Способ разделения углеводородных газови уСТАНОВКА для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК F25J3/00 F25B9/02 

1

Изобретение относится к холодильной технике, касается разделения углеводородных газов, которые могут быть широко применены в различных отраслях промьошленности, особенно химической.

Известен способ разделения газов при производстве этилена и пропилена, включающий ступенчатое охлаждение, дросселирование и сепарацию разделяемого газа с использованием газовых холодильных машин на различных отрицательных температурах в сочетании с абсорбционными холодильными мгииинами 1 .

Недостатком известного способа является неполное использование внут( ренних энергетических ресурсов сжатого технологического газа, что приводит к потере энергии при дросселировании газов в технологическом процессе.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения углеводородных газов, включающий ступенчатое охлаждение и сепарацию разделяемого газа с получением газообразного продукта и конденсата, деметаниэацию конденсата, с вьщелением метановодородной фракции, охлаждение

и сепарацию ее с подачей жидкой части на орошение и расши рение газообразной части с получением холодного и теплового.потоков. Указанный способ осуществляют в известной установке, включающей последовательно соединенные теплоббменники, холодильники и сепараторы, деметанизатор, конденсатор, сепаратор орошеfOния и вихревую трубу. Способ разделения и установка для его осуществления позволяют частично утилизировай-ь холод, содержащийся в отходящих газах дёметанизатора 2.

15

Недостатком известного способа и установки для его осуществления являет.ся то,что одноступенчатое расширение снижает холодопроизводитель - ность установки и не позволяет пол3Q ностью использовать энергию расширяющегося газа, так как тепловый поток, выходящий из вихревой трубы, несет в себе значительные запасы энергии, которые не используются для

25 дальнейшего получения холода. Кроме того. Коэффициент извлечения этилена в таком процессе не превышает 98 вес. %.

Цель изобретения - снижение потери этилена при разделении углеводородных газов и повышение экономичности. Указанная цель достигается тем, что в известном способе разделения углеводородных газов, включающем ступенчатое охлаждение и с.парацию газделяемого газа с получением газообразного продукта и конденсата, д метанизацию конденсата с выделением метано-водородной фракции, охлаждение и сепарацию ее с подачей жидкой части на орошение и расширение газообразной части, с получением холодног и теплого потоков, холодный поток предварительно подогревают, смешивают с тепловым потоком и подвергшо повторномурасширению. Указанная цель достигается также тем, что установка для осуществления способа разделения углеводородных: газов, включающая последовательно соединенные теплообменники, холодиль НИКИ и сепаратор, деметанизатор, кон денсатор, сепаратор орошения и вихревую трубу, снабжена второй вихревой трубой, установленной между первой трубой и теплообменниками и соединенной с помощью трубопроводов с конденсаторами. На чертеже изображена схема предлагаемой установки получения холода для разделения углеводородных газов при производстве этилена и пропилена Установка состоит из ряда последо вательно соединенных многопоточных теплообменников 1-4, холодильников 5-8 и сепараторов 9-12,деметанизатора 13, с которым соответственно соединенн жидкостные части сепараторов 9-12. Верхняя часть деметанизатора 13 соединена с конденсатором 14 и сепаратором 15 орошения, жидкостная часть которого соединена с деметанизатором 13, а газовая часть - с вихревой трубой 16. Холодный конец вихревой трубы 16 через конденсатор 14, а теплый напрямую соединены с вихревой трубой 17. Холодный конец трубы 17 через конденсатор 14, а теплый конец напрямую соединены соответственно с теплообменниками холодильного цикла 4 и 3. В схеме указаны следующие потоки 1 - исходная газовая смесь, П-1-е питание деметанизатора,DI-2-e питани деметанизатора, 1У - 3-е питание де метанизатора, У - 4-е питание демета затора, У1 - газ, направляемый в бло выделения водорода, УН - верхний п дукт еметанизатора, УП1 - орошение деметанизатора, IX - холодный поток вихревой трубы 16, X - тепловый пот вихревой трубы 16, XI - холодный по ток вихревой трубы 17, Х-11 - теплый поток вихревой трубы 17, ХШ - кубов поток деметанизатора. Рассмотрим, например, описание с соба разделения углеводородных газо в процессе выделения.этилена и пропилена. Исходную углеводородную газовую емкость 1, сжатую до 35-39 ата, направляют на охлаждение в теплообменник обратных потоков 1, затем в холодильник 5, охлаждаемый жидким пропиленом, кипящим при . Углеводородную газовую смесь частично конденсируют и после разделения в сепара-торе 9 направляют жидкую часть при -15°Сна питание в деметанизатор 13 ( поток И), газообразную часть - на дальнейшее охлаждение последовательно в теплообменник 2 и холодильник 6, охлаждаемый жидким пропиленом, кипящим при . Парожидкостную смесь в сепараторе 10 разделяют на жидкость, которую в виде питания направляют в деметанизатор 13 (шток Ш) и.на газообразную часть, направляемую на дальнейшее охлаждение в теплообменник 3, холодильник 7, который охлаждается жидким этиленом, кипящим при -55°С, и разделяется в сепараторе 11. Из сепаратора 11 жидкость направляют в деметанизатор 13 (поток 1У) , газы направляют на дальнейшее охлаждение в холодильник 8 и теплообменник 4. В холодильнике 8 газы охлаждаются жидким этиленом, испаряющимся при -98°С. В теплообменнике 4 газы охлаждаются до -100°С и их направляют в сепаратор 12. Жидкость из сепаратора 12 (поток У) частично испаряется в теплообменнике 4, нагревается до -ЭООс и поступает на .питание деметанизатора 13, а газообразную часть направляют на дальнейшее охлаждение в узел выделения водорода (поток У1), Из деметанизатора 13 пары метанА и водорода с примесью этилена поступают в конденсатор 14, охлаждаемый холодильными потоками вихревых труб 16 и 17. В сепараторе 15 парожидкостную смесь разделяют на жидкость, которую с температурой -125 -.-1300G направляют на орошение деметанизатора 13 и на газ, который поступает на первую ступень расширения с 32-36 ата до 15-18 ата в вихревой трубе 16, охлаждаясь при этом до -140 - -150с. Холодный поток после вихревой трубы 16 направляют в конденсатор 14, где нагретый до -130 - -135°С соединяют с теплым потоком вихревой трубы 16 и направляют на вторую ступень расширения в вихревой трубе 17. Во второй ступени газы расширяют ,с 15-18 ата до 4-5 ата и они охлаждаются до -140- . Холодный поток из вихревой трубы 17 направляют в конденсатор 14 и нагретый до -130 - -135°С.поступает на последовательное охлаждение теплообменников 4, 3, 2 и 1. Тепловый поток вихревой трубы 17 с температурой направляют на последовательное охлаждение теплообменников 3,

