Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб розділення газового потоку, що містить метан, компоненти С2, компоненти С3 і більш важкі вуглеводневі компоненти, на летку фракцію залишкового газу і відносно менш летку фракцію, що містить основну частину вказаних компонентів С2, компонентів С3 і більш важких вуглеводневих компонентів або вказаних компонентів С3 і більш важких вуглеводневих компонентів, згідно з яким:

а) вказаний газовий потік охолоджують під тиском з отриманням

охолодженого потоку;

б) вказаний охолоджений потік розширюють до більш низького тиску з подальшим охолоджуванням потоку; і

в) вказаний більш охолоджений потік спрямовують в дистиляційну колону і фракціонують при вказаному зниженому тиску, в результаті чого компоненти вказаної відносно менш леткої фракції витягуються;

який відрізняється тим, що після охолоджування вказаний охолоджений потік розділяють на перший і другий потоки; і

(1)вказаний перший потік охолоджують для конденсації всього його значною мірою і потім розширюють до більш низького тиску і при цьому додаткового охолоджують;

(2) вказаний розширений охолоджений перший потік подають у вказану дистиляційну колону у верхню точку введення живлення в середній частині колони;

(3) вказаний другий потік розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону в точку введення живлення середньої частини колони, розташовану нижче вказаної верхньої точки введення живлення в середній частині колони;

(4) потік пари верхнього погону виводять з верхньої зони вказаної дистиляційної колони і розділяють принаймні на першу і другу частини;

(5) потік відігнаної пари виводять із зони вказаної дистиляційної колони вище вказаної верхньої точки введення живлення в середній частині колони і вище вказаної точки введення живлення середньої частини колони і об'єднують з вказаною першою частиною потоку пари з утворенням об'єднаного потоку пари;

(6) вказаний об'єднаний потік пари стискають до більш високого тиску;

(7) вказану другу частину стисненого об'єднаного потоку пари спрямовують в теплообмінник, де її нагрівають, а вказаний комбінований потік пари охолоджують достатньо для конденсації щонайменше його частини з утворенням конденсованого потоку, після чого вивантажуючи принаймні частину нагрітої другої частини у вигляді вказаної леткої фракції залишкового газу;

(8) принаймні частину вказаного конденсованого потоку розширюють до вказаного зниженого тиску, після чого спрямовують у вказану дистиляційну колону у верхню точку введення живлення; і

(9) кількості і температури потоків, які входять у вказану дистиляційну колону, є ефективними, щоб підтримувати температуру верхньої частини вказаної дистиляційної колони такою, при якій витягується більша частина компонентів у вказаній відносно менш леткій фракції.

2. Спосіб за п. 1, де перед охолоджуванням вказаний газовий потік розділяють на вказані перший і другий потоки і вказаний другий потік охолоджують і потім розширюють до більш низького тиску і подають у вказану дистиляційну колону у вказану точку введення живлення середньої частини колони.

3. Спосіб за п. 1, де газовий потік охолоджують достатньо, щоб частково сконденсувати його; і

а) вказаний частково конденсований газовий потік розділяють, щоб отримати потік пари і принаймні один потік рідини;

б) вказаний потік пари потім розділяють на вказаний перший і другий потоки; і

в) принаймні частину принаймні одного потоку рідини розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону в нижню точку введення живлення в середній частині колони, розташовану нижче вказаної точки введення живлення середньої частини колони.

4. Спосіб за п. 2, в якому:

а) вказаний другий потік охолоджують під тиском достатньою мірою, щоб частково сконденсувати його;

б) вказаний частково конденсований другий потік розділяють, щоб отримати потік пари і принаймні один потік рідини; і

в) вказаний потік пари розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону у вказану точку введення живлення середньої частини колони; і

г) принаймні частину принаймні вказаного одного потоку рідини розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону в нижню точку введення живлення в середній частині колони.

5. Спосіб за п. 3, в якому

а) вказаний перший потік об'єднують принаймні з частиною принаймні вказаного одного потоку рідини з утворенням об'єднаного потоку, після чого вказаний об'єднаний потік охолоджують для конденсації всього його значною мірою, подальшого розширення до більш низького тиску і в результаті додаткового його охолоджування;

б) вказаний розширений охолоджений комбінований потік подають у вказану дистиляційну колону у вказану верхню точку введення живлення в середній частині колони; і

с) будь-яку частину, що залишилася, принаймні вказаного одного потоку рідини розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону у вказану нижню точку введення живлення в середній частині колони.

6. Спосіб за п. 1, в якому:

а) вказаний розширений охолоджений перший потік подають в точку введення живлення в середній частині колони в пристрій для контактування і розділення, в якому утворюється додатковий потік пари верхнього погону і потік кубової рідини, після чого вказаний потік кубової рідини подають у вказану дистиляційну колону;

б) вказаний другий потік розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказаний пристрій для контактування і розділення в першу нижню точку введення живлення колони, розташовану нижче вказаної точки введення живлення середньої частини колони;

в) вказаний додатковий потік пари виводять з верхньої зони вказаної дистиляційної колони і подають у вказаний пристрій для контактування і розділення у другу нижню точку введення живлення колони, розташовану нижче вказаної точки введення живлення середньої частини колони;

г) вказаний додатковий потік пари верхнього погону розділяють принаймні на вказану першу і вказану другу частини;

д) вказаний потік відігнаної пари виводять із зони вказаного пристрою для контактування і розділення вище вказаної точки введення живлення середньої частини колони;

e) принаймні частину вказаного конденсованого потоку розширюють до вказаного зниженого тиску, після чого спрямовують у вказаний пристрій для контактування і розділення у верхню точку введення живлення; і

є) кількості і температури вказаних потоків, що входять у вказаний пристрій для контактування і розділення, є ефективними, щоб підтримувати температуру верхньої частини вказаного пристрою для контактування і розділення такою, при якій витягується більша частина компонентів у вказаній відносно менш леткій фракції.

7. Спосіб за п. 6, в якому перед охолоджуванням вказаний газовий потік розділяють на перший і другий потоки і вказаний другий потік охолоджують, після чого розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказаний пристрій для контактування і розділення у вказану першу нижню точку введення живлення колони.

8. Спосіб за п. 6, в якому вказаний газовий потік охолоджують достатньо, щоб частково сконденсувати його; і

а) вказаний частково конденсований газовий потік розділяють, щоб отримати потік пари і принаймні один потік рідини;

б) вказаний потік пари потім розділяють на вказані перший і другий потоки; і

в) принаймні частину принаймні вказаного одного потоку рідини розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону в точку введення живлення середньої частини колони.

9. Спосіб за п. 7, в якому

а) вказаний другий потік охолоджують під тиском, достатнім для його часткової конденсації;

б) вказаний частково конденсований другий потік розділяють, отримуючи потік пари і принаймні один потік рідини; і

в) вказаний потік пари розширюють до вказаного зниженого тиску і

подають у вказаний пристрій для контактування і розділення у вказану першу нижню точку введення живлення колони; і

г) принаймні частину вказаного принаймні одного потоку рідини розширюють до вказаного зниженого тиску, після чого подають у вказану дистиляційну колону в точку введення живлення середньої частини колони.

10. Спосіб за п. 8, в якому

а) вказаний перший потік об'єднують принаймні з частиною принаймні одного потоку рідини з утворенням об'єднаного потоку, після чого вказаний об'єднаний потік охолоджують для практично повної його конденсації і в результаті додаткового охолоджування;

б) вказаний розширений охолоджений об'єднаний потік подають у вказану точку введення живлення в середній частині колони у вказаний пристрій для контактування і розділення; і

с) будь-яку частину вказаного принаймні одного потоку рідини, що залишилася, розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону у вказану точку введення живлення середньої частини колони.

11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4 або 5, який відрізняється тим, що вказаний потік відігнаної пари виводять із зони вказаної дистиляційної колони нижче вказаної верхньої точки введення живлення у верхній частині колони і вище вказаної точки введення живлення в середній частині колони.

12. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4 або 5, який відрізняється тим, що вказаний потік відігнаної пари виводять із зони вказаної дистиляційної колони нижче вказаної точки введення живлення середньої частини колони.

13. Спосіб за будь-яким з пп. 6-9 або 10, який відрізняється тим, що вказаний потік відігнаної пари виводять із зони вказаного пристрою для контактування і розділення нижче вказаної точки введення живлення в середній частині колони і вище вказаних першої і другої нижніх точок введення живлення в колоні.

14. Спосіб за будь-яким з пп. 6-9 або 10, який відрізняється тим, що вказаний другий потік пари верхнього погону розділяють на вказаний потік відігнаної пари і додатковий потік відігнаної пари, після чого вказаний додатковий потік відігнаної пари подають у вказаний пристрій для контактування і розділення у вказану другу нижню точку введення живлення колони.

Текст

Реферат: Задачею пропонованого винаходу є спосіб і установка для видобування етану, етилену, пропану, пропілену, більш важких вуглеводнів з потоку вуглеводневого газу. Потік охолоджують і розділяють на перший і другий потоки. Перший потік далі охолоджують для практично повної конденсації його всього і далі розширюють до тиску у фракційній колоні і подають у фракційну колону у верхню точку середньої частини колони. Другий потік розширюють до тиску в колоні і подають у точку середньої частини колони. Потік відігнаної пари виводять із колони вище точки живлення першого потоку, об'єднаного з частиною потоку пари верхнього погону, стисненого до вищого тиску, і спрямовують у теплообмінник із потоком залишкової пари верхнього погону, щоб охолодити стиснений об'єднаний потік пари і конденсувати принаймні частину його, утворюючи конденсаційний потік. UA 108085 C2 (12) UA 108085 C2 UA 108085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Рівень техніки [0001] Цей винахід відноситься до способу та установки для розподілення газу, що містить вуглеводні. [0002] Етилен, етан, пропілен, пропан і/або більш важкі вуглеводні можна видобувати з різних газів, таких як природний газ, газ нафтопереробних підприємств і потоки синтетичного газу, одержані з інших вуглеводневих матеріалів, таких як вугілля, сира нафта, лігроїн, нафтоносні сланці, гудроновий пісок і лігніт. Природний газ зазвичай містить в основному метан і етан, наприклад, вміст етану і метану разом становить щонайменше 50 мольних відсотків від усього газу. Газ також містить відносно менші кількості більш важких вуглеводнів, таких як пропан, бутан, пентан і тому подібні речовини, а також водень, азот, діоксид вуглецю та інші гази. [0003] Цей винахід в основному відноситься до видобування етилену, етану, пропілену, пропану та більш важких вуглеводнів з таких газових потоків. Типовий склад газового потоку, що підлягає переробці згідно з цим винаходом, приблизно такий (у мольних відсотках): 88,1 % метану, 6,0 % етану та інших C2 компонентів, 2,5 % пропану та інших C3 компонентів, 0,2 % ізобутану, 0,2 % нормального бутану і 0,5 % пентану плюс азот і діоксид вуглецю до балансу в 100 %. Іноді також присутні сірковмісні гази. [0004] Історично циклічні коливання цін на природний газ і компоненти його газоконденсатної рідини (ГКР) часом знижували додаткову цінність етану, етилену, пропану, пропілену та більш важких компонентів як рідких продуктів. Це привело до попиту на способи, які можуть забезпечити ефективніший видобуток цих продуктів, на способи, які можуть забезпечити ефективний видобуток з нижчими капітальними вкладеннями, і на способи, які можна легко адаптувати або налаштувати на видобуток конкретного компонента в широких межах. Наявні способи розподілення цих матеріалів включають способи, засновані на охолодженні і заморожуванні газу, абсорбції нафти і абсорбції замороженої нафти. Крім того, усе популярнішими стають кріогенні способи завдяки наявності економічного обладнання, що виробляє енергію при розширенні, і видобуванню тепла з газу, що переробляється. Залежно від тиску джерела газу, його збагаченості леткими компонентами (вмісту етану, етилену і більш важких вуглеводнів) і бажаних кінцевих продуктів, можна використовувати кожен з цих способів або їх сполучення. [0005] Спосіб кріогенного розширення газу наразі найкращий для видобування компонентів газоконденсатних рідин, оскільки він забезпечує максимальну простоту з легкістю запуску установки, операційну гнучкість, високу ефективність, безпеку і високу надійність. Патенти США №№: 3292380; 4061481; 4140504; 4157904; 4171964; 4185978; 4251249; 4278457; 4519824; 4617039; 4687499; 4689063; 4690702; 4854955; 4869740; 4889545; 5275005; 5555748; 5566554; 5568737; 5771712; 5799507; 5881569; 5890378; 5983664; 6182469; 6578379; 6712880; 6915662; 7191617; 7219513; перевидання Патента США № 33408; і заявки, що одночасно розглядаються, №№: 11/430412; 11/839693; 11/971491; 12/206230; 12/689616; 12/717394; 12/750862; 12/772472; і 12/781259 описують відповідні способи (хоча опис цього винаходу в деяких випадках заснований на інших умовах переробки у порівнянні з описаними в цитованих Патентах США). [0006] У типовому способі видобування газів шляхом кріогенного розширення потік сировинного газу, що входить під тиском, охолоджують у теплообміннику за допомогою інших потоків переробки і/або за допомогою зовнішніх джерел охолодження, таких як пропанова система стиснення-охолодження. Коли газ охолоджується, рідини можна конденсувати і збирати в одному або більше сепараторах як рідини високого тиску, що містять деякі з бажаних C 2+ компонентів. Залежно від збагаченості газу леткими компонентами і кількості рідин, що утворилися, рідини під високим тиском можна розширити до нижчого тиску і фракціонувати. Випарювання рідин під час їхнього розширення приводить до подальшого охолодження потоку. За деяких умов попереднє охолодження рідин, що перебувають під високим тиском, перед розширенням може бути бажаним для ще більшого зниження температури в результаті розширення. Розширений потік, що представляє собою суміш рідини і пари, фракціонують у дистиляційній (деметанізаторі або деетанізаторі) колоні. У колоні розширений охолоджений потік (потоки) переганяють, щоб відокремити продукт – залишковий газ, що містить метан, азот та інші леткі гази, у вигляді верхнього погона від бажаних C 2 компонентів, C3 компонентів і більш важких вуглеводневих компонентів у вигляді продукту – кубової рідини або щоб відокремити залишковий газ, що містить метан, C2 компоненти, азот та інші леткі гази у вигляді верхнього погона від бажаних C3 компонентів і більш важких вуглеводневих компонентів у вигляді продукту - кубової рідини. [0007] Якщо сировинний газ конденсується не повністю (зазвичай так і відбувається), то пару, що залишилася після часткової конденсації, можна розділити на два потоки. Одна частина 1 UA 108085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пари проходить через робочу розширювальну машину або двигун, або розширювальний клапан до зниження тиску, і при цьому додаткова кількість рідини конденсується внаслідок подальшого охолодження потоку. Тиск після розширення приблизно такий самий, як тиск, при якому працює дистиляційна колона. Об'єднані паро-рідкі фази, отримані в результаті розширення, спрямовують як подачу в колону. [0008] Частину пари, що залишилася, охолоджують до конденсації в значній мірі в теплообміннику, охолоджуваному іншими потоками переробки газу, наприклад, холодним верхнім погоном ректифікаційної колони. Частину або всю рідину високого тиску можна об'єднати з цією частиною пари перед охолодженням. Отриманий холодний потік потім розширюють за допомогою відповідного пристрою для розширення, такого як розширювальний клапан, до тиску, при якому працює деметанізатор. Під час розширення частина рідини випаровується, що приводить до охолодження всього потоку. Однократно розширений потік потім подають як верхню подачу в деметанізатор. Зазвичай частину пари з однократно розширеного потоку і верхній