство контактирования и отделения заключает в себе фракционирующее устройство для противоточного контакта пары/жидкость, и при этом упомянутое устройство присоединено для получения порции обрабатываемого там одного из первых остаточных паров ниже упомянутого фракционирующего средства и для получения порции упомянутых жидкостей из частично конденсированного второго остатка, порции частично конденсированного первого остатка и порции обрабатываемой там охлажденной С₃-содержащей жидкости из сепаратора над или в промежуточной точке в упомянутом фракционирующем устройстве упомянутого фракционирующего устройства, тем самым приспособленного, чтобы первые остаточные газы поднимались там по нему в противоточном контакте с частично конденсированным вторым остатком и порцией частично конденсированного первого остатка, и дополнительно приспособленного, чтобы порция С₃-содержащей жидкости из сепаратора охлаждалась жидкостями, выходящими из фракционирующего устройства.

[0019] Фракционирующее устройство заключает в себе устройства контактирования пар/жидкость, которые представляют собой эквивалент, по меньшей мере, одного теоретического дистилляционного этапа.

[0020] Устройство контактирования и отделения (2) включает в себя устройство для смешивания вместе, по меньшей мере, части одного из упомянутых первых остаточных паров и с жидкой порцией частично конденсированного второго остатка, жидкой порцией частично конденсированной порции первого остатка и порцией охлажденной С₃-содержащей жидкости из сепаратора.

[0021] Устройство контактирования и отделения (2) включает в себя устройство для смешивания вместе, по меньшей мере, части одного из упомянутых первых остаточных паров и с порцией жидкости и паров упомянутого частично конденсированного второго остатка, упомянутой частично конденсированной порции первого остатка и порцией охлажденной С₂ или С₃-содержащей жидкости из сепаратора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0022] Фигура 1А представляет собой неполное схематическое представление способа разделения углеводородов согласно изобретению, которое показывает половину способа из-за ограничений масштабирования.

[0023] Фигура 1B представляет собой неполное схематическое представление другой половины способа разделения углеводородов согласно изобретению, которое показывает другую половину способа из-за ограничений масштабирования.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0024] Настоящее изобретение обеспечивает улучшенный способ извлечения С₂ или С₃ и более тяжелых компонентов из несущих углеводороды газов. В улучшенном способе по настоящему изобретению верхний пар из колонны HEFC является частично конденсированным, и затем, по меньшей мере, жидкий конденсат объединяют с, по меньшей мере, паром из частично конденсированных сырьевых газов, как описано выше, в LEFC, которая по настоящему изобретению также действует как абсорбер. LEFC конструктивно исполнена, чтобы предоставлять один или более этапов контактирования. Обычно для конструкторских целей такие этапы допускаются как являющиеся равновесными этапами, но на практике это не должно быть так. Пар из сырьевого сепаратора/абсорбера входит в теплообменную связь с верхним погоном из HEFC, тем самым обеспечивая частичную конденсацию того потока, и жидкость из LEFC подают в HEFC в качестве верхнего или главного жидкого сырья в колонне.

[0025] Если LEFC содержит абсорбционную секцию, такую как набивка, или одна или более фракционирующих тарелок, эти этапы будут допускаться, чтобы соответствовать пригодному числу теоретических этапов разделения. Наши расчеты показали преимущества с лишь одним теоретическим этапом, а также больше преимуществ, когда число теоретических этапов увеличивают. Мы полагаем, что преимущества могут быть реализованы даже с эквивалентом фракционного теоретического этапа. Частично конденсированный верхний погон из HEFC подают выше этой секции, а его жидкая порция проходит сверху вниз через абсорбционную секцию. Частично конденсированный сырьевой поток обычно подается ниже абсорбционной секции, чтобы паровая часть проходила снизу вверх через нее в противоточном контакте с жидкостями из частично конденсированного верхнего погона из HEFC. Подымающийся пар объединяет пары, которые отделяют от частично конденсированного верхнего погона из HEFC над абсорбционной секцией, чтобы образовать объединенный остаточный поток.

[0026] Наряду с тем, как описано выше относительно предпочтительного варианта осуществления, в котором верхние пары конденсируются и используются для абсорбции ценных этана, этилена, пропана, пропилена и т.д. из выходных паров детандера, мы подчеркиваем, что данное изобретение не ограничено этим точным вариантом осуществления. Преимущества могут быть реализованы, например, путем обрабатывания только части выходного пара детандера этим способом, или использования конденсата верхнего погона как абсорбента в случаях, когда другие конструкционные решения указывают, что порции конденсата из выхода детандера или верхний конденсат должны обходить LEFC. Мы также подчеркиваем, что LEFC может быть сконструирована как или отдельный резервуар, или как секция колонны HEFC.

