СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ C2-C4 КОМПОНЕНТОВ В МЕТАНСОДЕРЖАЩЕМ ПРОМЫШЛЕННОМ ГАЗЕ Российский патент 2024 года по МПК C10G70/06 C10G70/04 F25J3/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технической области десорбции метана и извлечения C2-C4 компонентов из метансодержащего промышленного газа, включая, но, не ограничиваясь этим, область техники переработки сухого газа. Конкретно, настоящее изобретение относится к способу и устройству для извлечения C2-C4 компонентов в метансодержащем промышленном газе, таком как сухой газ, в частности, к способу и устройству для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, таком как сухой газ, и к способу и устройству для извлечения C2 и C3 компонентов в метансодержащем промышленном газе, таком как сухой газ.

Уровень техники

В настоящее время, уже используемые в промышленности способы извлечения C2 компонентов (этана, этилена) из сухого газа или способы извлечения C2 и C3 компонентов из сухого газа в основном включают:

(1) Способ криогенного разделения, который достаточно хорошо разработан, достигает высокой доли извлечения и высокой чистоты этилена, но требует сушки и рефрижераторного устройства для пропилена или рефрижераторного устройства для смеси этилен-пропилен, это устройство требует больших капитальных вложений и высокого потребления энергии;

(2) Способ адсорбции при переменном давлении, который является простым в работе, как правило, требует низкого потребления энергии, но достигает низкой чистоты продукта и низкой доли извлечения для C2 компонентов, и устройство для него требует больших капитальных вложений и занимает большое пространство, когда переработка сухого газа исходных материалов является большой по масштабу;

(3) Способ неглубокой холодной нефтяной абсорбции, который имеет безопасный и надежный технологический поток, достигает высокой доли извлечения для C2 и C3 компонентов и не имеет требований к содержанию серы и содержанию воды в исходном газе, но в этом способе, ребойлер испарительного котла абсорбционной колонны (или десорбционной колонны для метана) несет большую нагрузку, и водяной пар низкого давления потребляется в больших количествах в ходе всего способа.

US10052581B1 описывает способ извлечения исходных материалов для колонны парового крекинга из сухого газа FCC. В этом способе, сухой газ FCC сначала подвергается воздействию элюирования CO₂, H₂S, COS с помощью амина, а затем воздействию гидродеалкинирования. После указанного выше процесса рафинирования сухой газ FCC переходит в колонну абсорбции при переменном давлении для удаления из него метана, водорода и других легких компонентов, а затем проходит через ряд процессов разделения с получением конечного потока исходных материалов для колонны парового крекинга, состоящего в основном из этана и этилена. В этом процессе, поскольку колонна абсорбции при переменном давлении может иметь рабочие условия ниже 0°C в ходе работы, для устранения замерзания необходимо осуществить охлаждение, разделение фаз, а также обработку дегидратирования и сушку перед поступлением сухого газа в колонну абсорбции при переменном давлении, так что устройство требует относительно больших капитальных вложений.

CN101759516B описывает способ разделения каталитического сухого газа на газоперерабатывающем заводе с помощью способа нефтяной абсорбции. Способ включает сжатие сухого газа, абсорбцию (повторную абсорбцию), десорбцию и другие процессы. В главной абсорбционной колонне, C5 фракция или депентанизированная нефть используется как абсорбент для абсорбции C2 фракции и более тяжелых компонентов в каталитическом сухом газе, обогащенный C5 абсорбент доставляется в десорбционную колонну и извлеченный концентрированный газ C2 получают из верхней части десорбционной колонны. Рабочее давление главной абсорбционной колонны составляет 3,5-5,5 МПа маном., температура испарительного котла колонны составляет 95-115°C, рабочее давление десорбционной колонны составляет 2-3 МПа маном., температура испарительного котла колонны составляет 145-165°C, и необходимо использовать водяной пар низкого давления как источник тепла.

CN103159581B описывает устройство для извлечения C2 в сухом газе нефтепереработки с помощью комбинированного способа абсорбции с использованием компрессора, установки предварительной обработки, установки для охлаждения сухого газа нефтепереработки, абсорбционной установки и ректификационной установки. Абсорбционная установка содержит резервуар для разделения газ-жидкость, абсорбционную колонну для C2 и десорбционную колонну для метана, и обогащенный абсорбент, который поглощает C2 компоненты в сухом газе, разделяется на компоненты C2 и абсорбент в колонне для удаления C2. Рабочее давление абсорбционной колонны для C2 составляет 2,5-3,0 МПа маном., рабочее давление десорбционной колонны для метана составляет 2,5-3,1 МПа маном., и рабочее давление колонный для удаления C2 составляет 2,2-2,6 МПа маном.. Десорбционная колонна для метана должна использовать источник тепла примерно при 120°C на нефтеперерабатывающем заводе.

CN109553504A описывает способ и устройство для рециклирования насыщенного сухого газа нефтепереработки с использованием технологии неглубокой холодной нефтяной абсорбции. Способ включает: сжатие и охлаждение насыщенного сухого газа в последовательности, с последующей доставкой в абсорбционную колонну для C4 для обработки и доставку полученной газовой фазы и жидкой фазы в абсорбционную колонну для бензина и десорбционную колонну для C4; извлечение газовой фазы, полученной посредством обработки с помощью десорбционной колонны для C4 как обогащенный C2 газообразный продукт, и возвращение большей части полученной жидкой фазы в абсорбционную колонну для C4 для рециклирования; доставку жидкой фазы, полученной посредством обработки в абсорбционной колонне для бензина, в стабилизационную колонну для бензина для обработки, возвращение большей части жидкой фазы после получения в абсорбционную колонну для бензина для рециклирования, воздействие на газовую фазу, полученную посредством обработки в стабилизационной колонне для бензина, конденсации и обработки разделения газ-жидкость в последовательности, относительно полученной газовой фазы и жидкой фазы, соответственно, возвращение на вход компрессора и доставку в стабилизационную колонну для бензина и абсорбционную колонну для C4 для обработки. Абсорбцию-десорбцию осуществляют два раза и водяной пар низкого давления используют как источник тепла.

CN106609161B описывает способ разделения насыщенного сухого газа нефтепереработки. Насыщенный сухой газ подвергается сжатию и охлаждению, а затем разделению газ-жидкая фаза, сжатый сухой газ доставляется в абсорбционную колонну, где C4 фракция используется как абсорбент для абсорбции C2 и более тяжелых компонентов в сухом газ. Жидкость из испарительного котла абсорбционной колонны доставляется в десорбционную колонну C4 для обработки и обогащенный C2 газ получают из десорбционной колонны для C4, и жидкость из испарительного котла десорбционной колонны для C4 возвращается в абсорбционную колонну для C4 для рециклирования. Общая доля извлечения C2 и C3 в этом способе может достигать 93%, давление в абсорбционной колонне для C4 составляет 3-4,5 МПа маном., температура испарительного котла абсорбционной колонны для C4 составляет 100-160°C, давление десорбционной колонны для C4 составляет 2,5-3,5 МПа маном., температура испарительного котла десорбционной колонны для C4 составляет 100-160°C. Как абсорбционная колонна для C4, так и десорбционная колонна C4 должны использовать водяной пар низкого давления или горячую нефть при 145°C вне лимитов батареи как источник тепла для ребойлера испарительного котла колонны, таким образом, устройство потребляет относительно большое количество энергии.

CN101759516B описывает способ разделения каталитического сухого газа на нефтеперерабатывающем заводе с помощью способа нефтяной абсорбции. Способ включает сжатие, абсорбцию (повторную абсорбцию), десорбцию сухого газа и другие процессы. В главной абсорбционной колонне, C5 фракция или депентанизированная нефть используется as абсорбент для абсорбции C2 фракции и более тяжелых компонентов в каталитическом сухом газе, обогащенный C5 абсорбент доставляется в десорбционную колонну и извлеченный концентрированный газ C2 получается из верхней части десорбционной колонны. Рабочее давление главной абсорбционной колонны составляет 3,5-5,5 МПа маном., температура испарительного котла колонны составляет 95-115°C, рабочее давление десорбционной колонны составляет 2-3 МПа маном., температура испарительного котла колонны составляет 145-165°C, и необходимо использовать водяной пар низкого давления как источник тепла.

CN101353286B описывает не криогенный способ разделения легкого газа, содержащего низшие углеводороды, где предварительно обработанный легкий газ охлаждается до 10°C~-37°C, а затем вводится в предварительную разделительную колонну, верхняя часть предварительной разделительной колонны содержит легкие компоненты, такие как метан и часть C2, и малые количества C3, а нижняя часть предварительной разделительной колонны содержит остальные C2 и более тяжелые компоненты, газ из верхней части предварительной разделительной колонны вводится в абсорбционную колонну, где C3, C4, C5 и другие углеводороды используются как абсорбент для абсорбции C2 в газе из верхней части предварительной разделительной колонны. Этот процесс не требует не криогенного холодного блока и деметанизатора и не требует криогенного отделения метана, поэтому потребляет меньше энергии чем обычное криогенное разделение. Однако, в ходе способа по-прежнему требуется пропиленовый хладагент примерно при -60°C, и исходный газ также необходимо сушить и дегидратировать; и в то же время, извлеченные C2 компоненты имеют низкую чистоту.

В итоге, при извлечении C2 компонентов или C2 и C3 компонентов в сухом газе, для обеспечения чистоты получаемого газа и доли извлечения C2 или C2 и C3, существующий способ, как правило, использует криогенный/использующий промежуточное охлаждение способ разделения, где исходный газ необходимо сушить и дегидратировать, и устройство требует больших капитальных вложений, или способ неглубокой холодной нефтяной абсорбции, где как правило, процессы нефтяной абсорбции и десорбции метана должны осуществляться при более высоком давлении, ребойлер в процессе десорбции метана потребляет большое количество водяного пара и имеет большую нагрузку и устройство имеет более высокое потребление энергии.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является создание нового способа и устройства для извлечения C2-C4 компонентов (включая, но, не ограничиваясь этим C2 компоненты или C2 и C3 компоненты или C2, C3 и C4 компоненты) из метансодержащего промышленного газа, такого как сухой газ. C2-C4 компоненты (включая, но, не ограничиваясь этим, C2 компоненты или C2 и C3 компоненты, или C2, C3 и C4 компоненты), извлекаемые с помощью способа и устройства, имеют высокую чистоту и высокую долю извлечения, экономится потребляемая энергия устройства, и не требуется сушек и компрессоров рефрижерации пропилена. В настоящем изобретении, метансодержащий промышленный газ включает, но не ограничиваясь этим сухой газ, газ крекинга, природный газ, сланцевый газ, и тому подобное, где сухой газ предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, один газ, выбранный из группы, состоящей из сухого газа нефтепереработки и углехимического сухого газа.

В первом аспекте, настоящее изобретение предлагает способ извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленным газе, способ включает следующие стадии:

(1) сжатие метансодержащего промышленного газа исходных материалов и охлаждение полученного сжатого газа перед осуществлением разделения газ-жидкость, с получением газовой фазы и жидкой фазы;

(2) приведение в контакт газовой фазы с абсорбентом для абсорбции C2 компонентов с получением хвостовых газов абсорбции и абсорбционно-обогащенной жидкости, где

абсорбционно-обогащенную жидкость возвращают и подмешивают в сжатый газ, или

смешанную жидкость из абсорбционно-обогащенной жидкости и жидкой фазы, полученной на стадии (1), или абсорбционно-обогащенная жидкость используют как первый поток;

(3) понижение давления жидкой фазы, полученной на стадии (1), или первого потока, полученного на стадии (2);

(4) воздействие на поток с пониженным давлением на стадии (3) десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента и возвращение десорбированного газа для сжатия на стадии (1) или его выпуск наружу, или

воздействие на поток с пониженным давлением на стадии (3) второго разделения газ-жидкость с получением второй газовой фазы и второй жидкой фазы, возвращение второй газовой фазы для сжатия на стадию (1), воздействие на вторую жидкую фазу десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента, и возвращение десорбированного газа для сжатия на стадии (1) или его выпуск наружу;

(5) воздействие на обогащенный абсорбент десорбционного разделения с получением обедненного абсорбента и обогащенного газа, содержащего C2 компоненты, обедненный абсорбент возвращается и подмешивается в абсорбент на стадии (2).

В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, на стадии (2) способа по настоящему изобретению, абсорбционно-обогащенную жидкость возвращают и подмешивают в сжатый газ, и в жидкой фазе, полученной на стадии (1), понижают давление, а затем подвергают ее десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента.

В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, в способе по настоящему изобретению, у первого потока, полученного на стадии (2), понижают давление, а затем на него воздействуют вторым разделением газ-жидкость с получением второй газовой фазы и второй жидкой фазы, и на вторую жидкую фазу воздействуют десорбцией метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента.

Предпочтительно, на стадии (2), абсорбент выбран из группы, состоящей из C4 фракций и/или C5 фракций, C4 фракции содержат, по меньшей мере, одну фракцию из н-бутана, изобутана и бутена, C5 фракции содержат, по меньшей мере, одну фракцию из н-пентана, изопентана и неопентана, и C4 фракция является предпочтительной.

Предпочтительно, C2 компоненты включают этан и/или этилен.

Способ по настоящему изобретению может также включать извлечение C3 компонентов, предпочтительно, C3 компоненты включают пропан и/или пропилен.

Способ по настоящему изобретению может включать извлечение C2 и C3 компонентов, предпочтительно, C2 и C3 компоненты включают этан и/или этилен, и пропан и/или пропилен.

Способ по настоящему изобретению может также включать извлечение C4 компонентов, предпочтительно, C4 компоненты включают бутан и/или бутен.