погон пари з деметанізатора поєднують у верхній сепараційній секції ректифікаційної колони з одержанням залишкового метаномісткого газу. Альтернативно охолоджений і розширений потік можна подавати в сепаратор, щоб забезпечити потоки пари і рідини. Пару поєднують з верхнім погоном ректифікаційної колони, а рідину спрямовують у колону у вигляді верхньої подачі. [0009] При ідеальному проведенні розподілення газів в такий спосіб залишковий газ містить в основному весь метан, що містився в сировинному газі, і не містить практично ніякі з більш важких вуглеводневих компонентів, а кубові фракції, що виходять з деметанізатора, містять в основному усі з більш важких вуглеводневих компонентів і практично не містять метан або більш леткі компоненти. Однак, на практиці ідеальної ситуації не спостерігається, оскільки звичайний деметанізатор працює головним чином як стріппінг-колона, тобто колона для відгону легких фракцій. Тому метаномісткий продукт, як правило, складається з пари, що виходить з верхнього щабля ректифікаційної колони, і пари, що не піддана ректифікації на будь-якому щаблі. Значні втрати C2, C3 і C4+ компонентів мають місце, оскільки верхня подача рідини в колону зазвичай містить значні кількості цих компонентів і більш важких вуглеводневих компонентів, що приводить до відповідних рівноважних кількостей C 2 компонентів, C3 компонентів, C4 компонентів і більш важких вуглеводневих компонентів у парі, що виходить з верхнього щабля ректифікації в деметанізаторі. Втрату цих бажаних компонентів можна істотно знизити, якщо домогтися того, щоб пара, що піднімається, контактувала зі значною кількістю рідини (флегми), здатної абсорбувати C2 компоненти, C3 компоненти, C4 компоненти і більш важкі вуглеводневі компоненти з пари. [0010] В останні роки в способах розподілення вуглеводневого газу, що одержали поширення, використовують верхню секцію колони як абсорбер, що забезпечує додаткову ректифікацію пари, що піднімається. Джерелом флегмового потоку для верхньої секції ректифікаційної колони зазвичай є циркуляційний потік залишкового газу, що подається під тиском. Циркуляційний потік залишкового газу зазвичай охолоджують до істотної конденсації пари у теплообміннику або шляхом охолодження іншими потоками переробки газу, наприклад, холодним верхнім погоном ректифікаційної колони. Потім істотно конденсований потік розширюють за допомогою відповідного пристрою для розширення газу, наприклад, розширювального клапана, до тиску, при якому працює деметанізатор. Під час розширення частина рідини зазвичай випаровується, що приводить до охолодження всього потоку. Потім однократно розширений потік подають як верхню подачу в деметанізатор. Зазвичай частину пари розширеного потоку і пару верхнього погона деметанізатора поєднують у верхній сепараційній секції ректифікаційної колони, одержуючи залишковий метаномісткий газ. Альтернативно охолоджений і розширений потік можна направити в сепаратор, щоб забезпечити потоки пари і рідини, коли пару поєднують з верхнім погоном, а рідина надходить для живлення колони у вигляді верхньої подачі. Типові схеми способу розподілення цього типу описані в Патентах США №№ 4889545; 5568737; і 5881569, одній із заявок одного патентовласника, що розглядаються одночасно, № 12/717394, і в публікації Mowrey, E. Ross, "Efficient, High Recovery of Liquids from Natural Gas Utilizing a High Pressure Absorber", Proceedings of the Eighty-First Annual Convention of the Gas Processors Association, Dallas, Texas, March 11-13, 2002. Ці способи включають стискання, що забезпечує рушійну силу для рециркуляції флегмового потоку в деметанізаторі, що збільшує як капітальні витрати, так і експлуатаційні витрати підприємств, що використовують ці способи. [0011] Цей винахід також використовує верхню секцію для ректифікації (або окрему ректифікаційну колону, якщо розмір підприємства або інші фактори дозволяють використовувати окремі ректифікаційну і стріппінг-колони). Однак, флегмовий потік для цієї 2 UA 108085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 секції ректифікації забезпечується шляхом використання бічного погона пари, що піднімається в нижній частині колони, поєднаної з частиною пари верхнього погона колони. Через відносно високу концентрацію C2 компонентів у парі, що опускається в колоні, значну кількість рідини можна сконденсувати в цьому об'єднаному потоці пари лише за рахунок невеликого підвищення тиску, часто використовуючи тільки охолодження за допомогою холодної пари верхнього погона, що виходить з верхньої ректифікаційної секції колони. Цю конденсовану рідину, що містить головним чином рідкий метан, можна використовувати для абсорбції C 2 компонентів, C3 компонентів, C4 компонентів і більш важких вуглеводневих компонентів з пари, що піднімається по верхній ректифікаційній секції, і в такий спосіб захопити ці цінні компоненти в рідкий кубовий продукт з деметанізатора. [0012] Раніше для забезпечення флегмою верхньої ректифікаційної секції колони в системах видобування С2+ використовували стискання або частини холодного потоку пари верхнього погона або стискання пари бічного погона, як показано патентовласником в патенті США № 4889545 і в одній із заявок одного патентовласника, що розглядаються одночасно, № 11/839693 відповідно. Дивно, але заявники виявили, що об'єднання частини холодної пари верхнього погона з потоком пари бічного погона і потім стискання об'єднаного потоку підвищує ефективність системи і знижує операційні витрати. [0013] Згідно з цим винаходом виявлено, що можна досягти ступеню видобування C 2 вище 95 % і C3, і C4+ вище 99 %. Крім того, цей винахід уможливлює практично 100 % відділення метану і більш легких компонентів від C2 компонентів і більш важких компонентів при менших енергетичних витратах у порівнянні з попереднім рівнем техніки при збільшенні рівнів видобування. Цей винахід, хоча і може застосовуватися при нижчих тисках і вищих температурах, особливо вигідний при переробці сировинних газів у діапазоні від 2758 до 10342 кПa або вище в умовах, коли переробка ГКР вимагає, щоб температура у верхній частині колони підтримувалася на рівні - 46 °C або нижче. [0014] Для кращого розуміння цього винаходу зроблені посилання на наступні приклади і фігури. Посилання на фігури: [0015] Фіг. 1 – блок-схема промислової установки з переробки природного газу, що базується на відомому способі переробки газів і виконана Згідно з патентом США № 4889545; [0016] Фіг. 2 – блок-схема промислової установки переробки природного газу, що виконана згідно з цим винаходом; і [0017] Фіг. 3-6 – блок-схеми, що ілюструють альтернативні способи застосування цього винаходу до потоку природного газу. [0018] У подальших поясненнях до вищевказаних фігур і таблиць наведені дані, що узагальнюють швидкості потоків, розраховані для представлених способів розподілення. У наведених в даному документі таблицях значення швидкостей потоків (у моль/год.) округлені до найближчого цілого числа для зручності. Підсумкові швидкості потоків, показані в таблицях, містять у собі всі невуглеводневі компоненти і, отже, їхнє значення в основному вище, ніж сума швидкостей потоків для вуглеводневих компонентів. Зазначені в таблицях температури є приблизними, округленими до найближчого градуса. Слід також зазначити, що проектні технологічні розрахунки, виконані з метою порівняння описуваних способів, засновані на припущенні, що не відбувається витоку тепла в навколишнє середовище і навпаки - передачі тепла від навколишнього середовища установці. Якість ізолюючих матеріалів, що промислово випускаються, є достатньою для такого припущення і це припущення таке, яке зазвичай і роблять фахівці в даній галузі. [0019] Для зручності параметри способу зазначені як у традиційних британських одиницях, так і в Міжнародній Системі Одиниць (СІ). Молярні швидкості потоків, наведені в таблицях, можна інтерпретувати або як фунт-моль/год. або кг-моль/год. Енергоспоживання подане в кінських силах (к.