Способ разделения под давлением газовой смеси Советский патент 1984 года по МПК F25J3/02 

2.Способ по п.1, отличают и и с я тем, что ректификацию головного продукта проводят при давлении между критическим- давлением индивидуальных углеводородов и самым низким критическим давлением жидких смесей, образующихся при рек.тификации.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что ректификацию головного продукта проводят при температуре в верхней части колонны

180-325 К, а в нижней части - 230450 К.

4.Способ поп. 1, отличающийся тем, что промывку проводят при температуре меньше .

5.Способ попп. 1иЗрОтли чающий с. я тем, что промывку проводят при температуре ректификации.

6.Способ по п. 1, отличают и и с я тем, что промывку проводят при давлении ректификации.

1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗО ВОЙ СМЕСИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, содержаще метан, этан, пропан, углеводороды С4 и Су, сероводород, диоксид углерода и азот, включающий охлаждение с промывкой для удаления сероводорода и части диоксида углерода, частичную концентрацию газовой смеси, сепарацию и раздельную ректификацию образовавшихся жидкой и паровой фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения степени разделения, конденсацию проводят до сжижения углеводородов и на стг1дии ректификации жидкой фазы выделяют метан и этан, при этом промывке подвергают головной продукт ректификации с раздельным удалением диоксида углерода и остатков сероводорода.