Во втором аспекте, настоящее изобретение предлагает устройство для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, устройство содержит: компрессор, охладитель, резервуар для разделения жидкости, абсорбционную колонну, десорбционную колонну для метана и десорбционную колонну;

компрессор соединен с трубопроводом для метансодержащего промышленного газа, и компрессор, охладитель и резервуар для разделения жидкости соединены последовательно;

абсорбционная колонна имеет свою нижнюю часть, соответствующим образом соединенную с верхней частью резервуара для разделения жидкости и охладителем, для приведения в контакт газовой фазы, высвобождаемой из верхней части резервуара для разделения жидкости, с абсорбентом в противотоке, хвостовые газы абсорбции высвобождаются из верхней части абсорбционной колонны, и абсорбционно-обогащенная жидкость высвобождается из испарительного котла абсорбционной колонны и возвращается в охладитель;

десорбционная колонна для метана имеет свою верхнюю часть, верх и низ, соответствующим образом соединенные с нижней частью, для разделения жидкости, компрессором и средней частью десорбционной колонны, для десорбции метана жидкой фазы, высвобождаемой из нижней части резервуара, для разделения жидкости после понижения давления, десорбированный газ высвобождается из верхней части десорбционной колонны для метана и возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора или высвобождается наружу, и обогащенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны для метана, а затем переходит в среднюю часть десорбционной колонны для десорбционного разделения;

десорбционная колонна имеет свою нижнюю часть, соединенную с верхней частью абсорбционной колонны, где объединенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны и возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны, и обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, такие как C2 и C3 компоненты, извлекается из верхней части десорбционной колонны.

В третьем аспекте, настоящее изобретение предлагает устройство для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, устройство содержит: компрессор, охладитель, первый резервуар для разделения жидкости, абсорбционную колонну, второй резервуар для разделения жидкости, десорбционную колонну для метана и десорбционную колонну;

компрессор соединен с трубопроводом для метансодержащего промышленного газа, и компрессор, охладитель и первый резервуар для разделения жидкости соединены последовательно;

абсорбционная колонна имеет свою нижнюю часть, соответствующим образом соединенную с верхней частью первого резервуара для разделения жидкости и со средней частью второго резервуара для разделения жидкости, для приведения в контакт первой газовой фазы, высвобождаемой из верхней части первого резервуара для разделения жидкости, с абсорбентом в противотоке, хвостовые газы абсорбции и абсорбционно-обогащенная жидкость соответствующим образом высвобождаются из верхней части и испарительного котла абсорбционной колонны, смешанная жидкость из абсорбционно-обогащенной жидкости и первой жидкой фазы, высвобождаемой из нижней части первого резервуара для разделения жидкости, или абсорбционно-обогащенная жидкость используется как первый поток, и у первого потока понижают давление, а затем он переходит в среднюю часть второго резервуара для разделения жидкости для второго разделения газ-жидкость;

второй резервуар для разделения жидкости имеет свою верхнюю и нижнюю части, соответствующим образом соединенные с компрессором и верхней частью десорбционной колонны для метана, где вторая газовая фаза высвобождается из верхней части второго резервуара для разделения жидкости и возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора, и вторая жидкая фаза высвобождается из нижней части второго резервуара для разделения жидкости и переходит в верхнюю часть десорбционной колонны для метана для десорбции метана;

десорбционная колонна для метана имеет свою верхнюю и нижнюю части, соответствующим образом соединенные с компрессором и средней частью десорбционной колонны, где десорбционный газ высвобождается из верхней части десорбционной колонны для метана и возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора, или высвобождается наружу, и обогащенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны для метана и переходит в среднюю часть десорбционной колонны для десорбционного разделения;

десорбционная колонна имеет свою нижнюю часть, соединенную с верхней частью абсорбционной колонны, где объединенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны и возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны, и обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, такие как компоненты C2 и C3, извлекается из верхней части десорбционной колонны.

Устройство по настоящему изобретению может дополнительно содержать ребойлер десорбционной колонны для метана.

Предпочтительно, C2 компоненты включают этан и/или этилен.

Устройство по настоящему изобретению может также извлекать C3 компоненты, предпочтительно, C3 компоненты, содержащие пропан и/или пропилен.

Устройство по настоящему изобретению извлекает C2 и C3 компоненты, предпочтительно, компоненты C2 и C3, содержащие этан и/или этилен, и пропан и/или пропилен.

Устройство по настоящему изобретению может также извлекать C4 компоненты, предпочтительно, C4 компоненты, содержащие бутан и/или бутен.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схему устройства для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, таком как сухой газ, как предлагается по настоящему изобретению, где:

в описании ссылочных обозначений: 1. Метансодержащий промышленный газ исходных материалов, такой как сухой газ; 2. Компрессор; 3. Охладитель; 4. Резервуар для разделения жидкости; 5. Абсорбционная колонна; 6. Насос для жидкости испарительного котла абсорбционной колонны; 7. Десорбционная колонна для метана; 8. Насос для обогащенного абсорбента; 9. Десорбционная колонна; 10. Обогащенный газ, содержащий C2 компоненты; 11. Циркуляционный насос для абсорбента; 12. Легкие углеводородные компоненты; 13. Поток; 14. Хвостовые газы абсорбции; 15. Ребойлер десорбционной колонны для метана.

Фиг.2 представляет собой схему устройства для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, таком как сухой газ, как предлагается по настоящему изобретению, где:

В описании ссылочных обозначений: 1. Метансодержащий промышленный газ исходных материалов, такой как сухой газ; 2. Компрессор; 3. Охладитель; 4. Первый резервуар для разделения жидкости; 5. Абсорбционная колонна; 6. Охладитель исходных материалов десорбционной колонны; 7. Второй резервуар для разделения жидкости; 8. Десорбционная колонна для метана; 9. Ребойлер десорбционной колонны для метана; 10. Насос для обогащенного абсорбента; 11. Десорбционная колонна; 12. Циркуляционный насос для абсорбента; 13. Обогащенный газ, содержащий C2 компоненты; 14. Легкие углеводородные компоненты; 15. Хвостовые газы абсорбции; 16 Второй поток.

Подробное описание изобретения

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно, ниже со ссылками на чертежи. Необходимо понять, что конкретные варианты осуществления, описанные в настоящем документе, используются только для иллюстрации и пояснения настоящего изобретения, но не для ограничения настоящего изобретения.

Авторы настоящего изобретения обнаружили при исследованиях, что посредством воздействия на метансодержащий промышленный газ исходных материалов, такой как сухой газ, обработки абсорбции при высоком давлении и обработки десорбции метана и обработки десорбции абсорбента, последовательно, при низком давлении, полученный продукт обогащенного газа, имеет высокую чистоту, C2-C4 компоненты, такие как C2 компоненты, C2 компоненты и C3 компоненты, C2, C3 и C4 компоненты, имеют высокую долю извлечения, в процессе десорбции метана ребойлер испарительного котла колонны несет низкую нагрузку и температура испарительного котла колонны является низкой, и эта часть тепловой энергии может полностью обеспечиваться обедненным абсорбентом, высвобождаемым из испарительного котла десорбционной колонны в устройстве, тем самым уменьшается потребление водяного пара, принимая во внимание воздействие увеличения в целом потребления энергии, вызываемое возвращением десорбированного газа из верхней части десорбционной колонны для метана в компрессор, и воздействие уменьшения потребления энергии, вызываемое отсутствием потребления водяного пара ребойлером испарительного котла десорбционной колонны для метана, и выбор оптимизированного технологического потока и рабочих параметров та, общая потребляемая энергия устройства сводится к минимуму, и не требуется сушки и компрессора рефрижерации пропилена.

Авторы настоящего изобретения также обнаружили при исследованиях, что настоящее изобретение является пригодным для способа обработки метансодержащего промышленного газа с метаном, который должен десорбироваться. При независимом осуществлении и при объединенной работе процесса абсорбции при высоком давлении и процесса десорбции метана при низком давлении, метан можно эффективно удалять при самом низком потреблении энергии и потреблении материалов, таких как абсорбенты, достигая при этом высокой доли извлечения для C2, C3, C4 и других компонентов из метансодержащего промышленного газа. По сравнению с обычным процессом неглубокой холодной нефтяной абсорбции, при таких условиях, что доля извлечения для C2-4 компонентов, таких как C2, C2 и C3, и C2, C3 и C4, и других компонентов, может достигать примерно 95% или более, общую потребляемую энергию устройства по настоящему изобретению можно уменьшить примерно на 10%-30% в зависимости от композиции исходных материалов.

По настоящему изобретению, термин "метансодержащий промышленный газ" относится к такому метансодержащему промышленному газу, что метан может десорбироваться из метансодержащего промышленного газа с метаном, который должен десорбироваться посредством десорбционной колонны для метана, этот промышленный газ затем подвергается последующей обработке для извлечения из него C2, C3, C4 и других компонентов, включая, но, не ограничиваясь этим сухой газ, газ крекинга, природный газ, сланцевый газ, и тому подобное. По настоящему изобретению нет конкретных ограничений и требований для компонентов и для их содержания в метансодержащем промышленном газе исходных материалов. Постольку поскольку метан, содержащийся в метансодержащем промышленном газе исходных материалов, десорбируется с помощью десорбционной колонны для метана для достижения отделения от C2-C4, цель извлечения C2, C3, C4 и других компонентов с высокой долей извлечения и сведения к минимуму общего потребления энергии может достигаться посредством регулировки технологического потока и рабочих параметров.

Сухой газ не является как-либо ограниченным, например, сухой газ представляет собой, по меньшей мере, один газ, выбранный из группы, состоящей из сухого газа нефтепереработки и углехимического сухого газа. Конкретно, сухой газ нефтепереработки представляет собой, по меньшей мере, один газ, выбранный из группы, состоящей из сухого газа колонны для каталитического крекинга, сухого газа установки коксования, десорбированного газа устройства PSA и сухого газа установки извлечения легких углеводородов, и углехимический сухой газ представляет собой, по меньшей мере, один газ, выбранный из группы, состоящей из сухого газа преобразования метанола в олефины (MTO) и сухого газа преобразования метанола в ароматические соединения (MTA). Сухой газ по настоящему изобретению не ограничивается газами, указанными выше. Нет какого-либо ограничения на газ крекинга, природный газ и сланцевый газ, например, газ крекинга включает газ от каталитического крекинга и газ от парового крекинга.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, когда метансодержащий промышленный газ содержит C6 или более тяжелые компоненты (то есть, компоненты, имеющие 6 или более атомов углерода) в количестве меньше 0,1% моль, например, сухой газ включает сухой газ нефтепереработки с C6 или более тяжелыми компонентами в количестве меньше чем 0,1% моль, это является более благоприятным для извлечения C2 компонентов в сухом газе и для самого низкого общего потребления энергии устройством.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, когда метансодержащий промышленный газ содержит C6 или более тяжелые компоненты в количестве больше 0,1% моль, например, сухой газ включает сухой газ нефтепереработки с C6 или с более тяжелыми компонентами в количестве больше 0,1% моль, это является более благоприятным для извлечения C2 и C3 компонентов в сухом газе и для самого низкого общего потребления устройством.

По настоящем изобретении, если не утверждается иного, давления представляет собой манометрическое давление.

В первом аспекте, настоящее изобретение предлагает способ извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, способ включает следующие стадии:

(1) сжатие метансодержащего промышленного газа исходных материалов и охлаждение полученного сжатого газа перед осуществлением разделения газ-жидкость, с получением газовой фазы и жидкой фазы;

(2) приведение в контакт газовой фазы с абсорбентом для абсорбции C2 компонентов с получением хвостовых газов абсорбции и абсорбционно-обогащенной жидкости, где

абсорбционно-обогащенную жидкость возвращают и подмешивают в сжатый газ, или

смешанная жидкость из абсорбционно-обогащенной жидкости и жидкая фаза, полученная на стадии (1) или абсорбционно-обогащенная жидкость используются как первый поток;

(3) понижение давления жидкой фазы, полученной на стадии (1), или первого потока, полученного на стадии (2);

(4) воздействие на поток с пониженным давлением на стадии (3) десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента, и возвращение десорбированного газа для сжатия на стадии (1) или его выпуск наружу, или

воздействие на поток с пониженным давлением на стадии (3) второго разделения газ-жидкость с получением второй газовой фазы и второй жидкой фазы, возвращение второй газовой фазы для сжатия на стадию (1), воздействие на вторую жидкую фазу десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента, и возвращение десорбированного газа для сжатия на стадию (1) или его выпуск наружу;

(5) воздействие на обогащенный абсорбент десорбционного разделения с получением обедненного абсорбента и обогащенного газа, содержащего C2 компоненты, например, C2 и C3 компоненты, обедненный абсорбент возвращается и подмешивается в абсорбент на стадии (2).

В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, на стадии (2) способа по настоящему изобретению, абсорбционно-обогащенную жидкость возвращают и подмешивают в сжатый газ, и в жидкой фазе, полученной на стадии (1), понижают давление, а затем подвергают ее десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента.

В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, настоящее изобретение предлагает способ извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, способ включает следующие стадии:

(1) сжатие метансодержащего промышленного газа исходных материалов и охлаждение полученного сжатого газа перед осуществлением разделения газ-жидкость, с получением газовой фазы и жидкой фазы;

(2) приведение в контакт газовой фазы с абсорбентом для абсорбции C2 компонентов с получением хвостовых газов абсорбции и абсорбционно-обогащенной жидкости, возвращение абсорбционно-обогащенной жидкости и подмешивание ее в сжатый газ;

(3) понижение давления жидкой фазы, полученной на стадии (1);

(4) воздействие на поток с пониженным давлением на стадии (3) десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента и возвращение десорбированного газа для сжатия на стадии (1) или его выпуск наружу;

(5) воздействие на обогащенный абсорбент десорбционного разделения с получением обедненного абсорбента и обогащенного газа, содержащего C2 компоненты, например, C2 и C3 компоненты, обедненный абсорбент возвращается и подмешивается в абсорбент на стадии (2).