с.) і/або тисячах британських теплових одиниць на годину (MБTО/год.) і відповідає зазначеним мольним швидкостям потоків у фунт-моль/год. Енергоспоживання, виражене через кіловати (кВт), відповідає зазначеним мольним швидкостям потоків у кгмоль/год. Опис прототипу [0020] На Фіг. 1 зображена блок-схема установки з переробки природного газу для видобування компонентів C2+ з природного газу, що базується на відомому способі переробки згідно з патентом США № 4889545. У цій моделі способу переробки вхідний газ надходить в установку при температурі 49 °C і тиску 7171 кПa як потік 31. Якщо вхідний газ містить сполуки сірки в такій концентрації, що не задовольняє відповідні специфікації на продуктові потоки, ці сполуки сірки видаляють шляхом відповідної попередньої обробки сировинного газу (схему не показано). Крім того, сировинний газ зазвичай зневоднюють, щоб запобігти утворенню води 3 UA 108085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (льоду) у кріогенних умовах. З цією метою зазвичай використовують твердий осушувач. [0021] Сировинний потік 31 охолоджують у теплообміннику 10 шляхом теплообміну з холодним залишковим газом (потік 43а), рідким продуктом при 22 °C (потік 42а), рідинами з ребойлера деметанізатора при 11°C (потік 41), і рідинами з бічного ребойлера деметанізатора при -29°C (потік 40). Зверніть увагу, що у всіх випадках теплообмінник 10 являє собою або кілька окремих теплообмінників або один багатоходовий теплообмінник, або будь-яке їх сполучення. (Рішення про те, чи варто використовувати більше одного теплообмінника для зазначених холодоагентів, залежить від ряду факторів, включаючи, але не обмежуючись цим, швидкість потоку вхідного газу, розмір теплообмінника, температуру потоку тощо). Охолоджений потік 31a надходить у сепаратор 11 при температурі -28°C і тиску 7067 кПа, де пару (потік 32) відокремлюють від рідини, що сконденсувалася (потік 33). Рідина з сепаратора (потік 33) розширюється до робочого тиску (приблизно 2701 кПа) ректифікаційної колони 17 за допомогою розширювального клапана 16, охолоджуючи потік 33а до -47 °C, перш ніж він надійде в ректифікаційну колону 17 у нижню точку введення живлення в середній частині колони. [0022] Потік пари (потік 32) з сепаратора 11 розділяють на два потоки 36 і 37. Потік 36, що містить близько 38 % усієї пари, проходить через теплообмінник 12, обмінюючись теплом з холодним залишковим газом (потік 43), де охолоджується до істотної конденсації. Потім отриманий істотно сконденсований потік 36a при температурі -96 °C однократно розширюється за допомогою розширювального клапана 13 до тиску, що трохи перевищує робочий тиск у ректифікаційній колоні 17. Під час розширення частина потоку випаровується, що приводить до подальшого охолодження всього потоку. У способі, показаному на Фіг. 1, розширений потік 36b, виходячи з розширювального клапана 13, досягає температури -98 °C. Розширений потік 36b нагрівають до температури -95 °C і далі випаровують у теплообмінник 22, оскільки він забезпечує нагрівання і конденсацію стисненого рециркульованого потоку 44а (як описано далі в параграфі [0026]). Нагрітий потік 36с потім подають в абсорбційну секцію 17а ректифікаційної колони 17 у верхню точку введення живлення в середній частині колони. [0023] 62 % пари, що залишилися, із сепаратора 11 (потік 37) надходить у робочу розширювальну машину 14, у якій енергія цієї пари високого тиску перетворюється в механічну енергію. У розширювальній машині 14 відбувається практично ізоентропійне розширення пари до робочого тиску ректифікаційної колони зі здійсненням роботи розширення та охолодженням розширеного потоку 37a до температури приблизно -70 °C. Типові промислові розширювальні машини здатні одержувати близько 80-85 % роботи, теоретично доступної при ідеальному ізоентропійному розширенні. Цю роботу часто використовують для приведення в дію відцентрового компресора (наприклад, позиція 15), який можна використовувати для повторного стискання залишкового газу (потік 43b), наприклад. Потім частково конденсований розширений потік 37а спрямовують у ректифікаційну колону 17 у точку введення живлення середньої частини колони. [0024] Деметанізатор у колоні 17 являє собою звичайну дистиляційну колону, що складається з безлічі вертикально розташованих з інтервалами тарілок, одного або більше шарів насадки, або комбінації тарілок і шарів насадки. Колона деметанізації складається із двох секцій: верхньої абсорбційної (ректифікаційної) секції 17a, що має тарілки і/або насадки, що забезпечують необхідний контакт між частинами пари розширених потоків 36с і 37a, що піднімаються нагору, і холодною рідиною, що опускається донизу, щоб сконденсувати та абсорбувати C2 компоненти, C3 компоненти і більш важкі компоненти; і нижньої стріппінг-секції 17b, що має тарілки і/або насадки, що забезпечують необхідний контакт між рідинами, що опускаються донизу, і парами, що піднімаються нагору. Секція деметанізації 17b також оснащена одним або більше ребойлерами (такими як ребойлер і бічний ребойлер, описані раніше), які нагрівають і випаровують частину рідин, що стікають донизу по колоні, щоб забезпечити відгін легких фракцій, що піднімаються нагору по колоні, щоб відокремити рідкий продукт, потік 42, від метану і більш легких компонентів. Потік 37a надходить у деметанізатор 17 у проміжну точку введення живлення, розташовану в нижній частині абсорбційної секції 17a деметанізатора 17. Рідка частина розширеного потоку 37a змішується з рідинами, що опускаються донизу із абсорбційної секції 17a, і об'єднана рідина продовжує рух донизу у стріппінг-секцію 17b деметанізатора 17. Парова частина розширеного потоку 37a піднімається нагору по абсорбційній секції 17a і контактує з холодною рідиною, що опускається донизу, щоб сконденсувати та абсорбувати C2 компоненти, C3 компоненти і більш важкі компоненти. [0025] У стріппінг-секції 17b деметанізатора 17 вхідні потоки звільняються від метану, що міститься в них, і легких компонентів. Результуючий рідкий продукт (потік 42) виходить із куба колони 17 при 19 °C (ґрунтуючись на типовій специфікації відношення метану до етану, що 4 UA 108085 C2 5 10 15 20 25 дорівнює 0,015:1 на базі об'єму кубового продукту) і нагнітається в теплообмінник 10 насосом 20 для нагрівання до 47 °C, забезпечуючи при цьому охолодження вхідного газу, як описано раніше. [0026] Холодний потік верхнього погона 39 деметанізатора виходить з верхньої частини деметанізатора 17 при температурі -99 °C і розділяється на газовий потік 43 холодного залишку та рециркуляційний потік 44. Рециркуляційний потік 44 стискають до тиску 3390 кПа компресором 21 перед подачею в теплообмінник 22. Стиснений рециркульований потік 44а охолоджують потім від -85 °C до -96 °C і істотно конденсують шляхом теплообміну з розширеним істотно сконденсованим потоком 36b, як описано раніше. Потім істотно сконденсований потік 44b розширюється за допомогою відповідного розширювального пристрою, наприклад, розширювального клапана 23, до робочого тиску деметанізатора, що приводить до охолодження загального потоку до температури -101 °C. Потім розширений потік 44c спрямовують для живлення колони в ректифікаційну колону 17 у вигляді верхньої подачі. Парова частина потоку 44c поєднується з парами, що виходять із верхньої стадії ректифікаційної колони, з утворенням верхнього погона деметанізатора 39. [0027] Холодний потік залишкового газу 43 проходить протитечією до стисненого відігнаного потоку пари в теплообмінник 12, де нагрівається до -32 °C (потік 43a), потім проходить теплообмінник 10, де нагрівається до 37 °C (потік 43b). Потім залишковий газ повторно стискають протягом двох стадій. На першій стадії газ стискають компресором 15, що приводиться в дію розширювальною машиною 14. На другій стадії газ стискають компресором 24, що приводиться в дію додатковим джерелом живлення, що стискає залишковий газ (потік 43d) до тиску в трубопроводі, при якому газ надходить у продаж. Після охолодження до 49 °C у випускному холодильнику 25, продукт – залишковий газ (потік 43е) - спрямовують для продажу в трубопровід при тиску 7171 кПа, достатньому для відповідності вимогам, що ставляться до тиску в трубопроводі (зазвичай відповідно тиску на вході). [0028] Узагальнені дані про швидкості потоків і енергоспоживання для способу переробки, показаного на Фіг. 1, представлені в наступній таблиці: Таблиця I (Фіг. 1) Узагальнені дані про швидкості потоків, виражені в фунт-моль/год. [кг-моль/год.] Потік Метан Етан Пропан Бутан+ Разом 31 24193 1650 687 234 27451 32 24042 1608 641 168 27142 33 151 42 46 66 309 36 9184 614 245 64 10368 37 14858 994 396 104 16774 39 28419 82 0 0 29216 44 4263 12 0 0 4382 43 24156 70 0 0 24834 42 37 1580 687 234 2617 Видобування* Етан Пропан Бутан+ Потужність Стискання залишкового газу Стискання рециркуляційного потоку Разом на стискання 95,79 % 100,00 % 100,00 % 13294 224 13518 к.