Изобретение Относится к технологии разделения газовой смеси, в част ности к способу разделения газовой смеси под давлением, содержащей ме;тан, этан, пропан, углеводороды и С, сероводород, диоксид углерода 1 азот, I Известен способ разделения газово смеси под давлением, содержащей угле водороды и неорганические примеси, который заключается в том, что исход ную газовую смесь подвергают охлажде нию с последующей подачей на первую стадию ректификации, с которой отво,дят смесь метана с азотом в качест ве головного продукта, смесь высших углеводородов в качестве кубового продукта и смесь углеводородов С в качестве бокового потока, которые по дают на вторую стадию ректификации с отводом смеси метана с диоксидом углерода в качестве головного продукта, подаваемого на стадию очистки от диоксида углерода обработкой полярным органическим растворителем например метанолом и углеводородом С24Вкачестве кубового продукта, при чем головные .продукты первой и второй стадий ректификации подвергают конденсации fl .° Недостатком данного способа является его многостадийность и то, что головной продукт второй стадии ректи фикации содержит углеводороды С,, которые осложняют стадию очистки метана от диоксида углерода вследствие образования азотропной смеси с метанолом. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ разделени газовой смеси под давлением, содержащей метан, этан, пропан, углеводороды C(j и Cg , сероводород, диоксид углерода и азот, включающий охлаждение с промывкой для удаления сероводорода и части диоксида углерода. частичную конденсацию газовой смеси, сепарацию и раздельную ректификацию образованной жидкой и паровой фаз 2 . Недостатком известного способа является то,что одностадийная промывка газовой смеси в присутствии большого количества высших углеводородов обеспечивает полного удаления неорганических примесей, в частности диоксида углерода и сероводорода. Кроме того, часть углеводородов отделяется в результате образования азеотропа с промывным агентом. Целью изобретения является повышение степени разделения газовой смеси . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разделения газовой смеси под давлением, содержащей метан, этан, пропан, углеводороды С4 и C5, сероводород, диоксид углеводорода и азот, включающему охлаждение с промывкой для удаления сероводорода и части диоксида углерода, частичную конденсацию газовой смеси, сепарацию и раздельную ректи фикацию образовавшихся жидкой и паровой фаз,, конденсацию проводят до сжижения углеводородов Сз-С5-ь и на стадии ректификации жидкой - фазы вы деляют метан и этан, при этом промывке подвергают головной продукт ректификации с раздельным удалением диоксида углерода и остатков сероводорода . Причем промывку проводят при температуре менйше О С и при давлении ректификации. При этом ректификацию головного продукта проводят при температуре в верхней части колонны 180-325 К, а в нижней части - 230-450 К и при давлении между критическим давлением индивидуальных углеводородов и самым низким критическим давлением жидких смесей, образующихся при ректификации, а промывку i проводят; при отрицательных температурах, в частности при температуре ректификации, и при давлении ректификации. Кроме того, промывку проводят пр температуре ректификации. На чертеже представлена установка, реализующая предлагаемый способ Способ осуществляется следующим образом. Пример. По трубопроводу 1 п дают 40000 кмоль газа, имеющего тем пературу 316 К, давление 63 бар и следующий состав, мол.%: Углеводороды Сд Углеводороды С 25 ч./мил в теплообменнике 2 газ охлаждают до 196 К двумя газовыми потоками и затем газ подают в сепаратор 3, где отделяется жидкость, которая, по сравнению с сырым газом, обогащена высшими углеводородами. Жидкость (1200 кмоль/ч; состав, мол.%: 25,5 , 11,6 ,, 17,3 , 19,2 угл водородов Сл, 22,1 углеводородов С 4,3 СО-2 и 35 ч./милл. ) отводят по трубопроводу 4. Из сепаратора 3 по трубопроводу 5 отводят газ, кото рый в основном соответствует сырому газу, обедненному высшими углеводородами. Газ разделяют на два потока которуе охлаждают в теплообменниках 6 и 7. Оба потока объединяют и при 265 К подают в ректификационную колонну 8, верхняя часть которой снаб жен охладителем, а нижняя часть нагревателем. Температура в верхней части составляет 244 К, а в кубе 319 К. Ректификацию проводят под да лением 61,6 бар. Критическое давление ректифицируемых жидкостей в каж дом месте колонны составляет более 70 бар, так что между рабочим и кри тическим давлениями имеется достато ная разница, но критические давлени отдельных углеводородов лежат ниже рабочего давления. Газ, отводимый из верхней части по трубопроводу 9, имеет следующий состав, мол.%: Углеводороды С Углеводороды С., 6,42 21 ч./милл Смесь, отводимая из куба ректифи кационной колонны 8, имеет следующи состав, мол.%: СН420,07 18,50 27,43 20,97 Углеводороды С, 6,97 Углеводороды С 6,06 СО 7 55 ч./милл. Газ, отводимый из верхней части ректификационной колонны 8, по трубопроводу 9 подают в теплообменник 7, в котором он нагревается. Затем он поступает в нижнюю часть промывной колонны 10, снабженной охладителем. В этой колонне газ орошением промывают метанолом при 238 К, подаваемым в количестве 2000 т/ч. При этом из газа полностью удаляют высшие углеводороды, сероводород и.двуокись углерода. Из верхней части промывной колонны по трубопроводу 11 отводят газ при 238 К, который в теплообменнике 6 нагревают до 268-273 К. Затем газ подают в теплообменник 2, в котором он отдает остаточный холод сырому газу. По трубопроводу 12 отводят газ состава, мол.%: 92,61 СН, 7,32 и 0,17 N. Его можно применять, например, для газоснабжения удаленных потребителей. Промывную жидкость отводят из нижней части колонны 10, в клапане 13 доводят д) давления 21 бар и затем подают в сепаратор 14. Газ, отводимый из сепаратора, имеет состав, мол.%: 72,50 СН, 14,64 CjH, 9,82 СО2 , остальное -. высшие углеводороды. Газ подают в компрессор 15, в котором его доводят до давления промывки и затем рециркулируют в промыв ную колонну 10. Жидкость, отводимую из сепаратора 14, подают в клапан 16, в котором давление суижают до 2 бар. Затем жидкость подают на регенерацию в колонну 17, в которой жидкость орошением промывают метанолом. При этрм температура в верхней колонны составляет 243 К, а куб колонны обогревают . Из верхней части колонны 17 по трубопроводу 18 отводят газ, который отдает свой холод в теплообменниках 6 и 2. По трубопроводу 19 отводят газ состава, мол.%: 22,20 СН., 27,23 , 6,94 и 43,63 СОд, который (МОЖНО применять в качестве топлива. Кубовую жидкость колонны 17 в насосе 20 сжимают до давления 4 бар и после нагрева в теплообменнике 21 подают на регенерацию в верхнюю часть колонны 22, температуру в верхней части которой .поддерживают равной 298 К, а в кубе - 381 К. В этой колонне из промывной жидкости практически полност;ью удаляют все растворенные вещества. Затем насосом 23 промывную жидкость доводят до давления промывки и подают в трубопровод 24 через теплообменник 21, затем в теплообменнике 25 ее доводят до тем пературы промывки, проводимой в колонне 10. До подачи в теплообменник .25 иэ трубопровода 24 отбирают требуемое для регенерации в колонне 17 количество промывной жидкости, которую расширяют в клапане 26. . Газ, отводикий из верхней части колонны 22 свободен от и С2-углеводородов и в основном состоит из С -углеводородов, двуокиси углерода и сероводорода. Этот газ сжимают до давления 24 бар в компрессоре 27, предварительно охлаждают в охладителе 28, далее охлаждают в змеевике куба колонны 17 и по трубопроводу 29 подают в ректификационную колонну 30 верхняя часть которой снабжена охладителем, а нижняя часть - нагревателем. Температура в верхней части сое тавляет 240 К. В эту ректификационну колонну по трубопроводу 4 также подают жидкость из сепаратора 3, которую предварительно расширяют в клапа не 31, и по трубопроводу 32 - жидкость из ректификационной колонны 8, которую предварительно расширяют в клапане 33. Ректификация в колонне 30 приводит к разделению газовой смеси на головную фракцию ((состава, мол.%: 41,56 Cri, 34,34 , 0,59 C,,Hg, 23,51 COj и 20 ч,/милл. ), которую отводят по трубопроводу 34 и добавляют к газу из сепаратора 14, который через компрессор 15 подают в промывную колонну 10, и на кубовую фракцию (состава, мол,%: 54,62 С,Нд, 32,62 С -углеводородов, 12,70 Су -углеводородов, 0,03 COg и 0,03 ) , которуюподают в установку 35, в которой смесь углеводородов можно разделять на индивидуальные фракции известными способами. Таким образом, предложенный способ позволяет обеспечить более полное разделение смеси и очистку ее от неорганических примесей.