Стадия (1) Разделение газ-жидкость метансодержащего промышленного газа после сжатия и охлаждения

Согласно настоящему изобретению, нет какого-либо ограничения на сжатие и, как правило, постадийное сжатие используется для повышения давления метансодержащего промышленного газа исходных материалов до 2,5-4,6 МПа маном., предпочтительно, до 3-4,2 МПа маном., то есть, давление сжатого газа составляет 2,5-4,6 МПа маном., предпочтительно, 3-4,2 МПа маном.. Более предпочтительно, сжатие представляет собой многостадийное сжатие, и в настоящем изобретении, нет какого-либо ограничения на количество стадий обработки сжатием, например, сжатие может представлять собой двухстадийное сжатие или трехстадийное сжатие.

Согласно настоящему изобретению, охлаждение не является как-либо ограниченным, предпочтительно, температура охлаждения составляет 5-40°C, предпочтительно, 10-20°C. В настоящем изобретении, для охлаждения сжатого газа используется охлаждающая среда, имеющая температуру 0°C или выше, и охлаждающая среда представляет собой, по меньшей мере, одну среду, выбранную из группы, состоящей из низкотемпературной воды, циркулирующей воды, пропилена, аммиака и жидкого азота, предпочтительно, из низкотемпературной воды; более предпочтительно, низкотемпературную воду приготавливают с помощью литиево-бромидного абсорбционного рефрижератора, и она имеет температуру 5°C или 7°C. Конкретно, в примерах используется низкотемпературная вода при 7°C, но настоящее изобретение не ограничивается этим.

Согласно настоящему изобретению, охлажденный сжатый газ предпочтительно подвергается разделению газ-жидкость с получением газовой фазы и жидкой фазы, где газовая фаза в основном состоит из легких компонентов, таких как водород и углеводороды C₁-C₃, а жидкая фаза в основном состоит из тяжелых компонентов, таких как углеводороды C₃-C₅.

Стадия (2) Контакт газовой фазы с абсорбентом для абсорбции C2 компонентов

Согласно настоящему изобретению, абсорбент не является как-либо ограниченным, и он может определяться специалистом в данной области согласно общей информации предыдущего уровня техники. Предпочтительно, абсорбент выбирается из C4 фракций и/или C5 фракций, C4 фракции содержат, по меньшей мере, одну фракцию из н-бутана, изобутана и бутена, C5 фракции содержат, по меньшей мере, одну фракцию из н-пентана, изопентана и неопентана, C4 фракция является предпочтительной. Конкретно, смешанный бутан используется как абсорбент в примерах, но настоящее изобретение не ограничивается этим.

Предпочтительно, C2 компоненты выбирают из этана и/или этилена, например, этана, этилена, смеси этана и этилена.

Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, абсорбция C2 компонентов осуществляется в абсорбционной колонне, более предпочтительно, число теоретических тарелок абсорбционной колонны составляет 15-30, рабочее давление абсорбционной колонны составляет 2,5-4,6 МПа маном., предпочтительно, 3-4,2 МПа маном., температуру верхней части абсорбционной колонны составляет 10-60°C и температуру испарительного котла абсорбционной колонны составляет 10-70°C.

Например, в конкретном варианте осуществления, температура абсорбента, поступающего в колонну, составляет 40-50°C, температура газовой фазы, поступающей в колонну, составляет примерно 40°C, охлаждающая среда на стадии (1) представляет собой циркулирующую воду, тогда температуру верхней части абсорбционной колонны составляет 40-60°C; в другом варианте осуществления, температура абсорбента, поступающего в колонну, составляет 5-20°C, температура газовой фазы, поступающей в колонну, составляет 5-20°C, охлаждающая среда на стадии (1) представляет собой низкотемпературную воду, тогда температуру верхней части абсорбционной колонны составляет 10-30°C.

Согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения, газовая фаза вводится в нижнюю часть абсорбционной колонны для вступления в противоточный контакт с абсорбентом в верхней части абсорбционной колонны, при этом C2 компоненты и более тяжелые фракции в газовой фазе поглощаются, хвостовые газы абсорбции высвобождаются из верхней части абсорбционной колонны и направляются из граничной области, и абсорбционно-обогащенная жидкость высвобождается из испарительного котла абсорбционной колонны, ее давление повышается с помощью насоса для жидкости испарительного котла абсорбционной колонны, а затем она возвращается для смешивания со сжатым газом.

В настоящем изобретении, абсорбционно-обогащенная жидкость, высвобождаемая из испарительного котла абсорбционной колонны, полностью вступает в контакт со сжатым газом в резервуаре для разделения жидкости и поглощает часть C2-C4 углеводородов и других тяжелых компонентов в нем, заранее, тем самым уменьшая количество газовой фазы, поступающей в абсорбционную колонну, уменьшая количество абсорбента, используемого в абсорбционной колонне, и экономя потребляемую энергию.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, перед возвращением в охладитель, абсорбционно-обогащенная жидкость сначала переходит в охладитель воды для охлаждения, тем самым уменьшая нагрузку охладителя и экономя потребляемую энергию.

Стадия (3) Понижение давления жидкой фазы

Согласно настоящему изобретению, давление жидкой фазы после понижения давления предпочтительно составляет 0,8-3 МПа маном., более предпочтительно, 1-2 МПа маном., где давление жидкой фазы после понижения давления выше, чем рабочее давление десорбционной колонны для метана с тем, чтобы обеспечить возможность протекания жидкой фазы в верхнюю часть десорбционной колонны для метана самой по себе под действием разницы давлений.

По настоящему изобретению, понижение давления не является как-либо ограниченным. Как правило, давление жидкой фазы понижается посредством мгновенного испарения, чтобы тем самым увеличить относительную летучесть среди C1-C5 углеводородных компонентов так, чтобы ребойлер десорбционной колонны для метана нес более низкую нагрузку, и чтобы понизить температуру испарительного котла десорбционной колонны для метана, таким образом можно использовать источник тепла с более низким уровнем температуры и экономится потребляемый водяной пар и энергия, потребляемая устройством.

Стадия (4) Воздействие на поток после понижения давления жидкой фазы десорбции метана

Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, десорбция метана осуществляется в десорбционной колонне для метана, более предпочтительно, число теоретических тарелок десорбционной колонны для метана составляет 20-50, рабочее давление десорбционной колонны для метана составляет 0,5-2,4 МПа маном., температуру верхней части колонны десорбционной колонны для метана составляет 10-60°C и температуру испарительного котла десорбционной колонны для метана составляет 35-90°C.

В предпочтительном варианте осуществления, рабочее давление десорбционной колонны для метана составляет 1,0-1,9 МПа маном..

В предпочтительном варианте осуществления, температуру верхней части колонны десорбционной колонны для метана составляет 10-20°C.

В предпочтительном варианте осуществления, температура испарительного котла десорбционной колонны для метана составляет 40-75°C.

Согласно настоящему изобретению, после понижения давления, жидкая фаза предпочтительно переходит в десорбционную колонну для метана для разделения и удаления легких компонентов, таких как метан, в жидкой фазе, с получением при этом десорбированного газа и обогащенного абсорбента, и десорбированный газ возвращается и подмешивается в метансодержащий промышленный газ исходных материалов.

Согласно настоящему изобретению, десорбированный газ, высвобождаемый из верхней части десорбционной колонны для метана, предпочтительно возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора, и положение возврата можно определить в соответствии с давлением метансодержащего промышленного газа исходных материалов, давлением компрессора на промежуточной стадии и давлением десорбционной колонны для метана. Хотя при этом с помощью компрессора обеспечивается повышение давления газа из верхней части десорбционной колонны для метана, потребляемая энергия компрессора должна сохраняться настолько, насколько это возможно.

По настоящему изобретению, десорбционная колонна для метана работает при низком давлении для отгонки метана в абсорбционно-обогащенной жидкости с малыми затратами, тем самым уменьшая содержание метана в получаемом обогащенном газе, содержащем C2 компоненты. Жидкость испарительного котла десорбционной колонны для метана подвергается десорбционной обработке абсорбента с получением обедненного абсорбента.

Согласно настоящему изобретению, источник тепла испарительного котла колонны десорбционной для метана предпочтительно обеспечивается с помощью ребойлера десорбционной колонны для метана и источник тепла для ребойлера десорбционной колонны для метана представляет собой технологический поток. Конкретно, технологический поток представляет собой, по меньшей мере, один поток, выбранный из группы, состоящей из абсорбента, обогащенного абсорбента и обедненного абсорбента, предпочтительно, из обедненного абсорбента.

Стадия (5) Воздействие на обогащенный абсорбент десорбционного разделения

Согласно настоящему изобретению, десорбционное разделение предпочтительно осуществляется в десорбционной колонне, более предпочтительно, число теоретических тарелок десорбционной колонны составляет 20-50, рабочее давление десорбционной колонны составляет 1-2,8 МПа маном., температуру верхней части колонны десорбционной колонны составляет 25-70°C и температуру испарительного котла десорбционной колонны составляет 90-160°C.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, обогащенный абсорбент десорбируется и отделяется в десорбционной колонне, обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, извлекается из верхней части десорбционной колонны, обедненный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны, обедненный абсорбент используется как источник тепла для десорбции метана и, по меньшей мере, часть потока, полученного после теплообмена, возвращается и подмешивается в абсорбент.

Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, часть потока, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, направляется из граничной области как компонент легких углеводородов, а остальную часть возвращают и подмешивают в абсорбент. При этом компонент легких углеводородов представляет собой по меньшей мере, один компонент, выбранный из группы, состоящей из C3, C4 и C5 углеводородов.

Согласно настоящему изобретению, обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, в основном содержит метан, C2 компоненты, C3 компоненты, C4 или более тяжелые компоненты (то есть, компоненты, имеющие 4 или более атомов углерода), а также воду.

Предпочтительно, содержание метана по отношению к общему объему обогащенного газа составляет 0-5% объем, предпочтительно, 0-2% объем; содержание C2 компонентов составляет 40-85% объем, предпочтительно, 45-65% объем; содержание C3 компонентов составляет 0-70% объем, предпочтительно, 10-60% объем; содержание C4 или более тяжелых компонентов составляет 0-20% объем, предпочтительно 0-10% объем, и содержание воды составляет 0-0,5% объем.

По сравнению с обычным способом неглубокой холодной нефтяной абсорбции, способ по настоящему изобретению может достигать доли извлечения C2 компонентов примерно 95% или больше, и уменьшать общую потребляемую энергию устройства примерно на 10%-30%.

Способ извлечения C2 компонентов по настоящему изобретению можно использовать для извлечения C2 компонентов из метансодержащего промышленного газа, такого как сухой газ, при высокой доле извлечения, но это не обязательно означает, что в полученном обогащенном газе, содержание C2 компонентов должно быть выше, чем C3 компонентов. В этом способе, содержание C3 компонентов в обогащенном газе также связано с содержанием C3 компонентов в исходных материалах.

Способ по настоящему изобретению может дополнительно включать извлечение C3 компонентов, предпочтительно, C3 компоненты включают пропан и/или пропилен.

Способ по настоящему изобретению может включать извлечение C2 и C3 компонентов, предпочтительно, C2 и C3 компоненты включают этан и/или этилен, и пропан и/или пропилен.

Способ по настоящему изобретению может дополнительно включать извлечение C4 компонентов, предпочтительно, C4 компоненты включают бутаны и/или бутены.

В конкретном варианте осуществления способа по настоящему изобретению, смешанная жидкость из абсорбционно-обогащенной жидкости и жидкой фазы, полученной на стадии (1), или абсорбционно-обогащенная жидкость используется как первый поток, давление полученного первого потока понижается, а затем он подвергается выше, второму разделению газ-жидкость с получением второй газовой фазы и второй жидкой фазы, и на вторую жидкую фазу воздействуют десорбцией метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента. Предпочтительно, способ по настоящему изобретению может также извлекать C3 компоненты, предпочтительно, C3 компоненты включают пропан и/или пропилен. Предпочтительно, способ по настоящему изобретению может извлекать C2 и C3 компоненты, предпочтительно, C2 и C3 компоненты включают этан и/или этилен, и пропан и/или пропилен. Предпочтительно, метансодержащий промышленный газ содержит больше 0,1% моль C6 или более тяжелых компонентов.

В конкретном варианте осуществления способа по настоящему изобретению, настоящее изобретение предлагает способ извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, способ включает следующие стадии:

(1) сжатие метансодержащего промышленного газа и охлаждение полученного сжатого газа перед осуществлением разделения газ-жидкость, с получением газовой фазы и жидкой фазы;

(2) приведение в контакт газовой фазы с абсорбентом для абсорбции C2 компонентов с получением хвостовых газов абсорбции и абсорбционно-обогащенной жидкости, и смешанная жидкость из абсорбционно-обогащенной жидкости и жидкой фазы, полученной на стадии (1), или абсорбционно-обогащенная жидкость используется как первый поток;

(3) понижение давления первого потока, полученного на стадии (2);

(4) воздействие на поток после понижения давления первого потока на стадии (3) второго разделения газ-жидкость с получением второй газовой фазы и второй жидкой фазы, возвращение второй газовой фазы для сжатия на стадию (1), воздействие на вторую жидкую фазу десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента и возвращение десорбированного газа для сжатия на стадию (1) или его выпуск наружу;

(5) воздействие на обогащенный абсорбент десорбционного разделения с получением обедненного абсорбента и обогащенного газа, содержащего C2 компоненты, например, C2 и C3 компоненты, обедненный абсорбент возвращается и подмешивается в абсорбент на стадии (2).