с. к.с. к.с. [21855 [368 [22223 кВт] кВт] кВт] * (На основі неокруглених оцінок швидкостей потоків) 30 35 Опис винаходу [0029] На ФІГ. 2 показана технологічна схема промислової установки переробки природного газу, виконана згідно з цим винаходом. Склад сировинного газу та умови, розглянуті в способі, представленому на Фіг. 2, ті ж, що і для Фіг. 1. Відповідно, спосіб переробки, показаний на Фіг. 2, можна порівняти зі способом, показаним на Фіг. 1, щоб проілюструвати переваги цього 5 UA 108085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 винаходу. [0030] У моделі способу переробки на Фіг. 2 вхідний газ, що надходить на підприємство при температурі 49 °C і тиску 7171 кПа як потік 31, охолоджують у теплообміннику 10 шляхом теплообміну з холодним залишковим газом (потік 43а), рідким продуктом при 24°C (потік 42а), рідинами ребойлера деметанізатора при 12°C (потік 41) і рідинами з бічного ребойлера деметанізатора при -28°C (потік 40). Охолоджений потік 31a надходить у сепаратор 11 при температурі -31°C і тиску 7067 кПа, де пару (потік 32) відокремлюють від рідини, що сконденсувалася (потік 33). Рідина із сепаратора (потік 33/38) розширюється до робочого тиску (приблизно 2766 кПа) ректифікаційної колони 17 за допомогою розширювального клапана 16, охолоджуючи потік 38а до температури -51 °C, перш ніж він надійде в ректифікаційну колону 17 у нижню точку введення живлення в середній частині колони (розташовану нижче точки введення потоку 37а, як описано далі в параграфі [0032]). [0031] Пару (потік 32) із сепаратора 11 розділяють на два потоки: 34 і 37. Потік 34, що містить близько 28 % усієї пари, проходить через теплообмінник 12, обмінюючись теплом з холодним залишковим газом (потік 43), де охолоджується до істотної конденсації. Потім отриманий істотно сконденсований потік 36a при температурі -96 °C однократно розширюється за допомогою розширювального клапана 13 до робочого тиску ректифікаційної колони 17. Під час розширення частина потоку випаровується, що приводить до подальшого охолодження всього потоку. У способі, показаному на ФІГ.2, розширений потік 36b, виходячи з розширювального клапана 13, досягає температури -98 °C, перш ніж буде поданий у верхню точку введення живлення в середній частині в абсорбційній секції 17а ректифікаційної колони 17. [0032] Інші 72 % пари із сепаратора 11 (потік 37) надходять у робочу розширювальну машину 14, у якій енергія цієї частини пари високого тиску перетворюється в механічну енергію. У розширювальній машині 14 відбувається по суті ізоентропійне розширення пари до робочого тиску ректифікаційної колони з роботою розширення та охолодженням розширеного потоку 37a до температури приблизно -72 °C. Потім частково сконденсований розширений потік 37а спрямовують у ректифікаційну колону 17 у точку введення живлення середньої частини колони (розташовану нижче точки входу потоку 36b). [0033] Деметанізатор у колоні 17 є звичайною дистиляційною колоною, що складається з безлічі вертикально розташованих з інтервалами тарілок, одного або більше шарів насадки, або комбінації тарілок і шарів насадки. Колона деметанізації складається із двох секцій: верхньої абсорбційної (ректифікаційної) секції 17a, що має тарілки і/або насадки, що забезпечують необхідний контакт між паровою частиною розширених потоків 36b і 37а, що піднімаються вгору, і холодною рідиною, що опускається вниз, щоб сконденсувати та абсорбувати C2 компоненти, C3 компоненти і більш важкі компоненти з пари, що піднімається вгору; і нижньої стріппінг-секції 17b, що має тарілки і/або насадки, що забезпечують необхідний контакт між рідинами, що опускаються вниз, і парами, що піднімаються вгору. Секція деметанізації 17b також оснащена одним або більше ребойлерами (такими як ребойлер і бічний ребойлер, описані раніше), які нагрівають і випаровують частину рідин, що стікають вниз по колоні, забезпечуючи відгін легких фракцій, що піднімаються вгору по колоні, щоб відокремити рідкий продукт, потік 42, від метану і більш легких компонентів. Потік 37a надходить у деметанізатор 17 у проміжну точку введення живлення, розташовану в нижній зоні абсорбційної секції 17a деметанізатора 17. Рідка частина розширеного потоку 37а змішується з рідинами, що опускаються вниз з абсорбційної секції 17a, і об'єднана рідина продовжує рух вниз у стріппінг-секцію 17b деметанізатора 17. Парова частина розширеного потоку 37а піднімається вгору по абсорбційній секції 17a і контактує з холодною рідиною, що опускається вниз, щоб сконденсувати та абсорбувати C 2 компоненти, C3 компоненти і більш важкі компоненти. [0034] Частину відігнаної пари (потік 45) виводять із верхньої зони абсорбційної секції 17a ректифікаційної колони 17, вище точки введення розширеного потоку 36b у середній зоні абсорбційної секції 17а. Потік відігнаної пари 45 при температурі -96 °C поєднують із першою частиною (потік 44) потоку пари верхнього погона 39 при температурі -98 °C з утворенням об'єднаного потоку пари 46 при -98 °C. Об'єднаний потік пари 46 стискають до тиску 4728 кПа за допомогою компресора для флегми 21, потім охолоджують від -65 °C до -96 °C та істотно конденсують (потік 46b) у теплообміннику 12 шляхом теплообміну з потоком 43 холодного залишкового газу, другою частиною потоку, що залишилася, верхнього погона 39 деметанізатора, що виходить з верху деметанізатора 17. [0035] Істотно сконденсований потік 46b однократно розширюється до робочого тиску деметанізатора 17 за допомогою розширювального клапана 23. Частина пари в потоці випаровується, охолоджуючи потік 46c до -101 °C, перш ніж він надійде у вигляді холодної 6 UA 108085 C2 5 10 15 20 верхньої подачі (флегми) у деметанізатор 17. Ця холодна рідка флегма абсорбує і конденсує C2 компоненти, C3 компоненти і більш важкі компоненти, що піднімаються у верхній зоні ректифікації абсорбційної секції 17a деметанізатора 17. [0036] У стріппінг-секції 17b деметанізатора 17 потоки, що входять, звільняються від метану і більш легких компонентів. Отриманий рідкий продукт (потік 42) виходить із куба колони 17 при 21 °C (співвідношення метан:етан у кубовому продукті відповідає типовій специфікації співвідношення метану до етану, що дорівнює 0,015:1 (об'ємне співвідношення кубового продукту)) і нагнітається в теплообмінник 10 насосом 20 для нагрівання до температури 47 °C, забезпечуючи охолодження при цьому вхідного газу, як було описано раніше. Охолоджений потік залишкового газу 43 проходить протитечією до газу і стисненого комбінованого потоку пари, надходячи в теплообмінник 12, де нагрівається до -39 °C (потік 43а) і проходить протитечією до подаваного газу, що входить у теплообмінник 10, де нагрівається до температури 36 °C (потік 43b), забезпечуючи охолодження, описане раніше. Потім залишковий газ повторно стискають у дві стадії компресором 15, що приводиться в дію розширювальною машиною 14, і компресором 24, що приводиться в дію додатковим джерелом енергії. Потім потік 43d охолоджують до 49 °C у випускному холодильнику 25, продукт – залишковий газ (потік 43е) - спрямовують для продажу в трубопровід при тиску 7171 кПа, достатньому для відповідності вимогам, що ставляться до тиску в трубопроводі (зазвичай відповідно тиску на вході). [0037] Узагальнені дані про швидкості потоків і енергоспоживання для способу переробки, показаного на Фіг.2, представлені в наступній таблиці: Таблиця II (Фіг. 2) Узагальнені дані про швидкості потоків, виражені в фунт-моль/год. [кг-моль/год.] Потік Метан Етан Пропан Бутан+ Разом 31 24193 1650 687 234 27451 32 23983 1593 626 157 27042 33 210 57 61 77 409 34 6607 439 172 43 7450 35 0 0 0 0 0 36 6607 439 172 43 7450 37 17376 1154 454 114 19592 38 210 57 61 77 409 39 27081 78 0 0 27845 44 2925 8 0 0 3007 45 194 1 0 0 200 46 3119 9 0 0 3207 43 24156 70 0 0 24838 42 37 1580 687 234 2613 Видобування* Етан Пропан Бутан+ Потужність Стискання залишкового газу Стискання флегми Разом на стискання 95,77 % 99,99 % 100,00 % 12573 401 12974 к.