[0027] В практическом использовании этого изобретения обязательно будет небольшой перепад давления между LEFC и HEFC, который должен приниматься во внимание. Если верхние пары проходят через конденсатор и в сепаратор без какого-либо подъема давления, то LEFC будет предполагать рабочее давление немного ниже рабочего давления HEFC. В этом случае жидкое сырье, отводимое из LEFC, может быть перекачано насосом к месту его подачи в HEFC. Альтернативой является обеспечение вспомогательной воздуходувкой в паропроводе для поднятия рабочего давления в конденсаторе верхнего погона и LEFC достаточно, чтобы жидкое сырье могло быть подано в HEFC без перекачки насосом. Еще другой альтернативой является установка LEFC на достаточном возвышении относительно положения подачи жидкости, отводимой из нее, до такой степени, что гидростатическое давление жидкости будет превосходить перепад давления.

[0028] В еще другой альтернативе весь частично конденсированный верхний погон HEFC, или часть, и все частично конденсированное сырье, или часть, могут быть объединены, как например, в трубопроводе, соединяющем выход детандера с LEFC и, если хорошо перемешаны, жидкости и пары будут смешаны вместе и разделены в соответствии с относительной летучестью различных компонентов общих объединенных потоков. В этом варианте осуществления парожидкостная смесь из конденсатора верхнего погона может использоваться без сепарации, или может отделяться ее жидкая пудра. Такое смешение считается целью этого изобретения как этап контактирования.

[0029] В еще другой вариации вышеизложенного частично конденсированные пары верхнего погона могут быть отделены, и всю, или часть, отделенную жидкость подавали в LEFC или смешивали с подаваемыми туда парами.

[0030] Настоящее изобретение обеспечивает улучшенное извлечение этана или этилена, пропана или пропилена на величину затраты энергии, требуемой для проведения способа. Улучшение рабочей мощности, требуемое для эксплуатации способа в HEFC, может появиться или в форме уменьшенных энергетических потребностей для наружного охлаждения, уменьшенных энергетических потребностей для компрессии или рекомпрессии, или и того и другого. Альтернативно, при желании, увеличенное С₂ или С₃ извлечение может быть получено для поступления установленной мощности

[0031] Фиг. 1A и фиг 1B представляют схему способа углеводородного разделения согласно изобретению. Несущий углеводород газ подают по линии 20 в теплообменник 22-E3000 теплый газ/газ, и затем в охладитель 22-E3400. Холод подают по линии 52 и 53. Охладитель имеет линию 54, которая будет отводить холод для рекомпрессии и сжижения. Поток охлажденного газа подают по линии 21 через теплообменник 22-3100 холодный газ/газ в емкость 22-D1000 разделения охлаждением.

[0032] Поток углеводородного газа будет разделен на два потока с паром, уходящим по линии 22, и кубовым продуктом по линии 25 к линии 16. Кубовой продукт будет следовать через клапан для управления потоками в линии 26, и будет присоединять линию 26 к линии 35, когда они будут входить в субохладитель 22-E3200. Эти охлажденные углеводородные газы покидают субохладитель по линии 36 и входят во фракционирующую колонну легких фракций 22-T2000. Поток углеводородного газа, который не перенаправили, будет продолжаться по линии 37 фракционирующей колонны легких фракций 22-T2000 вверху колонны.

[0033] Пар из емкости 22-D1000 разделения охлаждением будет выходить по линии 22 и достигать соединения с линией 24. Линия 24 будет также содержать клапанную сборку клапана регулятора давления PV (pressure valve), которую применяют для регулирования течения потока в линии 24. Остаток пара из емкости разделения охлаждением течет по линии 23 через детандер/компрессор 22-X6000. Этот расширенный газовый поток будет загружаться по линии 29 во фракционирующую колонну легких фракций 22-T2000.

[0034] Пар из емкости 22-D1000 разделения охлаждением будет выходить по линии 39 и проходить по линии 40, когда они будут проходить через теплообменник 22-E3100 холодный газ/газ и теплообменник теплый газ/газ перед прохождением по линии 55 к детандеру/компрессору 22-C6000, куда будет входить поток сжатого газа, и охладитель 22-E4100 выходного патрубка детандера/компрессора по линии 59. Выпущенный газовый поток будет выходить по линии 58 и для продажи, или дополнительного обрабатывания, если требуется.