Здесь, разделение газ-жидкость на стадии (1) относится к первому разделению газ-жидкость. "Первое разделение газ-жидкость" и "второе разделение газ-жидкость" используются только для указания различия в последовательности стадий разделения газ-жидкость, а не для того, чтобы отметить важность разделения газ-жидкость. После охлаждения сжатого газа, осуществляют первое разделение газ-жидкость с получением первой газовой фазы и первой жидкой фазы.

В конкретном варианте осуществления способа по настоящему изобретению, настоящее изобретение предлагает способ извлечения C2 и C3 компонентов в метансодержащем промышленном газе, способ включает следующие стадии:

(1) сжатие метансодержащего промышленного газа исходных материалов и охлаждение полученного сжатого газа перед осуществлением первого разделения газ-жидкость, с получением первой газовой фазы и первой жидкой фазы;

(2) приведение в контакт первой газовой фазы с абсорбентом для абсорбции C2 и C3 компонентов с получением хвостовых газов абсорбции и абсорбционно-обогащенной жидкости, и смешанная жидкость из абсорбционно-обогащенной жидкости и первой жидкой фазы или абсорбционно-обогащенная жидкость используется как первый поток;

(3) понижение давления первого потока, полученного на стадии (2);

(4) воздействие на первый поток с пониженным давлением на стадии (3) второго разделения газ-жидкость с получением второй газовой фазы и второй жидкой фазы, возвращение второй газовой фазы для сжатия на стадию (1), воздействие на вторую жидкую фазу десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента и возвращение десорбированного газа для сжатия на стадию (1) или его выпуск наружу;

(5) воздействие на обогащенный абсорбент десорбционного разделения с получением обедненного абсорбента и обогащенного газа, содержащего C2 и C3 компоненты, обедненный абсорбент возвращается и подмешивается в абсорбент на стадии (2).

Стадия (1) Сжатие и охлаждение метансодержащего промышленного газа

Согласно настоящему изобретению, нет какого-либо ограничения на сжатие, и как правило, постадийное сжатие используется для увеличения давления метансодержащего промышленного газа исходных материалов до 2,5-5 МПа маном., предпочтительно, до 3-4,2 МПа маном., то есть, давление сжатого газа составляет 2,5-5 МПа маном., предпочтительно, 3-4,2 МПа маном. Более предпочтительно, сжатие представляет собой многостадийное сжатие, и в настоящем изобретении, нет каких-либо ограничений на количество стадий обработки сжатием, например, сжатие может представлять собой двухстадийное сжатие или трехстадийное сжатие.

Согласно настоящему изобретению, охлаждение не является как-либо ограниченным, предпочтительно, температура охлаждения составляет 5-45°C, предпочтительно, 10-20°C. По настоящему изобретению, охлаждающая среда, имеющая температуру 0°C или выше, используется для охлаждения сжатого газа, и охлаждающая среда представляет собой, по меньшей мере, одну среду, выбранную из группы, состоящей из низкотемпературной воды, циркулирующей воды, пропилена, аммиака и жидкого азота, предпочтительно, из низкотемпературной воды; более предпочтительно, низкотемпературную воду приготавливают с помощью литиево-бромидного абсорбционного рефрижератора и она имеет температуру 5°C или 7°C. Конкретно, в примерах используется низкотемпературная вода при 7°C, но настоящее изобретение не ограничивается этим.

Согласно настоящему изобретению, охлажденный сжатый газ предпочтительно подвергают первому разделению газ-жидкость с получением первой газовой фазе и первой жидкой фазы, где первая газовая фаза в основном состоит из легких компонентов, таких как водород и C₁-C₃ углеводороды, и первая жидкая фаза в основном состоит из тяжелых компонентов, таких как C₃-C₅ углеводороды.

Стадия (2) Контакт первой газовой фазы с абсорбентом для абсорбции C2 компонентов

Согласно настоящему изобретению, абсорбент не является как-либо ограниченным и может определяться специалистом в данной области согласно общей информации предыдущего уровня техники. Предпочтительно, абсорбент выбирается из C4 фракций и/или C5 фракций, C4 фракции содержат, по меньшей мере, одну фракцию из н-бутана, изобутана и бутена, C5 фракции содержат, по меньшей мере, одну фракцию из н-пентана, изопентана и неопентана, C4 фракция является предпочтительной. Конкретно, в примерах как абсорбент используется бутан, но настоящее изобретение не ограничивается этим.

Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, абсорбция C2 и C3 компонентов осуществляется в абсорбционной колонне, более предпочтительно, число теоретических тарелок абсорбционной колонны составляет 15-30, рабочее давление абсорбционной колонны составляет 2,5-5 МПа маном., предпочтительно 3-4,2 МПа маном., температуру верхней части абсорбционной колонны составляет 10-30°C и температуру испарительного котла абсорбционной колонны составляет 10-60°C.

Предпочтительно, C2 и C3 компоненты включают этан и/или этилен, и пропан и/или пропилен.

Согласно настоящему изобретению, первая газовая фаза поглощается при высоком давлении, которое является благоприятным для абсорбции C2 и C3 компонентов и для уменьшения количества используемого абсорбента.

Согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения, первая газовая фаза вводится в нижнюю часть абсорбционной колонны для вступления в противоточный контакт с абсорбентом в верхней части абсорбционной колонны, при этом поглощаются C2, C2 и C3 и более тяжелые фракции в первой газовой фазе. Хвостовые газы абсорбции высвобождаются из верхней части абсорбционной колонны и направляются из граничной области, и абсорбционно-обогащенная жидкость высвобождается из испарительного котла абсорбционной колонны и смешивается с первой жидкой фазой с получением первого потока или сама абсорбционно-обогащенная жидкость используется как первый поток.

Стадия (3) Понижение давления первого потока

Предпочтительно, давление первого поток после понижения давления составляет 0,5-2,4 МПа маном., предпочтительно, 0,8-2 МПа маном.

По настоящему изобретению, обработка понижения давления не является как-либо ограниченной. Как правило, давление первого поток понижается с помощью мгновенного испарения, чтобы тем самым повысить относительную летучесть среди C1-C5 углеводородных компонентов так, чтобы ребойлер десорбционной колонны для метана нес более низкую нагрузку, и температура испарительного котла десорбционной колонны для метана понижалась, таким образом можно использовать источник тепла с более низким уровнем температуры и экономятся потребляемый устройством водяной пар и потребляемая энергия.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, перед обработкой понижения давления первого потока, на первый поток воздействуют обработкой охлаждением для уменьшения температуры первого потока, чтобы тем самым уменьшить объем газовой фазы второго резервуара для разделения жидкости и нагрузку компрессора.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, после понижения давления первого потока, на первый поток воздействуют обработкой охлаждением для уменьшения температуры первого потока, чтобы тем самым уменьшить объем газовой фазы второго резервуара для разделения жидкости и нагрузку компрессора.

Согласно настоящему изобретению, конкретно, обработка охлаждением не является как-либо ограниченной, как правило, для охлаждения используется охладитель, и температура первого потока предпочтительно составляет 5-40°C, предпочтительно, 5-15°C.

Стадия (4) Воздействие на первый поток с пониженным давлением второго разделения газ-жидкость и воздействие на вторую жидкую фазу десорбции метана

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, первый поток после обработки охлаждением и обработки понижения давления вводится во второй резервуар для разделения жидкости для второго разделения газ-жидкость с получением второй газовой фазы и второй жидкой фазы, вторая газовая фаза возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора, а вторую жидкую фазу подвергают десорбции метана; при этом вторая газовая фаза в основном состоит из легких компонентов, имеющих C2 или более легкие компоненты и вторая жидкая фаза в основном состоит из тяжелых компонентов, включающих C2, или из более тяжелых компонентов.

По настоящему изобретению, вторая жидкая фаза подвергается десорбции метана в десорбционной колонне для метана, полученный десорбированный газ возвращается на вход/промежуточную ступень компрессора или высвобождается наружу и обогащенный абсорбент подвергается десорбционному отделению абсорбента, при этом десорбированный газ в основном состоит из легких компонентов, таких как метан, и обогащенный абсорбент в основном состоит из абсорбента, содержащего C2 и C3 компоненты.

По настоящему изобретению, вторая газовая фаза и десорбированный газ возвращаются на вход или на промежуточную ступень компрессора и положение возврата можно определить в соответствии с давлением метансодержащего промышленного газа исходных материалов, давлением на промежуточной стадии компрессора и давлением десорбционной колонны для метана. Хотя компрессором может обеспечиваться повышение давления десорбированного газа, высвобождаемого из верхней части десорбционной колонны для метана, потребляемая компрессором энергия будет экономиться настолько, насколько это возможно.

Согласно настоящему изобретению, десорбция метана предпочтительно осуществляется в десорбционной колонне для метана; более предпочтительно, число теоретических тарелок десорбционной колонны для метана составляет 20-50, рабочее давление десорбционной колонны для метана составляет 0,5-2,4 МПа маном., температуру верхней части колонны десорбционной колонны для метана составляет 10-40°C и температуру испарительного котла десорбционной колонны для метана составляет 35-100°C.

В предпочтительном варианте осуществления, рабочее давление десорбционной колонны для метана составляет 1,0-1,9 МПа маном..

В предпочтительном варианте осуществления, температуру верхней части колонны десорбционной колонны для метана составляет 10-20°C.

В предпочтительном варианте осуществления, температура испарительного котла десорбционной колонны для метана составляет 40-75°C.

Предпочтительно, десорбционная колонна для метана работает для отгонки метана во второй жидкой фазе при низком давлении с малыми затратами, тем самым уменьшается содержание метана в обогащенном газе. Обогащенный абсорбент, высвобождаемый из испарительного котла десорбционной колонны для метана, подвергается десорбционной обработке абсорбента с получением обедненного абсорбента.

Предпочтительно, источник тепла испарительного котла десорбционной колонны для метана обеспечивается с помощью ребойлера десорбционной колонны для метана и источник тепла для ребойлера десорбционной колонны для метана представляет собой технологический поток. Конкретно, технологический поток представляет собой, по меньшей мере, один поток, выбранный из группы, состоящей из потоков абсорбента, обогащенного абсорбента и обедненного абсорбента, предпочтительно, обедненного абсорбента.

Стадия (5) Воздействие на обогащенный абсорбент десорбционного разделения

Согласно настоящему изобретению, десорбционное разделение предпочтительно осуществляется в десорбционной колонне, более предпочтительно, число теоретических тарелок десорбционной колонны составляет 20-50, рабочее давление десорбционной колонны составляет 1-2,8 МПа маном., температуру верхней части колонны десорбционной колонны составляет 15-70°C и температуру испарительного котла десорбционной колонны составляет 90-200°C.

Согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения, обогащенный абсорбент десорбируется и отделяется в десорбционной колонне, обогащенный газ, состоящий в основном из C2 и C3 компонентов, извлекается из верхней части десорбционной колонны, обедненный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны обеспечивая теплом испарительный котел десорбционной колонны для метана и, по меньшей мере, часть второго потока, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, возвращается и подмешивается в абсорбент.

Предпочтительно, часть второго потока, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, направляется из граничной области как компонент легких углеводородов и остальную часть возвращают и подмешивают в абсорбент. При этом компонент легких углеводородов представляет собой, по меньшей мере, один компонент, выбранный из группы, состоящей из C4 и C5 углеводородов.

Согласно способу по настоящему изобретению, обогащенный газ, содержащий C2 и C3 компоненты, в основном содержит метан, C2 компоненты, C3 компоненты, C4 или более тяжелы компоненты, а также воду.

Предпочтительно, содержание метана по отношению к общему объему обогащенного газа составляет 0-5% объем, предпочтительно, 0-2% объем; содержание C2 компонентов составляет 30-70% объем, предпочтительно, 40-60% объем; содержание C3 компонентов составляет 20-70% объем, предпочтительно, 30-60% объем; содержание C4 или более тяжелых компонентов составляет 0-20% объем, предпочтительно, 0-10% объем, и содержание воды составляет 0-0,5% объем.

По сравнению с обычным способом неглубокой холодной нефтяной абсорбции, способ по настоящему изобретению может достигать доли извлечения C2 компонентов или C2 и C3 компонентов примерно 95% или больше, и уменьшать общее потребление энергии устройства примерно на 10%-30%.

Способ по настоящему изобретению может дополнительно включать извлечение C4 компонентов, которые включают бутаны и/или бутены.

Согласно настоящему изобретению, две стадии разделения газ-жидкость являются пригодными для извлечения более тяжелого метансодержащего промышленного газа, такого как сухой газ. Будет очевидно, что, беря за основу способ извлечения C2 компонентов или C2 и C3 компонентов по настоящему изобретению, посредством добавления стадии разделения газ-жидкость, способ станет пригодным для обработки более тяжелого метансодержащего промышленного газа, чтобы при этом дополнительно извлекать C4 компоненты, при необходимости. Будет очевидно, что в зависимости от количества более тяжелых компонентов в метансодержащем промышленном газе, количество стадий разделения газ-жидкость могут увеличиваться или уменьшаться, и они могут объединяться со стадией абсорбции и стадией десорбции метана, для извлечения C2-C4 компонентов, при необходимости.

Во втором аспекте настоящее изобретение предлагает устройство для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, устройство содержит: компрессор, охладитель, резервуар для разделения жидкости, абсорбционную колонну, десорбционную колонну для метана и десорбционную колонну;

компрессор соединен с трубопроводом для метансодержащего промышленного газа, такого как сухой газ, и компрессор, охладитель и резервуар для разделения жидкости соединены последовательно;

абсорбционная колонна имеет свою нижнюю часть, соответствующим образом соединенную с верхней частью резервуара для разделения жидкости и охладителем, для приведения в контакт газовой фазы, высвобождаемой из верхней части резервуара для разделения жидкости, с абсорбентом в противотоке, хвостовые газы абсорбции высвобождаются из верхней части абсорбционной колонны, и абсорбционно-обогащенная жидкость высвобождается из испарительного котла абсорбционной колонны и возвращается в охладитель;

десорбционная колонна для метана имеет свою верхнюю часть, верх и низ, соответствующим образом соединенные с нижней частью для разделения жидкости, компрессором и средней частью десорбционной колонны для десорбции метана из жидкой фазы, высвобождаемой из нижней части резервуара для разделения жидкости после понижения давления, десорбционный газ высвобождается из верхней части десорбционной колонны для метана и возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора или высвобождается наружу и обогащенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны для метана, а затем переходит в среднюю часть десорбционной колонны для десорбционного разделения;

десорбционная колонна имеет свою нижнюю часть, соединенную с верхней частью абсорбционной колонны, обедненный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны и возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны, и обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, такие как C2 и C3 компоненты, извлекается из верхней части десорбционной колонны.

Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, устройство дополнительно содержит ребойлер десорбционной колонны для метана; ребойлер десорбционной колонны для метана соответствующим образом соединен с нижней частью десорбционной колонны, нижней частью и низом десорбционной колонны для метана и верхней частью абсорбционной колонны, для обеспечения теплом испарительного котла десорбционной колонны для метана с помощью обедненного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны и, по меньшей мере, часть потока, полученного после теплообмена обедненного абсорбента возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны.

Предпочтительно, ребойлер десорбционной колонны для метана также соединен с установкой дополнительной обработки, которая используется для направления части потока, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, высвобождаемого из ребойлера десорбционной колонны для метана, из граничной области как компонента легких углеводородов для дополнительной обработки, а остальная часть возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны.

Предпочтительно, компонент легких углеводородов представляет собой, по меньшей мере, один компонент из группы, состоящей из C3, C4 и C5 углеводородов.

Предпочтительно, верхняя часть десорбционной колонны для метана составляет 1/20-1/5 десорбционной колонны для метана.

Предпочтительно, нижняя часть десорбционной колонны для метана составляет 4/5-5/6 десорбционной колонны для метана.

Предпочтительно, средняя часть десорбционной колонны составляет 1/6-2/3 десорбционной колонны.

Устройство по настоящему изобретению может также извлекать C3 компоненты, предпочтительно, C3 компоненты включают пропан и/или пропилен.

Устройство по настоящему изобретению может также извлекать C4 компоненты, предпочтительно, C4 компоненты включают бутан и/или бутен.

В третьем аспекте, настоящее изобретение предлагает устройство для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, устройство содержит: компрессор, охладитель, первый резервуар для разделения жидкости, абсорбционную колонну, второй резервуар для разделения жидкости, десорбционную колонну для метана и десорбционную колонну;

компрессор соединен с трубопроводом для метансодержащего промышленного газа такого как сухой газ, и компрессор, охладитель и первый резервуар для разделения жидкости соединены последовательно;

абсорбционная колонна имеет свою нижнюю часть, соответствующим образом соединенную с верхней частью первого резервуара для разделения жидкости и со средней частью второго резервуара для разделения жидкости, для приведения в контакт первой газовой фазы, высвобождаемой из верхней части первого резервуара для разделения жидкости, с абсорбентом в противотоке, хвостовые газы абсорбции и абсорбционно-обогащенная жидкость соответствующим образом высвобождаются из верхней части и из испарительного котла абсорбционной колонны, смешанная жидкость из абсорбционно-обогащенной жидкости и первой жидкой фазы, высвобождаемой из нижней части первого резервуара для разделения жидкости, или абсорбционно-обогащенная жидкость используется как первый поток, и у первого потока понижают давление, а затем он переходит в среднюю часть второго резервуара для разделения жидкости для второго разделения газ-жидкость;

второй резервуар для разделения жидкости имеет свою верхнюю и нижнюю части, соответствующим образом соединенные с компрессором и верхней частью десорбционной колонны для метана, вторая газовая фаза высвобождается из верхней части второго резервуара для разделения жидкости и возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора, и вторая жидкая фаза высвобождается из нижней части второго резервуара для разделения жидкости и переходит в верхнюю часть десорбционной колонны для метана для десорбции метана;

десорбционная колонна для метана имеет свою верхнюю и нижнюю части, соответствующим образом соединенные с компрессором и средней частью десорбционной колонны, десорбционный газ высвобождается из верхней части десорбционной колонны для метана и возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора или высвобождается наружу, и обогащенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны для метана и переходит в среднюю часть десорбционной колонны для десорбционного разделения;

десорбционная колонна имеет свою нижнюю часть, соединенную с верхней частью абсорбционной колонны, обедненный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны и возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны, и обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, такие как C2 и C3 компоненты, извлекается из верхней части десорбционной колонны.

Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, устройство дополнительно содержит ребойлер десорбционной колонны для метана; ребойлер десорбционной колонны для метана соответствующим образом соединен с нижней частью десорбционной колонны, нижней частью и низом десорбционной колонны для метана и с верхней частью абсорбционной колонны для обеспечения теплом испарительного котла десорбционной колонны для метана с помощью обедненного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны, и, по меньшей мере, часть (второго) потока, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны.

Предпочтительно, ребойлер десорбционной колонны для метана также соединен с установкой дополнительной обработки, которая используется для направления части (второго) потока, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, высвобождаемого из ребойлера десорбционной колонны для метана, из граничной области как компонент легких углеводородов для дополнительной обработки, а остальная часть возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны.

Предпочтительно, компонент легких углеводородов представляет собой, по меньшей мере, один компонент, выбранный из группы, состоящей из C4 и C5 углеводородов.

Предпочтительно, средняя часть второго резервуара для разделения жидкости составляет 1/3-2/3 второго резервуара для разделения жидкости.

Предпочтительно, верхняя часть десорбционной колонны для метана составляет 1/20-1/5 десорбционной колонны для метана.

Предпочтительно, нижняя часть десорбционной колонны для метана составляет 4/5-5/6 десорбционной колонны для метана.

Предпочтительно, средняя часть десорбционной колонны составляет 1/6-2/3 десорбционной колонны.

Устройство по настоящему изобретению может также извлекать C3 компоненты, предпочтительно, C3 компоненты включают пропан и/или пропилен.

Устройство по настоящему изобретению может также извлекать C4 компоненты, предпочтительно, C4 компоненты включают бутан и/или бутен.

Устройство для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, таком как сухой газ, предлагаемое по настоящему изобретению, будет описываться подробно со ссылками на Фиг.1. Устройство содержит компрессор 2, охладитель 3, резервуар для разделения жидкости 4, абсорбционную колонну 5, десорбционную колонну для метана 7 и десорбционную колонну 9. Компрессор 2, охладитель 3 и резервуар для разделения жидкости 4 соединены последовательно; компрессор 2 соединен с трубопроводом для метансодержащего промышленного газа, такого как сухой газ нефтепереработки 1; абсорбционная колонна 5 имеет свою нижнюю часть, соответствующим образом соединенную с верхней частью резервуара для разделения жидкости 4 и охладителем 3 для приведения в контакт газовой фазы, полученной с помощью резервуара для разделения жидкости, с абсорбентом в противотоке, хвостовые газы абсорбции 14 высвобождаются из верхней части абсорбционной колонны 5, и абсорбционно-обогащенная жидкость высвобождается из испарительного котла абсорбционной колонны 5, ее давление повышается с помощью насоса для жидкости испарительного котла абсорбционной колонны 6, а затем она возвращается в охладитель 3; десорбционная колонна для метана 7 имеет свою верхнюю часть, верх и низ, соответствующим образом соединенные с нижней частью для разделения жидкости 4, компрессором 2 и десорбционной колонной 9 для десорбции метана из жидкой фазы, полученной в резервуаре для разделения жидкости 4 после понижения давления, десорбционный газ высвобождается из верхней части десорбционной колонны для метана 7 и возвращается в компрессор 2, и обогащенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны для метана 7, ее давление повышается с помощью насоса для обогащенного абсорбента 8, а затем он переходит в среднюю часть десорбционной колонны 9 для десорбционного разделения; десорбционная колонна 9 имеет свою нижнюю часть, соединенную с верхней частью абсорбционной колонны 5, обедненный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны и возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны 5, и обогащенный газ 10, содержащий C2 компоненты, извлекается из верхней части десорбционной колонны 9.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, устройство дополнительно содержит ребойлер десорбционной колонны для метана 15; ребойлер десорбционной колонны для метана 15 соответствующим образом соединен с нижней частью десорбционной колонны 9, нижней частью и низом десорбционной колонны для метана 7 и верхней частью абсорбционной колонны 5, для обеспечения теплом испарительного котла десорбционной колонны для метана 7 с помощью обедненного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны 9, часть потока 13, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, направляется из граничной области как компонент легких углеводородов 12 для дополнительной обработки и остальная часть возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны 5.

Устройство для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, таком как сухой газ, предлагаемое по настоящему изобретению, будет описываться подробно со ссылками на Фиг.2. Устройство содержит: компрессор 2, охладитель 3, первый резервуар для разделения жидкости 4, абсорбционную колонну 5, второй резервуар для разделения жидкости 7, десорбционную колонну для метана 8 и десорбционную колонну 11; компрессор 2, охладитель 3 и первый резервуар для разделения жидкости 4 соединены последовательно, компрессор 2 сообщается с метансодержащим промышленным газом, таким как сухой газ нефтепереработки 1; абсорбционная колонна 5 имеет свою нижнюю часть, соответствующим образом соединенную с верхней частью первого резервуара для разделения жидкости 4 и со средней частью второго резервуара для разделения жидкости 7, для приведения в контакт первой газовой фазы, высвобождаемой из верхней части первого резервуара для разделения жидкости 4, с абсорбентом в противотоке, хвостовые газы абсорбции 15 высвобождаются из верхней части абсорбционной колонны 5 и абсорбционно-обогащенная жидкость высвобождается из испарительного котла абсорбционной колонны 5 и смешивается с первой жидкой фазой, высвобождаемой из нижней части первого резервуара для разделения жидкости 4, с получением первого потока; второй резервуар для разделения жидкости 7 имеет свою верхнюю и нижнюю части, соответствующим образом соединенные с компрессором 2 и верхней частью десорбционной колонны для метана 8, для второго разделения газ-жидкость первого потока с пониженным давлением после охлаждения с помощью охладителя исходных материалов десорбционной колонны 6, вторая газовая фаза высвобождается из верхней части второго резервуара для разделения жидкости 7 и возвращается в компрессор 2, вторая жидкая фаза высвобождается из нижней части второго резервуара для разделения жидкости 7 и переходит в верхнюю часть десорбционной колонны для метана 8; десорбционная колонна для метана 8 имеет свою верхнюю и нижнюю части, соответствующим образом соединенные с компрессором 2 и средней частью десорбционной колонны 11, для десорбции метана второй жидкой фазы, высвобождаемой из нижней части второго резервуара для разделения жидкости 7, десорбционный газ высвобождается из верхней части десорбционной колонны для метана 8 и возвращается в компрессор 2, обогащенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны для метана 8, его давление повышается с помощью насоса для обогащенного абсорбента 10, и он переходит в среднюю часть десорбционной колонны 11; десорбционная колонна 11 имеет свою нижнюю часть, соединенную с верхней частью абсорбционной колонны 5, для десорбционного разделения обогащенного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны для метана 8, обогащенный газ 13, содержащий C2 компоненты, извлекается из верхней части десорбционной колонны 11 и обедненный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны 11 и возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны 5.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, устройство дополнительно содержит ребойлер десорбционной колонны для метана 9, ребойлер десорбционной колонны для метана 9 соответствующим образом соединен с нижней частью и низом десорбционной колонны для метана 8 и верхней частью абсорбционной колонны 5, для обеспечения теплом испарительного котла десорбционной колонны для метана 8 с помощью обедненного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны 11, часть второго потока 16, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, направляется из граничной области как компонент легких углеводородов 14 для дополнительной обработки и остальная часть возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны 5.

По сравнению с предыдущим уровнем техники, преимущества и полезные воздействия способа и устройства для извлечения C2-C4 компонентов (включая, но, не ограничиваясь этим C2 компоненты или C2 и C3 компоненты или C2, C3 и C4 компоненты) в метансодержащем промышленном газе, предлагаемых по настоящему изобретению, включают, но, не ограничиваясь этим:

(1) При использовании абсорбции C2-C4 компонентов при высоком давлении, десорбции метана при низком давлении и десорбционного разделения, настоящее изобретение не только уменьшает количество абсорбента и уменьшает потребляемую энергию десорбции абсорбента, но также уменьшает нагрузку ребойлера десорбционной колонны для метана и температуру испарительного котла десорбционной колонны для метана благодаря увеличению относительной летучести среди C1-C5 углеводородных компонентов при низком давлении, так что ребойлер десорбционной колонны для метана требует только технологического потока (обедненного абсорбента из испарительного котла десорбционной колонны) в устройстве как источника тепла, что сильно экономит потребляемый водяной пар и потребляемую энергию устройства.

(2) Процесс абсорбции C4 фракции и/или C5 фракции и процесс десорбции метана осуществляются независимо в двух колоннах, при малом взаимном влиянии и без обратного перемешивания. Процесс абсорбции и процесс десорбции метана, каждый, работают при идеальных условиях, то есть, высокое давление и низкая температура являются благоприятными для абсорбции, абсорбент используется в малом количестве, и технологическое количество работы дистилляционной колонны является малым, низкое давление является благоприятным для отгонки метана.

(3) Поскольку нагрузка ребойлера десорбционной колонны для метана уменьшается с уменьшением рабочего давления так, чтобы возвращать десорбированный газ из верхней части десорбционной колонны для метана на вход или на промежуточную ступень компрессора, давление десорбционной колонны для метана можно контролировать так, что ребойлер десорбционной колонны для метана просто использует избыточное тепло обедненного абсорбента испарительного котла десорбционной колонны, и в то же время, потребление энергии компрессора повышается минимально, при этом сводится к минимуму общая потребляемая энергия устройства.