с. к.с. к.с. [20670 [659 [21329 кВт] кВт] кВт] * (На основі неокруглених оцінок швидкостей потоків) 25 30 [0038] Порівняння даних, наведених у Таблицях I і II, показує, що в цьому винаході в основному виробляються ті ж видобування, що й у прототипі. Проте, додаткові порівняння даних, наведених у таблицях I і II показують, що вихід продукту був досягнутий при значно менших витратах енергії, ніж у прототипі. Якщо порівнювати ефективність видобування (що визначається як кількість видобутого етану у перерахунку на одиницю витраченої енергії), то цей винахід показує підвищення ефективності на більше ніж 4 % у порівнянні з попереднім способом переробки, представленим на Фіг.1. 7 UA 108085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0039] Подібно до способу, описаному в прототипі і показаному на Фіг. 1, у цьому винаході використовується розширений істотно сконденсований вхідний потік 36b, подаваний в абсорбційну секцію 17а деметанізатора 17 для забезпечення видобування великої кількості компонентів C2, компонентів C3 і більш важких вуглеводневих компонентів, що містяться в розширеному потоці 37а і в парі піднімаються зі стріппінг-секції 17b, і додаткову ректифікацію, створювану флегмовим потоком 46с для зменшення кількості компонентів C 2, компонентів C3 і компонентів C4+, що містяться у вхідному сировинному газі, які губляться, ідучи із залишковим газом. Однак, згідно з цим винаходом також знижується ректифікація, необхідна в абсорбційній секції 17а, додатково до того, що описано згідно зі способом на Фіг. 1 у прототипі, за рахунок конденсації флегмового потоку 46с без нагрівання будь-якої сировини (потоки 36b, 37a), подаваного в абсорбційну секцію 17а. Якщо істотно сконденсований потік 36b нагрівається, щоб пройшла конденсація, як описано в способі за прототипом згідно з Фіг. 1, то не тільки менше холодної рідини з потоку 36b буде доступно для ректифікації пари, що піднімається в абсорбційній секції 17а, але й значно більше пари буде у верхній зоні абсорбційної секції 17а, яка підлягає ректифікації за рахунок флегмового потоку. Як можна бачити, порівнюючи флегмовий потік 44 у таблиці I із флегмовим потоком 46 у таблиці II, фактичний результат полягає в тому, що, відповідно до способу за прототипом згідно з Фіг. 1, більше флегми потрібно для запобігання відходу компонентів C 2 з потоком залишкового газу, ніж у цьому винаході, що знижує ефективність видобування компонентів у порівнянні з цим винаходом. Ключовим удосконаленням цього винаходу у порівнянні зі способом, описаним у прототипі згідно з Фіг.1, є те, що тільки холодний потік залишкового газу 43 необхідний для охолодження в теплообміннику 12, завдяки чому достатня кількість метану конденсується з комбінованого стисненого парового потоку 46а для використання в якості флегмового потоку без додаткового значного навантаження на ректифікацію в абсорбційній секції 17а, при цьому не вимагаючи додаткового значного ректифікаційного навантаження на абсорбційну секцію 17а за рахунок надлишкового випарювання потоку 36b, що потрібно в способі за прототипом, показаному на Фіг. 1. Інші варіанти втілення винаходу [0040] Згідно з цим винаходом, як правило, вигідніше спроектувати абсорбційну (ректифікаційну) секцію деметанізатора з кількома теоретичними щаблями розподілення. Однак, переваги цього винаходу можна одержати при наявності всього лише двох теоретичних щаблів розподілення. Наприклад, весь або частину розширеного флегмового потоку (потік 46c), що виходить з розширювального клапана 23, і весь або частину розширеного істотно конденсованого потоку 36b після розширювального клапана 13 можна об'єднати (наприклад у трубопроводі, що приєднує розширювальні клапани до деметанізатора), і, при ретельному змішуванні, пара і рідини змішаються разом і розділяться відповідно до відносної летючості різних компонентів загальних об'єднаних потоків. Таке змішування двох потоків у сполученні з контактуванням принаймні із частиною розширеного потоку 37а, варто розглядати в межах мети цього винаходу, як складовий елемент абсорбційної секції. [0041] На Фіг. 3-6 показані інші варіанти втілення цього винаходу. На Фіг. 2-4 ректифікаційна колона спроектована у вигляді одного апарата. На Фіг. 5 і 6 показані ректифікаційні колони, спроектовані у вигляді двох апаратів: абсорбційна (ректифікаційна) колона 17 (пристрій для контактування і розподілення) і стріппінг (дистиляційна) колона 19. У таких випадках потік пари верхнього погона 48 зі стріппінг-колони 19 спрямовують у нижню секцію абсорбційної колони 17 (через потік 49), щоб привести в контакт з флегмовим потоком 46c і розширеним та істотно конденсованим потоком 36b. Насос 18 використовують для подачі рідин (потік 47), що витікають із куба абсорбційної колони 17, у верхню частину стріппінг-колони 19 так, що обидві колони ефективно функціонують як одна дистиляційна система. Рішення про те, чи будувати ректифікаційну колону у вигляді одного апарата (наприклад, деметанізатора 17 на Фіг. 2-4) або кількох апаратів, залежатиме від ряду факторів, таких як розмір підприємства, відстань до виробничих приміщень тощо. [0042] Деякі обставини можуть сприяти виведенню відігнаного потоку пари 45 на Фіг. 3 і 4 з нижньої зони абсорбційної секції 17а вище точки введення розширеного потоку 37a (потік 51), а не з верхньої зони абсорбційної секції 17а вище точки введення розширеного істотно конденсованого потоку 36b (потік 50). Подібно до цього на Фіг. 5 і 6 потік відігнаної пари 45 можна вивести з абсорбційної колони 17 вище точки введення розширеного істотно конденсованого потоку 36b (потік 50) або вище точки введення розширеного потоку 37a (потік 51). В інших випадках може виявитися перевагою виведення відігнаного потоку пари 45 з верхньої зони стріппінг-секції 17b у деметанізаторі 17 (потік 52) на Фіг. 3 і 4. Аналогічно на Фіг. 5 і 6 частину (потік 52) потоку пари верхнього погона 48 зі стріппінг-колони 19 можна об'єднати з 8 UA 108085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 потоком 44, а іншу частину (потік 49) спрямувати в нижню секцію абсорбційної колони 17. [0043] Як описано раніше, стиснений об'єднаний потік пари 46a є істотно конденсованим, і отриманий конденсат використовують для абсорбції цінних компонентів C 2, компонентів C3 і більш важких компонентів з пар, що піднімаються в абсорбційній секції 17a деметанізатора 17 або в абсорбційній колоні 17. Однак, цей винахід не обмежується цим варіантом втілення винаходу. Він може бути вигідним, наприклад, якщо обробляти тільки частину цієї пари таким чином або використовувати тільки частину конденсату як абсорбент у випадках, де інші конструкторські рішення показують, що частини пари або конденсату варто спрямувати в обхід абсорбційної секції 17а деметанізатора 17 або абсорбційної колони 17. В одних обставинах може виявитися кращою часткова конденсація, а не практично повна, стисненого об'єднаного потоку пари 46a у теплообміннику 12. В інших обставинах може бути вигідно, щоб потік відігнаної пари 45 був повністю потоком пари бічного погона ректифікаційної колони 17 або абсорбційної колони 17, а не частиною потоку пари