[0035] Линия 56 контактирует с линией 55, и некоторое количество углеводородного газа будет отведено перед вхождением в детандер/компрессор 22-C6000 и извлечено для использования в качестве топливного газа. Клапанная сборка присутствует в линии 56 для регулирования количества материала, который будет использоваться в качестве топливного газа.

[0036] Кубовый продукт из фракционирующей колонны легких фракций 22-T2000 будет выходить по линии 31. Этот кубовый продукт включает в себя промежуточный жидкий поток, который требует дополнительного фракционирования. Линия 31 сообщается по текучей среде с насосом 22-P5000A/B для перекачки, который направляет кубовый продукт из фракционирующей колонны легких фракций в линию 33 и в верхнюю часть фракционирующей колонны тяжелых фракций 22-T2100.

[0037] Поток, включающий в себя охладитель, жидкость промежуточного продукта, отводят из фракционирующей колонны тяжелых фракций 22-T2100 по линии 41, которая питает боковой нагреватель 22-E3800, который будет нагревать поток и возвращать его по линии 42 в точку ниже во фракционирующую колонну тяжелых фракций, из которой его отводили. Другой боковой поток отводят из фракционирующей колонны тяжелых фракций 22-T2100 по линии 43, которая питает ребойлер 22-E3700 фракционирующей колонны тяжелых фракций, который будет нагревать боковой поток, Этот поток подают в трим-ребойлер 22-E4000, где он будет нагрет перед его возвращением по линии 44 в точку ниже во фракционирующую колонну тяжелых фракций, из которой его отводили. Линия 45 будет подавать теплоноситель (не показано) в трим-ребойлер 22-E4000, наряду с тем, что линия 46 будет возвращать теплоноситель из трим-ребойлера.

[0038] Линия в нижней части фракционирующей колонны тяжелых фракций будет удалять некоторое количество углеводорода, содержащего в основном С₂-(углеводороды) и менее летучие углеводороды или С₃-(углеводороды) и менее летучий углеводород, и направлять их к клапану в линии 51. Линия 51 получает кубовый продукт из фракционирующей колонны тяжелых фракций 22-T2100. Линия 47 подводит кубовый продукт из фракционирующей колонны тяжелых фракций и подводит его насосу 22-P5100A/B кубового продукта фракционирующей колонны тяжелых фракций, который подводит кубовый продукт по линии 49 к теплообменнику 22-E3600 продукта, который подводит кубовый продукт по линии 50 к насосу 22-P5200A/B продукта. Этот насос направляет кубовый продукт по линии 51, где он может быть непосредственно подведен к трубопроводу. Клапан в линии 49 будет позволять обход теплообменника 22-E3600 продукта и отводить поток к воздуху или воде, охлаждающим теплообменник, если оборудование работает в режиме извлечения С₃ и более тяжелых углеводородов. После охлаждения этот кубовый продукт может быть подведен обратно в линию 49 для подачи в теплообменник 22-E3600 продукта.

[0039] Пар из фракционирующей колонны 22-T2100 тяжелых фракций будет выходить по линии 34, и проходить через субохладитель 22-E3200. Линия 38 выходит из субохладителя22-E3200 и присоединяется к клапану. Пар из фракционирующей колонны тяжелых фракций будет подводиться по линии 30 во фракционирующую колонну легких фракций 22-T2000, где он будет дополнительно фракционирован для повторного ввода обратно во фракционирующую колонну тяжелых фракций в качестве потока флегмы.

[0040] Часть сжатого остаточного газа из потока 58 возвращается в способ посредством полного криогенного способа не только чтобы повысить извлечения этана и более тяжелых углеводородных компонентов, а также, чтобы уменьшить потребление энергии всей системы.

[0041] Улучшенный способ использует рецикловый поток 1, в котором часть остаточного газа охлаждена, и может быть частично сжижена посредством теплообменника, расширена уменьшая его температуру и, таким образом, увеличивая флегму во фракционирующей колонне легких фракций 22-T2000. Этот рецикловый поток 1 подают вниз по потоку из детандера-компрессора 22-X/C600 и охладителя 22-E4100 выходного патрубка детандера-компрессора или вниз по потоку доохладителя компрессора остаточного газа. Рецикловый поток 1 доохлажадается и частично конденсируется на входе пластинчато-ребристого теплообменника 22-E3000, где рецикловый поток 1 может поперечно обмениваться (теплом) с входным потоком 20, потоком 49 жидкого продукта, потоком 43 текучей среды ребойлера, потоком 41 текучей среды бокового нагревателя и потоком 40 остаточного газа вместе. Рецикловый поток выходит из теплообменника 22-E3000 по линии 2 и расширяется через клапан регулирования потока V2, где будут происходить дополнительное сжижение и охлаждение рециклового потока. Этот дополнительно охлажденный и сжиженный рецикловый поток проходит через клапан регулирования потока V2 и входит в линию 3, которая подведена в субохладитель 22-E3200. Субохладитель 22-E3200 обеспечивает дополнительное охлаждение путем смешивания с паром из фракционирующей колонны легких фракций 22-T2000. Путем достижения этих низких температур осуществляется дополнительное сжижение, таким образом, обеспечивая больше флегмы для фракционирующей колонны легких фракций 22-T2000. Упомянутая флегма будет давать в результате абсорбцию больше этана, а также увеличение извлечений этана и более тяжелых компонентов.