(4) Технологический поток в устройстве используется как источник тепла для ребойлера десорбционной колонны для метана. Если исходные материалы десорбционной колонны для метана флуктуируют, изменение нагрузки ее ребойлера оказывает малое воздействие на общую потребляемую энергию устройства, что повышает гибкость работы устройства.

(5) C2-C4 компоненты в метансодержащем промышленном газе поглощаются в абсорбционной колонне с использованием C4 фракции и/или C5 фракции как абсорбента, исходные материалы абсорбента легко получаются, и они дешевые.

(6) Технологический поток имеет самую низкую температуру 5-15°C в ходе операций сжатия и охлаждения, абсорбции и ректификации, не требует компрессора для рефрижерации пропилена, может использовать литиево-бромидную рефрижераторную установку для обеспечения возможности охлаждения, не требует сушильного устройства и требует низких капитальных вложений, является простым в работе и потребляет мало энергии.

(5) Доля извлечения C2-C4 компонентов может достигать 95% или больше и полученный обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, обогащенный газ, содержащий C2 и C3 компоненты, или обогащенный газ, содержащий C2, C3 и C4 компоненты, можно использовать, например, как исходные материалы для печи для крекинга этана или установки для разделения газов.

(6) Абсорбционно-обогащенная жидкость абсорбционной колонны полностью приводится в контакт со сжатым газом в резервуаре для разделения жидкости и заранее поглощает часть C2-C4 и другие более тяжелые компоненты в ней, уменьшая при этом количество газовой фазы, поступающей в абсорбционную колонну, уменьшая количество абсорбента в абсорбционной колонне и экономя потребляемую энергию.

(7) Перед воздействием на первый поток, полученный после смешивания первой жидкой фазы и абсорбционно-обогащенной жидкости десорбции метана, устанавливается второй резервуар для разделения жидкости для отделения газовой фазы, мгновенно испаренной из первого потока в процессе понижения давления до этого, с тем, чтобы предотвратить осуществление процесса разделения газовой фазы в целом в десорбционной колонне для метана, экономя при этом 50% пространства для газовой фазы необходимого для десорбционной колонны для метана и экономя капитальные вложения в оборудование.

ПРИМЕРЫ

Для облегчения понимания настоящего изобретения, настоящее изобретение будет описываться подробно ниже с помощью конкретных примеров.

Пример 1 и Сравнительный пример 1

В Примере 1 и в Сравнительном примере 1, сухой газ нефтепереработки используется как исходные материалы и обрабатывается с помощью способа по настоящему изобретению и типичного способа неглубокой холодной нефтяной абсорбции, соответственно, для извлечения C2 компонентов. Композиция и параметры способа для сухого газа нефтепереработки показаны в Таблице 1.

Таблица 1 Композиция и технологические параметры сухого газа нефтепереработки

Сухой газ нефтепереработки Температура, °C 40,0 Давление, МПа маном. 1,20 Массовый поток, тонн/час 54,0 Композиция，
% моль H₂ 45,03 N₂ 5,47 CH₄ 12,11 C₂H₆ 12,76 C₃H₈ 12,10 C₄H₁₀ 10,32 C5+ 2,02 H₂O 0,18

Пример 1

Пример 1 используют для иллюстрации способа и устройства для нефтяной абсорбции и разделения сухого газа для извлечения C2 компонентов по настоящему изобретению.

Устройство содержит компрессор 2, охладитель 3, резервуар для разделения жидкости 4, абсорбционную колонну 5, десорбционную колонну для метана 7, десорбционную колонну 9 и ребойлер десорбционной колонны для метана 15;

компрессор 2, охладитель 3 и резервуар для разделения жидкости 4 соединяются последовательно; компрессор 2 соединяется с трубопроводом для сухого газа нефтепереработки 1;

абсорбционная колонна 5 имеет свою нижнюю часть, соответствующим образом соединенную с верхней частью резервуара для разделения жидкости 4 и охладителем 3, и она используется для приведения в контакт газовой фазы, полученной с помощью резервуара для разделения жидкости, с абсорбентом в противотоке, хвостовые газы абсорбции 14 высвобождаются из верхней части абсорбционной колонны 5 и абсорбционно-обогащенная жидкость высвобождается из испарительного котла абсорбционной колонны 5, ее давление повышается с помощью насоса для жидкости испарительного котла абсорбционной колонны 6, а затем она возвращается в охладитель 3;

десорбционная колонна для метана 7 имеет свою верхнюю часть, верх и низ, соответствующим образом соединенные с нижней частью для разделения жидкости 4, с компрессором 2 и десорбционной колонной 9, и используются для десорбции метана из жидкой фазы, полученной с помощью резервуара для разделения жидкости 4, после понижения давления, десорбированный газ высвобождается из верхней части десорбционной колонны для метана 7 и возвращается в компрессор 2 и обогащенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны для метана 7, его давление повышается с помощью насоса для обогащенного абсорбента 8, а затем поступает в среднюю часть десорбционной колонны 9;

десорбционная колонна 9 имеет свою нижнюю часть, соединенную с ребойлером десорбционной колонны для метана 15, и используется для десорбционного разделения обогащенного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны для метана 7, обогащенный газ 10, содержащий C2 компоненты, извлекается из верхней части десорбционной колонны 9, обедненный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны 9 и служит как источник тепла для ребойлера десорбционной колонны для метана 15;

ребойлер десорбционной колонны для метана 15 соответствующим образом соединен с нижней частью и низом десорбционной колонны для метана 7 и верхней частью абсорбционной колонны 5, и он используется для обеспечения теплом испарительного котла десорбционной колонны для метана 7 с помощью обедненного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны 9, часть потока 13, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, направляются из граничной области как компонент легких углеводородов 12 для дополнительной обработки, и остальная часть возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны 5.

Способ включает следующие стадии:

(1) Сухой газ нефтепереработки при давлении 1,2 МПа маном. поступает в компрессор. После трехстадийной обработки сжатием, сжатый сухой газ имеет давление 3,9 МПа маном.. После объединения с абсорбционно-обогащенной жидкостью (118 тонн/час) абсорбционной колонны, сухой газ при высоком давлении охлаждается до 15°C с помощью хладагента воды при 7°C, приготовленного с помощью литиево-бромидного абсорбционного рефрижератора, с помощью охладителя, и направляется в резервуар для разделения жидкости для разделения газ-жидкая фаза. Газовая фаза в верхней части резервуара для разделения жидкости направляется в нижнюю часть абсорбционной колонны, и давление в жидкой фазе в нижней части резервуара для разделения жидкости понижается до 1,5 МПа маном., а затем она направляется в десорбционную колонну для метана для обработки.

(2) В абсорбционной колонне, смешанный бутан нефтепереработки используется как абсорбент (циркулирующее количество абсорбента составляет 105 тонн/час) и инжектируется из верхней части колонны для абсорбции C2 фракции и более тяжелых компонентов в газе исходных материалов. Абсорбционная колонна имеет число теоретических тарелок 20, рабочее давление 3,8 МПа маном., температуру верхней части колонны 17°C и температуру испарительного котла колонны 22°C. У жидкой фазы испарительного котла абсорбционной колонны повышают давление до 4 МПа маном. с помощью насоса для жидкости испарительного котла абсорбционной колонны, и перед возвращением в охладитель, ее объединяют с газовой фазой с выхода компрессора. Непоглощенные хвостовые газы в верхней части абсорбционной колонны направляются из граничной области и направляются в установку для извлечения абсорбента вне граничной области.

(3) У жидкой фазы в нижней части резервуара для разделения жидкости давление понижается до 1,8 МПа маном., и она поступает в верхнюю часть десорбционной колонны для метана под действием разности давлений для удаления легких компонентов, таких как метан, в исходных материалах для колонны. Десорбционная колонна для метана имеет число теоретических тарелок 30, рабочее давление 1,5 МПа маном., температуру верхней части колонны 13°C и температуру испарительного котла колонны 67°C. Газовая фаза в верхней части десорбционной колонны для метана возвращается на вход компрессора, и у материала, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны для метана давление повышают до 2,5 МПа маном. с помощью насоса для обогащенного абсорбента и направляют его в среднюю часть десорбционной колонны.

(4) Десорбционная колонна имеет число теоретических тарелок 40, рабочее давление 2,0 МПа маном., температуру верхней части колонны 56°C и температуру испарительного котла колонны 109°C. Десорбционная колонна нагревается с помощью водяного пара низкого давления, обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, получается в верхней части колонны и направляется в печь для крекинга этана как исходные материалы, обедненный абсорбент (имеющий температуру 109°C и давление, повышенное до 4,4 МПа маном. с помощью циркуляционного насоса для абсорбента) испарительного котла десорбционной колонны обеспечивает теплом ребойлер десорбционной колонны для метана, поток, полученный после теплообмена, возвращается в абсорбционную колонну для рециклирования, и в это же время, поток продукта легких углеводородов, состоящий в основном из C3-C5 углеводородов, извлекается для направления из граничной области и направляется в печь устройства для крекинга этилена как исходные материалы.

Способ этого примера получает обогащенный газ, содержащий C2 компоненты и компонент легких углеводородов, и их композиции и ч параметры показаны в Таблице 2, где доля извлечения C2 составляет 98,3%.

Таблица 2 Обогащенный газ и компонент легких углеводородов

Обогащенный газ Компонент легких углеводородов Температура, °C 40 40 Давление,
МПа маном. 1,97 3,96 Массовый поток, тонн/час 21,21 17,9 Композиция, моль% CH₄ 1,1 0 C₂H₆ 56,05 0,02 C₃H₈ 35,32 17,74 C₄H₁₀ 7,46 67,43 C5+ 0 14,81 H₂O 0,07 0

Сравнительный пример 1

Сухой газ нефтепереработки в Таблице 1 извлекают с использованием типичного процесса неглубокой холодной нефтяной абсорбции из CN109553504A. Способ, используемый в Сравнительном примере 1, отличается от Примера 1 в основном тем, что процессы абсорбции абсорбентом C4 и десорбции метана осуществляются в одной колонне для абсорбции-обработки водяным паром, и при схожем рабочем давлении. Поскольку процесс десорбции метана использует относительно высокое давление, температура испарительного котла колонны является относительно высокой, и водяной пар низкого давления используется как источник тепла для ребойлера испарительного котла колонны в процессе десорбции метана.

Способ этого Сравнительного примера 1 получает обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, композиция которого показана в Таблице 3, где доля извлечения C2 составляет 98,3%. Данные сравнения между настоящим изобретением и техническими решениями типичного процесса неглубокой холодной нефтяной абсорбции и процесса криогенного разделения предыдущего уровня техники показаны в Таблице 4.

Таблица 3 Композиция обогащенного газа

Композиция обогащенного газа，% моль CH₄ 4,22 C₂H₆ 48,32 C₃H₈ 40,25 C₄H₁₀ 7,12 H₂O 0,09

Таблица 4 Сравнение данных между настоящим изобретением и предыдущим уровнем техники

Настоящее изобретение Типичный процесс неглубокой холодной нефтяной абсорбции Процесс криогенного разделения Минимальная температура технологического потока/°C 5-15 5-15 -100 Сушильное устройство Нет Нет Да Давление абсорбционной колонны /МПа маном. 3,8 3,8 - Давление десорбционной колонны для метана /МПа маном. 1,5 3,8 - Температура испарительного котла десорбционной колонны для метана/°C 70 125 - Нагревающая среда для испарительного котла десорбционной колонны для метана Обедненный абсорбент испарительного котла десорбционной колонны Водяной пар низкого давления - Нагрузка ребойлера десорбционной колонны для метана/кВт 4617 13121 - Общее потребляемая энергия устройства/кг стандартной нефти/тонна исходных материалов 37,5 45,6 - Уменьшение общей потребляемой энергии устройства /% 17,8 - -

Как можно увидеть из Таблиц 2-4, самая низкая температура технологического потока по настоящему изобретению составляет 5-15°C, не требуется ни возможности охлаждения пропилена с низким уровнем температуры, ни рефрижераторного устройства для пропилена и сушильного устройства, и таким образом, капитальные вложения в оборудование являются низкими. По сравнению с обычным процессом неглубокой холодной нефтяной абсорбции, при условиях получения такой же высокой доли извлечения C2, при понижении давления процесса десорбции метана, настоящее изобретение сильно уменьшает потребляемую энергию необходимую для процесса, и в то же время уменьшает качество нагревающей среды, и можно использовать горячий технологический поток в устройстве для обеспечения всего тепла для десорбционной колонны для метана, что экономит потребляемый водяной пар низкого давления, вводимый из вне в устройство, и уменьшает общую потребляемую энергию устройства на 17,8%.

Пример 2 и Сравнительный пример 2

В Примере 2 и Сравнительном примере 2, сухой газ нефтепереработки используется как исходные материалы и обрабатывается с помощью способа по настоящему изобретению и типичного процесса неглубокой холодной нефтяной абсорбции, соответственно, для извлечения C2 и C3 компонентов. Композиция и технологические параметры процесса сухого газа нефтепереработки показаны в Таблице 5.

Таблица 5. Композиция и технологические параметры сухого газа нефтепереработки

Сухой газ нефтепереработки Температура, °C 40,0 Давление, МПа маном. 1,0 Массовый поток, тонн/час 54,0 Композиция, моль% H₂ 45,03 N₂ 5,47 CH₄ 12,11 C₂H₆ 12,76 C₃H₈ 12,10 C₄H₁₀ 10,32 C5+ 2,02 H₂O 0,18

Пример 2

Пример 2 используют для иллюстрации способа и устройства для нефтяной абсорбции и разделения сухого газа для извлечения C2 и C3 компонентов по настоящему изобретению.