бічного погона. Слід також зазначити, що, залежно від сполуки вхідного газового потоку, може бути вигідніше використовувати зовнішні теплоносії, щоб забезпечити часткове охолодження стисненого об'єднаного потоку пари 46а в теплообміннику 12. [0044] Характеристики сировинного газу, розмір підприємства, доступне обладнання або інші фактори можуть указати на те, що можна виключити робочу розширювальну машину 14 або замінити її альтернативним пристроєм для розширення (таким як розширювальний клапан). Хоча розширення окремого потоку зображено на прикладі конкретного пристрою розширення, якщо буде потреба, можна використовувати альтернативні способи розширення. Наприклад, характеристики потоку можуть служити обґрунтуванням для робочого розширення істотно конденсованої частини сировинного потоку (потік 36а) або істотно конденсованого флегмового потоку (потік 46b), що виходить з теплообмінника 12. [0045] Залежно від кількості більш важких вуглеводнів у сировинному газі і тиску сировинного газу, охолоджений потік сировинного газу 31a, що виходить з теплообмінника 10 на Фіг. 2-6, може не містити ніякої рідини (тому що газ перебуває вище його точки роси або вище його криконденбара (точки максимального тиску, при якій можуть співіснувати дві фази)). У таких випадках сепаратор 11, показаний на Фіг. 2-6, не потрібен. [0046] Рідину високого тиску (потік 33 на Фіг. 2-6) не обов'язково розширювати і подавати в колону в точку введення живлення середньої частини дистиляційної колони. Замість цього всю її або частину можна об'єднати з частиною пари, що виходить із сепаратора (потік 34) і надходить у теплообмінник 12 (Така ситуація показана на Фіг.2-6, де потік 35 позначений пунктирною лінією). Будь-яка частина рідини, що залишилася, може бути розширена за допомогою відповідного пристрою для розширення, такого як розширювальний клапан або розширювальна машина, і подана в колони в точку введення живлення середньої частини дистиляційної колони (потік 38a на Фіг. 2-6). Потік 38 також можна використовувати для охолодження вхідного газу або в іншому теплообміннику перед або після стадії розширення перед спрямуванням у деметанізатор. [0047] Згідно з цим винаходом, можна використовувати зовнішні теплоносії з метою додаткового охолодження вхідного газу, охолоджуваного різними технологічними потоками, особливо у випадку вхідного газу, багатого на леткі компоненти. Використання і розподілення рідин, що виходять із сепаратора, і рідин бічного погона, що виходять із деметанізатора, для цілей теплообміну і конкретне розташування теплообмінників для охолодження вхідного газу необхідно оцінювати для кожного конкретного застосування так само, як вибір технологічних потоків для конкретного виду теплообміну. [0048] Згідно з цим винаходом, розподілення потоку пари можна здійснити різними шляхами. У способах, показаних на Фіг. 2, 3 і 5, розподілення потоку пари має місце після охолодження і сепарації будь-яких рідин, які можуть утворитися. Однак, газ високого тиску можна розділити перед будь-яким охолодженням вхідного газу, як показано на Фіг. 4 і 6. У деяких варіантах втілення винаходу ефективне розподілення пари можна здійснити в сепараторі. [0049] Варто також визнати, що відносна кількість вихідного сировинного газу, що міститься в кожному відгалуженні розділеної на частини пари, залежатиме від кількох факторів, включаючи тиск газу, склад сировинного газу, кількість тепла, що ефективно (з погляду економіки) можна видобути з сировинного газу, і доступна потужність у кінських силах. Підвищена подача потоку у верхню частину колони може підвищити видобування компонентів при одночасному зниженні потужності, одержуваної від розширника, тим самим збільшуючи потребу в потужності в кінських силах для повторного стискання. Підвищена подача потоку в нижню частину колони знижує споживану потужність у кінських силах, але також може знизити видобування компонентів. Відносні розташування точок введення живлення в середній частині 9 UA 108085 C2 5 10 15 колони можуть варіюватися залежно від складу вхідного газу або інших факторів, таких як бажане видобування компонентів і кількість рідини, що утвориться при охолодженні вхідного газу. Крім того, два або більше потоків живлення колони або частин цих потоків можна поєднувати залежно від відносних температур і кількості індивідуальних потоків, а об'єднаний потік потім подавати на живлення колони в середню частину колони. [0050] Цей винахід забезпечує підвищене видобування компонентів C2, компонентів C3 і більш важких вуглеводневих компонентів у розрахунку на кількість споживаної енергії, необхідної для здійснення способу переробки. Покращення в споживанні енергії допоміжними пристроями, необхідними для здійснення деметанізації або деетанізації, може проявлятися у формі зниження споживаної потужності для стискання або повторного стискання, зниження споживаної потужності для охолодження за допомогою зовнішніх теплоносіїв, зменшення потреби в енергії для ребойлерів колони або їх комбінації. [0051] Хоча описано те, що вважається кращими варіантами втілення винаходу, фахівці в цій області зрозуміють, що можливі інші і подальші модифікації пропонованого винаходу, наприклад, адаптування винаходу до різних умов, типів вихідної сировини або до інших вимог без відхилення від суті цього винаходу як вона визначена наступною формулою винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб розділення газового потоку, що містить метан, компоненти С 2, компоненти С3 і більш важкі вуглеводневі компоненти, на летку фракцію залишкового газу і відносно менш летку фракцію, що містить основну частину вказаних компонентів С 2, компонентів С3 і більш важких вуглеводневих компонентів або вказаних компонентів С 3 і більш важких вуглеводневих компонентів, згідно з яким: а) вказаний газовий потік охолоджують під тиском з отриманням охолодженого потоку; б) вказаний охолоджений потік розширюють до більш низького тиску з подальшим охолоджуванням потоку; і в) вказаний більш охолоджений потік спрямовують в дистиляційну колону і фракціонують при вказаному зниженому тиску, в результаті чого компоненти вказаної відносно менш леткої фракції витягуються; який відрізняється тим, що після охолоджування вказаний охолоджений потік розділяють на перший і другий потоки; і (1) вказаний перший потік охолоджують для конденсації всього його значною мірою і потім розширюють до більш низького тиску і при цьому додаткового охолоджують; (2) вказаний розширений охолоджений перший потік подають у вказану дистиляційну колону у верхню точку введення живлення в середній частині колони; (3) вказаний другий потік розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону в точку введення живлення середньої частини колони, розташовану нижче вказаної верхньої точки введення живлення в середній частині колони; (4) потік пари верхнього погону виводять з верхньої зони вказаної дистиляційної колони і розділяють принаймні на першу і другу частини; (5) потік відігнаної пари виводять із зони вказаної дистиляційної колони вище вказаної верхньої точки введення живлення в середній частині колони і вище вказаної точки введення живлення середньої частини колони і об'єднують з вказаною першою частиною потоку пари з утворенням об'єднаного потоку пари; (6) вказаний об'єднаний потік пари стискають до більш високого тиску; (7) вказану другу частину стисненого об'єднаного потоку пари спрямовують в теплообмінник, де її нагрівають, а вказаний комбінований потік пари охолоджують достатньо для конденсації щонайменше його частини з утворенням конденсованого потоку, після чого вивантажуючи принаймні частину нагрітої другої частини у вигляді вказаної леткої фракції залишкового газу; (8) принаймні частину вказаного конденсованого потоку розширюють до вказаного зниженого тиску, після чого спрямовують у вказану дистиляційну колону у верхню точку введення живлення; і (9) кількості і температури потоків, які входять у вказану дистиляційну колону, є ефективними, щоб підтримувати температуру верхньої частини вказаної дистиляційної колони такою, при якій витягується більша частина компонентів у вказаній відносно менш леткій фракції. 