2 и 1, затем нагретый до поступает в топливную сеть установки. Таким образом, Б предлагаемом способе производства холода для разделения газов при производстве этилена и пропилена холод при +6, -18 и -37С производят с помощью пропиленового холодильного турбокомпрессора, холод при -55, -70, -9SPc вырабатывают в этиленовом холодильном компрессоре, холод при -140 - вырабатывают в вихревых трубах при двухступенчатом расширении технологического продукта.

Пример выполнения предлагаемого способа иллюстрируется таблицей (номера потоков соответствуют описанию и приведеной схеме) .

Применение предлагаемого способа получения холода для разделения газов позволяет по сравнению с существенными способами эффективнее использовать энергетические ресурсы установки, сократить расход электроэнергии на производство холода, увеличить процент извлечения основного технологического продукта (этилена) из сырья.

о

о

г

го

о

г го

1Л

о го

г-.

01

in

тН

г го

I

со

fO

ф,

SCJ

жS

шо

pqи

ЛЗи

чW Формула изобретения 1. Способ разделения углеводородных газов, включающий ступенчатое ох лаждение и сепарацию разделяемого га за с получением газообразного продук и конденсата, деметанизацию конденсата с выделением метана - водородной фракции, охлалодение и сепарацию ее с подачей жидкой части на орошение и расширение газообразной части с получением холодного и теплого потоков, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь этилена и повышения экономичности, холодный поток, полученный после расширения, используют для охлаждения прямого потока газа, после чего смешивают с теплым потоком и подвергают повторному расширению. 2. Установка для осуществления способа по п. 1, включающая последовательно соединенные теплообменники, холодильники и сепараторы, деметанизатор, конденсатор, сепаратор орошения и вихревую трубу, о тли.чающаяся тем, что она снабжена второй вихревой трубой, установленной между первой трубой и теплообменниками, и соединенной j с пометцью трубопроводов с конденсаторами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2190554, кл. F 25 В 25/02 от 1975 г, 2.Мартынов А.В. и др. Что такое вихревая труба М. J.Энерния , 1976, с. 144.