Устройство содержит: компрессор 2, охладитель 3, первый резервуар для разделения жидкости 4, абсорбционную колонну 5, второй резервуар для разделения жидкости 7, десорбционную колонну для метана 8, ребойлер десорбционной колонны для метана 9 и десорбционную колонну 11;

компрессор 2, охладитель 3 и первый резервуар для разделения жидкости 4 соединены последовательно, компрессор 2 сообщается с сухим газом нефтепереработки 1;

абсорбционная колонна 5 имеет свою нижнюю часть, соответствующим образом соединенную с верхней частью первого резервуара для разделения жидкости 4 и со средней частью второго резервуара для разделения жидкости 7, и она используется для приведения в контакт первой газовой фазы, высвобождаемой из верхней части первого резервуара для разделения жидкости 4, с абсорбентом в противотоке, хвостовые газы абсорбции 15 высвобождаются из верхней части абсорбционной колонны 5 и абсорбционно-обогащенная жидкость высвобождается из испарительного котла абсорбционной колонны 5 и смешивается с первой жидкой фазой, высвобождаемой из нижней части первого резервуара для разделения жидкости 4, с получением первого потока;

второй резервуар для разделения жидкости 7 имеет свою верхнюю и нижнюю части, соответствующим образом соединенные с компрессором 2 и верхней частью десорбционной колонны для метана 8, и он используется для второго разделения газ-жидкость первого потока с пониженным давлением после охлаждения с помощью охладителя исходных материалов десорбционной колонны 6, вторая газовая фаза высвобождается из верхней части второго резервуара для разделения жидкости 7 и возвращается в компрессор 2, вторая жидкая фаза высвобождается из нижней части второго резервуара для разделения жидкости 7 и поступает в верхнюю часть десорбционной колонны для метана 8;

десорбционная колонна для метана 8 имеет свою верхнюю и нижнюю части, соответствующим образом соединенные с компрессором 2 и средней частью десорбционной колонны 11, и она используется для десорбции метана второй жидкой фазы, высвобождаемой из нижней части второго резервуара для разделения жидкости 7, десорбированный газ высвобождается из верхней части десорбционной колонны для метана 8 и возвращается в компрессор 2, обогащенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны для метана 8, его давление повышается с помощью насоса для обогащенного абсорбента 10, и он поступает в среднюю часть десорбционной колонны 11;

десорбционная колонна 11 имеет свою нижнюю часть, соединенную с ребойлером десорбционной колонны для метана 9, и используется для десорбционного разделения обогащенного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны для метана 8, обогащенный газ 13, в основном состоящий из C2 и C3 компонентов, извлекается из верхней части десорбционной колонны 11 и обедненный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны, его давление повышают с помощью циркуляционного насоса для абсорбента 12, и он используется как источник тепла для ребойлера десорбционной колонны для метана 9;

ребойлер десорбционной колонны для метана 9 соответствующим образом соединен с нижней частью и низом десорбционной колонны для метана 8 и с верхней частью абсорбционной колонны 5, и он используется для обеспечения теплом испарительного котла десорбционной колонны для метана 8 с помощью обедненного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны 11, часть второго потока 16, полученного после теплообмена, направляется из граничной области как компонент легких углеводородов 14 для дополнительной обработки, и остальная часть возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны 5.

Способ включает следующие стадии:

(1) Сухой газ нефтепереработки с давлением 1 МПа маном. поступает в компрессор. После двухстадийной обработки сжатием, сжатый сухой газ имеет давление 3,7 МПа маном.. Сухой газ при высоком давлении охлаждается до 15°C с помощью хладагента воды при 7°C, приготовленного с помощью литиево-бромидного абсорбционного рефрижератора с помощью охладителя, и направляются в первый резервуар для разделения жидкости для первого разделения газ-жидкая фаза. Первая газовая фаза, высвобождаемая из верхней части первого резервуара для разделения жидкости, поступает в нижнюю часть абсорбционной колонны, и у первой жидкой фазы, высвобождаемой из нижней части первого резервуара для разделения жидкости, давление понижается до 1,7 МПа маном., а затем она направляется в десорбционную колонну для метана для обработки.

(2) В абсорбционной колонне, н-бутан от нефтепереработки используется как абсорбент (циркулирующее количество абсорбента составляет 120 тонн/час) и инжектируется из верхней части колонны для абсорбции C2 и C3 фракций и более тяжелых компонентов в сухом газе. Абсорбционная колонна имеет число теоретических тарелок 20, рабочее давление 3,6 МПа маном., температуру верхней части колонны 17°C и температуру испарительного котла колонны 27°C. Непоглощенные хвостовые газы в верхней части абсорбционной колонны направляются в систему труб для топливного газа, и у абсорбционно-обогащенной жидкости в испарительном котле абсорбционной колонны давление понижают до 1,7 МПа маном., а затем смешивают ее с первой жидкой фазой с получением первого потока.

(3) Первый поток охлаждается до 15°C в охладителе исходных материалов десорбционной колонны, а затем направляется во второй резервуар для разделения жидкости для второго разделения газ-жидкость. Вторая газовая фаза в основном состоит из легких компонентов C2 и ниже, и она возвращается на вход компрессора для сухого газа.

(4) Вторая жидкая фаза поступает в верхнюю часть десорбционной колонны для метана для удаления легких компонентов, таких как метан, во второй жидкой фазе, и десорбированный газ в верхней части десорбционной колонны для метана возвращается на вход компрессора сухого газа. Абсорбционная колонна для метана имеет число теоретических тарелок 30, рабочее давление 1,5 МПа маном., температуру верхней части колонны 15°C и температуру испарительного котла колонны 55°C. Ребойлер десорбционной колонны для метана селективно отбирает обедненный абсорбент (он имеет температуру 105°C и его давление повышают с помощью циркуляционного насоса для абсорбента) из испарительного котла десорбционной колонны как источник тепла для ребойлера десорбционной колонны для метана.

(5) У обогащенного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны для метана, давление повышают с помощью насоса для обогащенного абсорбента и направляют его в среднюю часть десорбционной колонны. Десорбционная колонна имеет число теоретических тарелок 40, рабочее давление 1,6 МПа маном., температуру верхней части колонны 55°C и температуру испарительного котла колонны 105°C. Десорбционная колонна нагревается с помощью водяного пара низкого давления, обогащенный газ, состоящий в основном из C2 и C3 компонентов, получают в верхней части колонны и направляют в печь устройства для крекинга этилена как исходные материалы, у обедненного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла колонны, давление повышают с помощью циркуляционного насоса для абсорбента и обеспечивают тепло для ребойлера десорбционной колонны для метана, после этого, по меньшей мере, часть второго потока, полученного после теплообмена, возвращается в абсорбционную колонну для рециклирования, и в это же время, поток продукта легких углеводородов, состоящий в основном из C4 и C5, извлекается для направления из граничной области и направляется в печь устройства для крекинга этилена как исходные материалы.

Способ этого примера получает обогащенный газ, состоящий в основном из C2 и C3 компонентов и компонента легких углеводородов, и их композиции и технологические параметры показаны в Таблице 6, где доля извлечения C2 и C3 компонентов составляет 98,2%.

Таблица 6 Обогащенный газ и компонент легких углеводородов

Обогащенный газ Компонент легких углеводородов Температура, °C 28 40 Давление, МПа маном. 1,52 3,96 Массовый поток, тонн/час 25,99 15,34 Композиция, % моль CH₄ 0,98 0 C₂H₆ 47,34 0 C₃H₈ 43,92 2,31 C₄H₁₀ 7,66 79,85 C5+ 0 17,84 H₂O 0,06 0

Сравнительный пример 2

Сухой газ нефтепереработки в Таблице 5 извлекают с использованием типичного процесса неглубокой холодной нефтяной абсорбции в CN106609161B. Способ, используемый в Сравнительном примере 2, отличается от Примера 2 в основном тем, что процессы абсорбции C4 абсорбентом и десорбции метана осуществляются в одной колонне для абсорбции-обработки водяным паром и при схожем рабочем давлении. Поскольку процесс десорбции метана использует относительно высокое давление, соответствующая температура испарительного котла колонны является относительно высокой, и водяной пар низкого давления используется как источник тепла для ребойлера испарительного котла колонны в процессе десорбции метана.

Способ этого Сравнительного примера 1 получает обогащенный газ, в основном состоящий из C2 и C3 компонентов, композиция которого показана в Таблице 7, где доля извлечения C2 и C3 компонентов составляет 98,2%. Данные сравнения между настоящим изобретением и техническими решениями типичного процесса неглубокой холодной нефтяной абсорбции и процесса криогенного разделения предыдущего уровня техники показаны в Таблице 8.

Таблица 7 Композиция обогащенного газа

Композиция обогащенного газа, % моль CH₄ 4 C₂H₆ 45,95 C₃H₈ 42,54 C₄H₁₀ 7,42 H₂O 0,09

Таблица 8 Сравнение данных между настоящей заявкой и предыдущим уровнем техники

Настоящее изобретение Типичный процесс неглубокой холодной нефтяной абсорбции Процесс криогенного разделения Минимальная температура технологического потока/°C 5-15 5-15 -100 Сушильное устройство Нет Нет Да Давление абсорбционной колонны /МПа маном. 3,6 3,6 - Давление десорбционной колонны для метана /МПа маном. 1,5 3,6 - Температура испарительного котла десорбционной колонны для метана/°C 60 125 - Нагревающая среда для испарительного котла десорбционной колонны для метана Обедненный абсорбент, высвобождаемый из испарительного котла десорбционной колонны Водяной пар низкого давления - Нагрузка ребойлера десорбционной колонны для метана/кВт 4731 13500 - Общее потребление энергии устройства/кг стандартной нефти/тонна исходного материала 46,0 55,3 - Уменьшение общей потребляемой энергии устройства /% 16,8 - -

Как можно увидеть из Таблиц 6-8, самая низкая температура технологического потока по настоящему изобретению составляет 5-15°C, не требуется ни возможности охлаждения пропилена с низким уровнем температуры, ни рефрижераторного устройства для пропилена и сушильного устройства, и таким образом, капитальные вложения в оборудование являются низкими. По сравнению с обычным процессом неглубокой холодной нефтяной абсорбции, при условиях получения такой же высокой доли извлечения C2 и C3, при понижении давления процесса десорбции метана, настоящее изобретение сильно уменьшает потребляемую энергию необходимую для процесса и в то же время понижает качество нагревающей среды и может использовать горячий технологический поток в устройстве для обеспечения всего тепла десорбционной колонны для метана, что экономит потребляемый водяной пар низкого давления, вводимый извне в устройство, и уменьшает общую потребляемую энергию устройства на 16,8%.

С помощью примеров можно проиллюстрировать, что по сравнению с обычным процессом неглубокой холодной нефтяной абсорбции, настоящее изобретение не только достигает высокой доли извлечения C2 или C2 и C3, но также и делает необходимым для ребойлера десорбционной колонны для метана только технологический поток в устройстве (обедненный абсорбент испарительного котла десорбционной колонны) как источник тепла посредством использования абсорбции при высоком давлении и десорбции метана при низком давлении, что уменьшает потребление материала и сильно экономит потребляемый водяной пар и общую потребляемую энергию устройства.

Выше подробно описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, но приведенное выше описание является только иллюстративным и настоящее изобретение не ограничивается им. Без отклонения от технической концепции и рамок настоящего изобретения, можно осуществить различные модификации технических решений настоящего изобретения, включая объединение различных технических признаков любым другим соответствующим образом, и эти модификации и сочетания должны также рассматриваться как содержание, описанное в настоящем изобретении, и все они относятся к рамкам защиты настоящего изобретения.

Настоящее изобретение описывает способ для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе. Способ включает: (1) охлаждение сжатого метансодержащего промышленного газа и осуществление разделения газ-жидкость; (2) абсорбцию C2 компонентов в газовой фазе с использованием абсорбент с получением абсорбционно-обогащенной жидкости; (3) возвращение абсорбционно-обогащенной жидкости для сжатия на стадию (1) или смешивание абсорбционно-обогащенной жидкости с жидкой фазой, полученной на стадии (1), с получением смешанной жидкости и уменьшение давления смешанной жидкости или абсорбционно-обогащенной жидкости; (4) осуществление десорбции метана в потоке с пониженным давлением с получением обогащенного абсорбента или осуществление второго разделения газ-жидкость в потоке с пониженным давлением с последующей десорбцией метана на второй жидкой фазе с получением обогащенного абсорбента; и (5) десорбцию и выделение обогащенного абсорбента с получением обедненного абсорбента и обогащенного газа и рециклирование и повторное использование обедненного абсорбента. Изобретение также касается вариантов устройства для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе. Технический результат - высокая доля извлечения C2 или более тяжелых компонентов, а также низкое общее потребление энергии. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 пр., 8 табл., 2 ил.