2. Спосіб за п. 1, де перед охолоджуванням вказаний газовий потік розділяють на вказані перший і другий потоки і вказаний другий потік охолоджують і потім розширюють до більш низького тиску і подають у вказану дистиляційну колону у вказану точку введення живлення 10 UA 108085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 середньої частини колони. 3. Спосіб за п. 1, де газовий потік охолоджують достатньо, щоб частково сконденсувати його; і а) вказаний частково конденсований газовий потік розділяють, щоб отримати потік пари і принаймні один потік рідини; б) вказаний потік пари потім розділяють на вказаний перший і другий потоки; і в) принаймні частину принаймні одного потоку рідини розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону в нижню точку введення живлення в середній частині колони, розташовану нижче вказаної точки введення живлення середньої частини колони. 4. Спосіб за п. 2, в якому: а) вказаний другий потік охолоджують під тиском достатньою мірою, щоб частково сконденсувати його; б) вказаний частково конденсований другий потік розділяють, щоб отримати потік пари і принаймні один потік рідини; і в) вказаний потік пари розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону у вказану точку введення живлення середньої частини колони; і г) принаймні частину принаймні вказаного одного потоку рідини розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону в нижню точку введення живлення в середній частині колони. 5. Спосіб за п. 3, в якому а) вказаний перший потік об'єднують принаймні з частиною принаймні вказаного одного потоку рідини з утворенням об'єднаного потоку, після чого вказаний об'єднаний потік охолоджують для конденсації всього його значною мірою, подальшого розширення до більш низького тиску і в результаті додаткового його охолоджування; б) вказаний розширений охолоджений комбінований потік подають у вказану дистиляційну колону у вказану верхню точку введення живлення в середній частині колони; і в) будь-яку частину, що залишилася, принаймні вказаного одного потоку рідини розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону у вказану нижню точку введення живлення в середній частині колони. 6. Спосіб за п. 1, в якому: а) вказаний розширений охолоджений перший потік подають в точку введення живлення в середній частині колони в пристрій для контактування і розділення, в якому утворюється додатковий потік пари верхнього погону і потік кубової рідини, після чого вказаний потік кубової рідини подають у вказану дистиляційну колону; б) вказаний другий потік розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказаний пристрій для контактування і розділення в першу нижню точку введення живлення колони, розташовану нижче вказаної точки введення живлення середньої частини колони; в) вказаний додатковий потік пари виводять з верхньої зони вказаної дистиляційної колони і подають у вказаний пристрій для контактування і розділення у другу нижню точку введення живлення колони, розташовану нижче вказаної точки введення живлення середньої частини колони; г) вказаний додатковий потік пари верхнього погону розділяють принаймні на вказану першу і вказану другу частини; д) вказаний потік відігнаної пари виводять із зони вказаного пристрою для контактування і розділення вище вказаної точки введення живлення середньої частини колони; e) принаймні частину вказаного конденсованого потоку розширюють до вказаного зниженого тиску, після чого спрямовують у вказаний пристрій для контактування і розділення у верхню точку введення живлення; і є) кількості і температури вказаних потоків, що входять у вказаний пристрій для контактування і розділення, є ефективними, щоб підтримувати температуру верхньої частини вказаного пристрою для контактування і розділення такою, при якій витягується більша частина компонентів у вказаній відносно менш леткій фракції. 7. Спосіб за п. 6, в якому перед охолоджуванням вказаний газовий потік розділяють на перший і другий потоки і вказаний другий потік охолоджують, після чого розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказаний пристрій для контактування і розділення у вказану першу нижню точку введення живлення колони. 8. Спосіб за п. 6, в якому вказаний газовий потік охолоджують достатньо, щоб частково сконденсувати його; і а) вказаний частково конденсований газовий потік розділяють, щоб отримати потік пари і принаймні один потік рідини; 11 UA 108085 C2 5 10 15 20 25 30 35 б) вказаний потік пари потім розділяють на вказані перший і другий потоки; і в) принаймні частину принаймні вказаного одного потоку рідини розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону в точку введення живлення середньої частини колони. 9. Спосіб за п. 7, в якому а) вказаний другий потік охолоджують під тиском, достатнім для його часткової конденсації; б) вказаний частково конденсований другий потік розділяють, отримуючи потік пари і принаймні один потік рідини; і в) вказаний потік пари розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказаний пристрій для контактування і розділення у вказану першу нижню точку введення живлення колони; і г) принаймні частину вказаного принаймні одного потоку рідини розширюють до вказаного зниженого тиску, після чого подають у вказану дистиляційну колону в точку введення живлення середньої частини колони. 10. Спосіб за п. 8, в якому а) вказаний перший потік об'єднують принаймні з частиною принаймні одного потоку рідини з утворенням об'єднаного потоку, після чого вказаний об'єднаний потік охолоджують для практично повної його конденсації і в результаті додаткового охолоджування; б) вказаний розширений охолоджений об'єднаний потік подають у вказану точку введення живлення в середній частині колони у вказаний пристрій для контактування і розділення; і в) будь-яку частину вказаного принаймні одного потоку рідини, що залишилася, розширюють до вказаного зниженого тиску і подають у вказану дистиляційну колону у вказану точку введення живлення середньої частини колони. 11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4 або 5, який відрізняється тим, що вказаний потік відігнаної пари виводять із зони вказаної дистиляційної колони нижче вказаної верхньої точки введення живлення у верхній частині колони і вище вказаної точки введення живлення в середній частині колони. 12. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4 або 5, який відрізняється тим, що вказаний потік відігнаної пари виводять із зони вказаної дистиляційної колони нижче вказаної точки введення живлення середньої частини колони. 13. Спосіб за будь-яким з пп. 6-9 або 10, який відрізняється тим, що вказаний потік відігнаної пари виводять із зони вказаного пристрою для контактування і розділення нижче вказаної точки введення живлення в середній частині колони і вище вказаних першої і другої нижніх точок введення живлення в колоні. 14. Спосіб за будь-яким з пп. 6-9 або 10, який відрізняється тим, що вказаний другий потік пари верхнього погону розділяють на вказаний потік відігнаної пари і додатковий потік відігнаної пари, після чого вказаний додатковий потік відігнаної пари подають у вказаний пристрій для контактування і розділення у вказану другу нижню точку введення живлення колони. 12 UA 108085 C2 13 UA 108085 C2 14 UA 108085 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 15

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Martinez, Tony, L., Wilkinson, John, D., Lynch, Joe, T., Hudson, Hank, M., Cuellar, Kyle, T.

Автори російською

Уилкинсон Джон Д., Линч Джо Т., Хадсон Хенк М., Кьюллар Кайл Т.

МПК / Мітки

МПК: F25J 3/00

Мітки: вуглеводневого, переробка, газу

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/17-108085-pererobka-vuglevodnevogo-gazu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Переробка вуглеводневого газу</a>

Подібні патенти