[0042] Рецикловый поток, имеющий обеспеченное большее охлаждение к субохладителю 22-E3200 и впоследствии охлаждающий флегму для фракционирующей колонны легких фракций 22-T2000, течет через субохладитель22-E3200 и входит в линию 4, где он будет течь к линии 40, где он будет подводиться через теплообменник 22-E300, где будет дополнительно нагреваться и затем подводится по линии 55 к детандеру/компрессору 22-C6000. Сжатый поток будет подводиться по линии 59 к охладителю 22-4100 выходного патрубка детандера/компрессора, где он будет повторно сжат и подан в линию 1, где он будет рециклирован, в конце концов, к субохладителю 22-E3200.

[0043] Хотя это изобретение было описано относительно конкретных вариантов его осуществления, ясно, что многочисленные другие формы и модификации изобретения будут очевидны для специалистов в области техники. Прилагаемая формула изобретения в этом изобретении, как правило, должна истолковываться, чтобы покрыть все такие очевидные формы и модификации, которые находятся в пределах действительной сущности и объема изобретения.

Изобретение относится к способу разделения углеводородного газа, содержащего, по меньшей мере, этан и С₃ и более тяжелые компоненты на фракцию, содержащую преобладающую порцию этана и более легкие компоненты, и фракцию, содержащую преобладающую порцию С₃ и более тяжелые компоненты, в котором (a) сырой газ обрабатывают в одном или более теплообменниках, а также на этапах расширения для обеспечения, по меньшей мере, одного частично конденсированного углеводородного газа, обеспечивая тем самым, по меньшей мере, один первый остаточный пар и, по меньшей мере, одну С₂ или С₃-содержащую жидкость, которая также содержит более легкие углеводороды; и (b) по меньшей мере, одну из С₂ или С₃-содержащих жидкостей направляют в дистилляционную колонну, в которой упомянутую жидкость разделяют на второй остаток, содержащий более легкие углеводороды, и С₂ или С₃-содержащий продукт. Способ характеризуется тем, что (1) охлаждают второй остаток, чтобы частично конденсировать его; (2) обеспечивают непосредственное контактирование, по меньшей мере, части одного из упомянутых первых остаточных паров с, по меньшей мере, частью жидкой порции частично конденсированного второго остатка на, по меньшей мере, одном этапе контактирования, и после этого разделяют пары и жидкости из упомянутого этапа контактирования; (3) подают жидкости, таким образом извлеченные, в дистилляционную колонну в качестве жидкой подачи в неё; и (4) направляют пары, таким образом извлеченные, в теплообменную связь со вторым остатком из дистилляционной колонны, чтобы тем самым обеспечить охлаждение этапа (1), и после этого выпускают упомянутые остаточные газы. Причем (5) извлекают поток рециклового газа из детандера-компрессора или компрессора остаточного газа; (6) охлаждают и частично конденсируют рецикловый поток в упомянутом одном или более теплообменниках; (7) расширяют рецикловый поток, тем самым дополнительно конденсируя его порцию и охлаждая его; (8) подают расширенный рецикловый поток в субохладитель, посредством чего расширенный рецикловый поток обменивается теплом в субохладителе с газами из верхней части фракционирующей колонны легких фракций; тем самым обеспечивая более холодные температуры парам из фракционирующей колонны тяжелых фракций. Использование предлагаемого способа позволяет извлекать С₃ улучшенным образом. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ разделения углеводородного газа, содержащего, по меньшей мере, этан и С₃ и более тяжелые компоненты на фракцию, содержащую преобладающую порцию этана и более легкие компоненты, и фракцию, содержащую преобладающую порцию С₃ и более тяжелые компоненты, в котором

(a) сырой газ обрабатывают в одном или более теплообменниках, а также на этапах расширения для обеспечения, по меньшей мере, одного частично конденсированного углеводородного газа, обеспечивая тем самым, по меньшей мере, один первый остаточный пар и, по меньшей мере, одну С₂ или С₃-содержащую жидкость, которая также содержит более легкие углеводороды; и