1. Способ извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, способ включает следующие стадии:

(1) сжатие метансодержащего промышленного газа, охлаждение полученного сжатого газа перед осуществлением разделения газ-жидкость, с получением газовой фазы и жидкой фазы;

(2) приведение в контакт газовой фазы с абсорбентом для абсорбции C2 компонентов с получением хвостовых газов абсорбции и абсорбционно-обогащенной жидкости, где

абсорбционно-обогащенную жидкость возвращают и подмешивают в сжатый газ или

смешанную жидкость из абсорбционно-обогащенной жидкости и жидкой фазы, полученной на стадии (1), или абсорбционно-обогащенную жидкость используют как первый поток;

(3) понижение давления жидкой фазы, полученной на стадии (1), или первого потока, полученного на стадии (2);

(4) воздействие на поток с пониженным давлением на стадии (3) десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента и возвращение десорбированного газа для сжатия на стадии (1) или его выпуск наружу или

воздействие на поток с пониженным давлением на стадии (3) второго разделения газ-жидкость с получением второй газовой фазы и второй жидкой фазы, возвращение второй газовой фазы для сжатия на стадию (1), воздействие на вторую жидкую фазу десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента и возвращение десорбированного газа для сжатия на стадию (1) или его выпуск наружу;

(5) воздействие на обогащенный абсорбент десорбционного разделения с получением обедненного абсорбента и обогащенного газа, содержащего C2 компоненты, обедненный абсорбент возвращается и подмешивается в абсорбент на стадии (2);

где абсорбция C2 компонентов осуществляется в абсорбционной колонне, где параметры абсорбционной колонны включают: число теоретических тарелок 15-30, рабочее давление 2,5-4,6 МПа маном., температуру верхней части колонны 10-60°C и температуру испарительного котла колонны 10-70°C;

где десорбция метана осуществляется в десорбционной колонне для метана, где параметры десорбционной колонны для метана включают: число теоретических тарелок 20-50, рабочее давление 0,5-2,4 МПа маном., температуру верхней части колонны 10-60°C и температуру испарительного котла колонны 35-90°C;

где десорбционное разделение осуществляется в десорбционной колонне, где параметры десорбционной колонны включают: число теоретических тарелок 20-50, рабочее давление 1-2,8 МПа маном., температуру верхней части колонны 25-70°C и температуру испарительного котла колонны 90-160°C.

2. Способ по п. 1, где метансодержащий промышленный газ включает сухой газ, газ крекинга, природный газ и сланцевый газ, где сухой газ предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, газ, выбранный из группы, состоящей из сухого газа нефтепереработки и углехимического сухого газа.

3. Способ по п. 1 или 2, где на стадии (2) абсорбционно-обогащенную жидкость возвращают и подмешивают в сжатый газ и в жидкой фазе, полученной на стадии (1) понижают давление, а затем подвергают ее десорбции метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента.

4. Способ по п. 3, где давление сжатого газа составляет 2,5-4,6 МПа маном., предпочтительно, 3-4,2 МПа маном.;

предпочтительно сжатие представляет собой многостадийное сжатие, предпочтительно двухстадийное сжатие или трехстадийное сжатие;

предпочтительно температура охлаждения составляет 5-40°C, предпочтительно 10-20°C, более предпочтительно охлаждение использует охлаждающую среду, имеющую температуру 0°C или выше, и охлаждающая среда представляет собой по меньшей мере одну среду, выбранную из группы, состоящей из низкотемпературной воды, циркулирующей воды, пропилена, аммиака и жидкого азота.

5. Способ по п. 3 или 4, где рабочее давление абсорбционной колонны составляет 3-4,2 МПа маном.;

предпочтительно C2 компоненты выбираются из этана и/или этилена.

6. Способ по любому из пп. 3-5, где рабочее давление десорбционной колонны для метана составляет 1,0-1,9 МПа маном.;

температура верхней части колонны десорбционной колонны для метана составляет 10-20°C;

температура испарительного котла десорбционной колонны для метана составляет 40-75°C; и

давление жидкой фазы после понижения давления составляет 0,8-3 МПа маном., предпочтительно 1-2 МПа маном.

7. Способ по любому из пп. 3-6, где обедненный абсорбент используют как источник тепла для десорбции метана и по меньшей мере часть потока, полученного после теплообмена, возвращается и подмешивается в абсорбент;

предпочтительно часть потока направляют из граничной области как компонент легких углеводородов, а остальную часть возвращают и подмешивают в абсорбент;

предпочтительно компонент легких углеводородов представляет собой по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из C3, C4 и C5 углеводородов.

8. Способ по любому из пп. 1-7, где способ дополнительно включает извлечение C3 компонентов и C3 компоненты предпочтительно содержат пропан и/или пропилен.

9. Способ по п. 1 или 2, где у первого потока, полученного на стадии (2), понижают давление, а затем на него воздействуют вторым разделением газ-жидкость с получением второй газовой фазы и второй жидкой фазы и на вторую жидкую фазу воздействуют десорбцией метана с получением десорбированного газа и обогащенного абсорбента;

предпочтительно способ дополнительно включает извлечение C3 компонентов, предпочтительно C3 компоненты включают пропан и/или пропилен;

предпочтительно способ включает извлечение C2 и C3 компонентов, предпочтительно C2 и C3 компоненты включают этан и/или этилен и пропан и/или пропилен;

предпочтительно метансодержащий промышленный газ содержит C6 или более тяжелые компоненты в количестве больше 0,1% моль.

10. Способ по п. 9, где давление сжатого газа составляет 2,5-5 МПа маном., предпочтительно 3-4,2 МПа маном.;

предпочтительно сжатие представляет собой многостадийное сжатие, предпочтительно двухстадийное сжатие или трехстадийное сжатие;

предпочтительно температура охлаждения составляет 5-45°C, предпочтительно 10-20°C, более предпочтительно охлаждение использует охлаждающую среду, имеющую температуру 0°C или выше, и охлаждающая среда представляет собой по меньшей мере одну среду, выбранную из группы, состоящей из низкотемпературной воды, циркулирующей воды, пропилена, аммиака и жидкого азота.

11. Способ по п. 9 или 10, где абсорбцию C2 и C3 компонентов осуществляется в абсорбционной колонне;

предпочтительно параметры абсорбционной колонны включают: число теоретических тарелок 15-30, рабочее давление 2,5-4,2 МПа маном., температуру верхней части колонны 10-30°C и температуру испарительного котла колонны 10-60°C;

предпочтительно давление первого потока после понижения давления составляет 0,5-2,4 МПа маном., предпочтительно 0,8-2 МПа маном.;

предпочтительно до/после понижения давления первого потока на указанный первый поток воздействуют обработкой охлаждением и температура указанного первого потока после охлаждения составляет 5-40°C, предпочтительно, 5-15°C.

12. Способ по любому из пп. 9-11, где температура верхней части дессорбционной колонны составляет 10-40°C;

предпочтительно рабочее давление десорбционной колонны для метана составляет 1,0-1,9 МПа маном.;

предпочтительно температура верхней части колонны десорбционной колонны для метана составляет 10-20°C;

предпочтительно температура испарительного котла десорбционной колонны для метана составляет 40-75°C.

13. Способ по любому из пп. 9-12, где обедненный абсорбент используют как источник тепла для десорбции метана и по меньшей мере часть второго потока, полученного после теплообмена, возвращается и подмешивается в абсорбент;

предпочтительно часть второго потока направляют из граничной области как компонент легких углеводородов, а остальную часть возвращают и подмешивают в абсорбент;

предпочтительно компонент легких углеводородов представляет собой по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из C4 и C5 углеводородов.

14. Способ по п. 6 или 12, где источник тепла испарительного котла десорбционной колонны для метана обеспечивается с помощью ребойлера десорбционной колонны для метана и источник тепла для ребойлера десорбционной колонны для метана представляет собой технологический поток; предпочтительно технологический поток представляет собой по меньшей мере один поток, выбранный из группы, состоящей из потока абсорбента, обогащенного абсорбента и обедненного абсорбента, предпочтительно из обедненного абсорбента.

15. Способ по любому из пп. 1-14, где абсорбент выбран из C4 фракций и/или C5 фракций, C4 фракции содержат по меньшей мере одну фракцию, выбранную из группы, состоящей из н-бутана, изобутана и бутена, C5 фракции содержат по меньшей мере одну фракцию, выбранную из группы, состоящей из н-пентана, изопентана и неопентана, и предпочтительными являются C4 фракции.

16. Способ по любому из пп. 1-15, где способ дополнительно включает извлечение C4 компонентов, предпочтительно C4 компоненты включают бутан и/или бутен.

17. Способ по п. 5, где температура абсорбента, поступающего в колонну, составляет 40-50°C, температура газовой фазы, поступающей в колонну, составляет 40°C, охлаждающая среда на стадии (1) представляет собой циркулирующую воду и температура верхней части абсорбционной колонны составляет 40-60°C.

18. Способ по п. 5, где температура абсорбента, поступающего в колонну, составляет 5-20°C, температура газовой фазы, поступающей в колонну, составляет 5-20°C, охлаждающая среда на стадии (1) представляет собой низкотемпературную воду и температура верхней части абсорбционной колонны составляет 10-30°C.

19. Устройство для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, где устройство содержит компрессор, охладитель, резервуар для разделения жидкости, абсорбционную колонну, десорбционную колонну для метана и десорбционную колонну;

компрессор соединен с трубопроводом для метансодержащего промышленного газа и компрессор, охладитель и резервуар для разделения жидкости соединены последовательно;

абсорбционная колонна имеет нижнюю часть, соответствующим образом соединенную с верхней частью резервуара для разделения жидкости и охладителем, для приведения в контакт газовой фазы, высвобождаемой из верхней части резервуара для разделения жидкости, с абсорбентом в противотоке, хвостовые газы абсорбции высвобождаются из верхней части абсорбционной колонны и абсорбционно-обогащенная жидкость высвобождается из испарительного котла абсорбционной колонны и возвращается в охладитель;

десорбционная колонна для метана имеет верхнюю часть, верх и низ, соответствующим образом соединенные с нижней частью резервуара для разделения жидкости, компрессором и средней частью десорбционной колонны, для десорбции метана из жидкой фазы, высвобождаемой из нижней части резервуара для разделения жидкости после понижения давления, десорбированный газ высвобождается из верхней части десорбционной колонны для метана и возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора или высвобождается наружу и обогащенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны для метана, а затем переходит в среднюю часть десорбционной колонны для десорбционного разделения;

десорбционная колонна имеет нижнюю часть, соединенную с верхней частью абсорбционной колонны, обедненный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны и возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны и обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, например C2 и C3 компоненты, извлекается из верхней части десорбционной колонны,

где устройство дополнительно включает ребойлер десорбционной колонны для метана, соответствующим образом соединенный с нижней частью десорбционной колонны, нижней частью и низом десорбционной колонны для метана и верхней частью абсорбционной колонны, для обеспечения теплом испарительного котла десорбционной колонны для метана с помощью обедненного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны, и по меньшей мере часть потока, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны.

20. Устройство для извлечения C2 компонентов в метансодержащем промышленном газе, где устройство содержит компрессор, охладитель, первый резервуар для разделения жидкости, абсорбционную колонну, второй резервуар для разделения жидкости, десорбционную колонну для метана и десорбционную колонну;

компрессор соединен с трубопроводом для метансодержащего промышленного газа и компрессор, охладитель и первый резервуар для разделения жидкости соединены последовательно;

абсорбционная колонна имеет нижнюю часть, соответствующим образом соединенную с верхней частью первого резервуара для разделения жидкости и со средней частью второго резервуара для разделения жидкости, для приведения в контакт первой газовой фазы, высвобождаемой из верхней части первого резервуара для разделения жидкости, с абсорбентом в противотоке, хвостовые газы абсорбции и абсорбционно-обогащенная жидкость соответствующим образом высвобождаются из верхней части и испарительного котла абсорбционной колонны, смешанная жидкость из абсорбционно-обогащенной жидкости и первой жидкой фазы, высвобождаемой из нижней части первого резервуара для разделения жидкости, или абсорбционно-обогащенная жидкость используется как первый поток и у первого потока понижают давление, а затем он переходит в среднюю часть второго резервуара для разделения жидкости для второго разделения газ-жидкость;

второй резервуар для разделения жидкости имеет верхнюю и нижнюю части, соответствующим образом соединенные с компрессором и верхней частью десорбционной колонны для метана, вторая газовая фаза высвобождаются из верхней части второго резервуара для разделения жидкости и возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора и вторая жидкая фаза высвобождается из нижней части второго резервуара для разделения жидкости и переходит в верхнюю часть десорбционной колонны для метана для десорбции метана;

десорбционная колонна для метана имеет верхнюю и нижнюю части, соответствующим образом соединенные с компрессором и средней частью десорбционной колонны, десорбированный газ высвобождается из верхней части десорбционной колонны для метана и возвращается на вход или на промежуточную ступень компрессора или высвобождается наружу и обогащенный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны для метана и переходит в среднюю часть десорбционной колонны для десорбционного разделения;

десорбционная колонна имеет нижнюю часть, соединенную с верхней частью абсорбционной колонны, обедненный абсорбент высвобождается из испарительного котла десорбционной колонны и возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны и обогащенный газ, содержащий C2 компоненты, например C2 и C3 компоненты, извлекается из верхней части десорбционной колонны.

21. Устройство по п. 19 или 20, где метансодержащий промышленный газ включает сухой газ, газ крекинга, природный газ и сланцевый газ, где сухой газ предпочтительно представляет собой по меньшей мере один газ, выбранный из группы, состоящей из сухого газа нефтепереработки и углехимического сухого газа.

22. Устройство по любому из пп. 20, 21, где устройство дополнительно содержит ребойлер десорбционной колонны для метана;

ребойлер десорбционной колонны для метана соответствующим образом соединен с нижней частью десорбционной колонны, нижней частью и низом десорбционной колонны для метана и верхней частью абсорбционной колонны для обеспечения теплом испарительного котла десорбционной колонны для метана с помощью обедненного абсорбента, высвобождаемого из испарительного котла десорбционной колонны, и по меньшей мере часть потока, полученного после теплообмена обедненного абсорбента, возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны;

предпочтительно ребойлер десорбционной колонны для метана дополнительно соединен с установкой дополнительной обработки, которую используют для направления части потока, высвобождаемого из ребойлера десорбционной колонны для метана, из граничной области как компонент легких углеводородов для дополнительной обработки, а остальная часть возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны.

23. Устройство по п. 19, где ребойлер десорбционной колонны для метана дополнительно соединен с установкой дополнительной обработки, которую используют для направления части потока, высвобождаемого из ребойлера десорбционной колонны для метана, из граничной области как компонент легких углеводородов для дополнительной обработки, а остальная часть возвращается в верхнюю часть абсорбционной колонны.