Способ разделения газового потока под высоким давлением Советский патент 1990 года по МПК F25J3/02 

см

Изобретение относится к криогенной технике, а конкретнее к способам -криогенного разделения углеводородных/ газов под высоким давлением.

Цель изобретения - повьшение эффективности.

На чертеже представлена схема установки, позволяющей реализовать способ разделения газов.

Установка содержит линию 1 подачи газа переработки, двухпоточный теплообменник 2, испарители 3-5, турбину 6, установленную на одном валу с компрессором 7, насос 8, теплообменники 9-11, клапаны 12 и 13, колонну 14 и линию 15 отвода продукционного газа.

Установка работает следующим образом.

Легкий газ, например газ нефтепереработки, преимущественно содержащий метан, С -углеводороды и водород с небольшими количествами азота и Сэ-уг- леводородов, подается в систему раз

деления по линии 1, охлаждается в теплообменнике 2 и разделяется в испарителе 3. Поток пара, выходящий из испарителя 3, представляет собой поток газа под высоким давлением, содержащий смесь легких углеводородов, по составу сходных с исходным легким газом, но с уменьшенным содержанием С3-углеводородов. При получении легкого газа из природного газа, который добывают, улучшая нефтеотдачу вводом азота или двуокиси углерода, существенным составляющим потока газа высокого давления может быть соответственно азот или двуокись углерода в зависимости от характера нефтеотдачи скважины. Азот сопутствует метану, а двуокись углерода - этану. Если наличие таких бинарных смесей нежелательно, то они могут быть разделены в специальных расположенных ниже по линии движения потока разделительных системах.

Исходная газообразная смесь должна находиться под достаточно высоким давлением, чтобы обеспечить по крайней мере одну ступень расширения для получения холода, а с выходом еще и целевого газа из фракции расширенного газа - под давлением 3-28 кг/см2. Высокое давление находится в диапазоне от 5 до 55 к г/см2.

Поток газа под высоким давлением предварительно охлажденный в теплооб

30184

меннике 2, расширяется на турбине 6 до первого промежуточного давления 3 - 35 кг/см2 и вводится в испаритель 4, который представляет собой первую зону разделения.

Работа вала турбины 6 используется для повторного сжатия первого паоово- го потока из испарителя 4 в KOMI:рессоре 7 до давления подачи после извлечения холода из парового потока в теплообменнике 11.

10

5

0

5

5

0 5

0 5

Первый поток жидкости извлекают из испарителя 4 отдельно от потока пара и сжимают до повторного промежуточного .давления насосом 8. Второе промежуточное давление также находится между 3 и 35 кг/см2 , но оно должно быть выше первого промежуточного давления. Затем из первого потока жидкости извлекают холод в теплообменнике 2 и полученный частично вновь испаренный поток вводят в верхнюю точку колонны 14, которая представляет собой зону разделения с множеством ступеней равновесия. Когда первый поток жидкости объединяется с опускающейся жидкостью из испарителя 3, то сырьем колонны 14 (деэтанизатора) являются в основном Сг-С3 углеводороды, однако составляющая С представляет собой лишь небольшую часть от содержания Cj в исходном легком газе в линии 10.

При обработке газа нефтепереработки в колонну- 14 также поступает некоторое количество более тяжелых потоков (не показаны) из других ступеней газоразделения. Головной поток из колонны 14 содержит в основном этан и этилен с небольшими количествами метана и С3-углеводородов. Когда этот процесс применяется в случае повышения нефтеотдачи с помощью азота, этот поток, также как и первый поток, представляет главным образом азот. Головной поток, выходящий из колонны, охлаждают до -54 С в теплообменнике 9, а затем испаряют во второй зоне разделения (в испарителе 5). Из второго парового потока, выходящего из испарителя, извлекают холод и этот второй паровой поток объединяют с первым паровым потоком, выходящим из компрессора 7, с образованием в случае газа нефтепереработки обогащенного метаном газа, который отводят по линии 15.

Поскольку головной поток из колонны 14 находится под вторьм промежуточным давлением, которое в данном случае на 1,5 кг/см2 превышает первое промежуточное давление, то действие второй зоны разделения состоит в получении второго потока жидкости, который расширяют на клапане 12 и объединяют в потоком, расширенным в турбине 6. Смесь этих холодных потоков увеличивает количество холода по сравнению с количеством, получаемым лишь при расширении в турбине, и тем самым повышается извлечение холода в теплообменнике 2.

Формула изобретения

1. Способ разделения газового порока под высоким давлением, содержащего смесь легких углеводородов, путем расширения газового потока под высоким давлением до значения первого промежуточного давления и по дачи полученного расширенного потока в первую сепарационную зону с, одной ступенью равновесия, удаления из первой сепарационной зоны первого парового потока и отделения первого жидкостного потока, подачи первого жидкостного потока в сепарационную зону с несколькими ступенями равновесия, причем газовый поток под высоким давлением перед расширением охлаждают, а расширение производят на турбине, отличающий ся тем, что,

5

0

5

с целью повышения эффективности, давление первого жидкостного потока увеличивают до второго промежуточного давления и извлекают из этого потока холод до полного испарения перед подачей в сепарационную зону с несколькими ступенями равновесия, выделяют из этой зоны газовую смесь, содержат щую этан, охлаждают ее и направляют во вторую зону сепарации с одной сту-1- пенью равновесия, откуда отводят второй паровой поток и второй жидкостный поток, равширяют второй жидкост- , ный поток в первой сепарационной зоне с одной ступенью равновесия.

2,Способ по п. отличающийся тем, что охлаждение газового потока под высоким давлением производят путем теплообмена через стенку с первым жидкостным потока под вторьм промежуточным давлением.

i

3,Способ по п. 1,отлича ю- щ и и с я тем, что газовый поток под высоким давлением содержит в ост. новном водород, метан и этан, значения- первого и второго промежуточных давлений находятся в пределах 3 и

35 кгс/см2, а давление газового потока под высоким давлением - в пределах 5 и 55 кгс/см2,

4,Способ по п. отличающийся тем, что газовый поток под высоким давлением содержит 10 - .

5 90 об.% азота, а первый и второй паровые потоки содержат в основном азот.

0

Изобретение относится к технике низкотемпературного разделения углеводородных газовых смесей и позволяет повысить эффективность. Поток газа под высоким давлением охлаждают в теплообменнике (ТО) 2 и разделяют в испарителе (И) 3 на жидкость и газ. Отходящий из И 3 газ расширяется в турбине 6, служащей приводом для компрессора 7, до первого промежуточного давления и подается в И 4 с одной ступенью равновесия, из которого газ после подогрева в ТО 11 и сжатия в компрессоре 7 отводится в виде целевого продукта, а поток жидкости сжимается до второго промежуточного давления насосом 8 и после теплообмена с входящим потоком газа высокого давления в ТО 2 подается в колонну (К) 14, которая представляет собой зону разделения с множеством ступеней равновесия. Из К 14 поток газа, содержащий этан, подается после охлаждения в ТО 9 и в И 5 с одной ступенью равновесия при втором промежуточном давлении. Выходящий из И 5 газ после извлечения холода в ТО 10 объединяется с потоком целевого газа из компрессора 7, а жидкость дросселируется в вентиле 12 до первого промежуточного давления и подается в И 4. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.