(b) по меньшей мере, одну из С₂ или С₃-содержащих жидкостей направляют в дистилляционную колонну, в которой упомянутую жидкость разделяют на второй остаток, содержащий более легкие углеводороды, и С₂ или С₃-содержащий продукт;

отличающийся тем, что

(1) охлаждают второй остаток, чтобы частично конденсировать его;

(2) обеспечивают непосредственное контактирование, по меньшей мере, части одного из упомянутых первых остаточных паров с, по меньшей мере, частью жидкой порции частично конденсированного второго остатка на, по меньшей мере, одном этапе контактирования, и после этого разделяют пары и жидкости из упомянутого этапа контактирования;

(3) подают жидкости, таким образом извлеченные, в дистилляционную колонну в качестве жидкой подачи в неё; и

(4) направляют пары, таким образом извлеченные, в теплообменную связь со вторым остатком из дистилляционной колонны, чтобы тем самым обеспечить охлаждение этапа (1), и после этого выпускают упомянутые остаточные газы; причем

(5) извлекают поток рециклового газа из детандера-компрессора или компрессора остаточного газа;

(6) охлаждают и частично конденсируют рецикловый поток в упомянутом одном или более теплообменниках;

(7) расширяют рецикловый поток, тем самым дополнительно конденсируя его порцию и охлаждая его;

(8) подают расширенный рецикловый поток в субохладитель, посредством чего расширенный рецикловый поток обменивается теплом в субохладителе с газами из верхней части фракционирующей колонны легких фракций; тем самым обеспечивая более холодные температуры парам из фракционирующей колонны тяжелых фракций.

2. Способ по п. 1, в котором упомянутый этап (2) контактирования осуществляют во фракционирующей колонне легких фракций, которая включает в себя фракционирующее устройство для противоточного контакта пар/жидкость и

(i) при этом упомянутый, частично конденсированный второй остаток вводят в упомянутую фракционирующую колонну легких фракций выше упомянутого фракционирующего устройства, посредством чего его жидкая порция проходит вниз через упомянутое фракционирующее устройство; и

(ii) упомянутую, по меньшей мере, часть одного из упомянутых первых остаточных паров подают к упомянутой фракционирующей колонне легкой фракции ниже упомянутого фракционирующего устройства, посредством чего первый остаточный пар поднимается через упомянутое фракционирующее устройство в противоточном контакте с жидкой порцией частично конденсированного второго остатка.

3. Способ по п. 2, в котором фракционирующее устройство в упомянутой фракционирующей колонне легких фракций обеспечивает эквивалент, по меньшей мере, одного теоретического дистилляционного этапа, размещенного для контактирования, по меньшей мере, части одного из упомянутых первых остаточных паров с жидкой порцией частично конденсированного второго остатка.

4. Способ по п. 1, в котором, по меньшей мере, часть одного из упомянутых первых остаточных паров смешивается с жидкой порцией частично конденсированного второго остатка.

5. Способ по п. 1, в котором, по меньшей мере, часть одного из упомянутых первых остаточных паров смешивается вместе с жидкой порцией и с паровой порцией частично конденсированного второго остатка.

6. Способ по п. 1, в котором более низкие температуры, реализованные потоком холодной флегмы, увеличивают выход этана и более тяжелых компонентов из фракционирующей колонны легких фракций.

7. Способ по п. 1, в котором упомянутый извлеченный рецикловый газовый поток дополнительно подают через выпускной охладитель детандера/компрессора или выпускной охладитель компрессора остаточного газа перед его конденсированием в упомянутых одном или более теплообменниках.

8. Способ по п. 1, в котором упомянутый один или более теплообменник получает дополнительные газовые и жидкие потоки для охлаждения и частичного конденсирования рециклового потока.

9. Способ по п. 7, в котором упомянутые дополнительные газовый и жидкий потоки выбирают из группы, состоящей из потока входного газа, потока жидкого продукта, потока текучей среды ребойлера, потока текучей среды бокового нагревателя, потока(ов) холодильного(ых) агента(ов) и потока остаточного газа.

10. Способ по п. 1, в котором упомянутый один или более теплообменник представляет собой пластинчато-ребристый теплообменник, кожухотрубчатый теплообменник или спиральный теплообменник.

11. Способ по п. 1, в котором упомянутое расширение происходит через клапан регулирования потока или турбодетандер.

12. Способ по п. 1, в котором упомянутый поток холодной флегмы происходит из фракционирующей колонны тяжелых фракций.