Спосіб сепарації газового потоку, що містить метан, компоненти с2, компоненти с3 та більш важкі компоненти вуглеводню, і установка для його здійснення

1 Спосіб сепарації газового потоку, що містить метан, компоненти Сг, компоненти Сз та більш важкі компоненти вуглеводню, на летку фракцію залишкового газу, що містить більшу частину метану та компонентів Сг, і відносно менш летку фракцію, що містить більшу частину компонентів Сз і більш важких компонентів вуглеводню, згідно з яким газовий потік обробляють за один або більше етапів теплообміну та/або розширення з метою конденсації принаймні частини цього газового потоку і утворення в результаті принаймні першого парового потоку і принаймні одного рідинного потоку, що містить Сз та більш легкі вуглеводні, і подають принаймні один із рідинних потоків, що містить Сз, у дистиляційну колону, де ця рідина розділяється на другий паровий потік, що містить головну частину метану та компонентів Сг, і згадану відносно менш летку фракцію, що містить головну частину компонентів Сз та більш важких компонентів вуглеводню, який відрізняється тим, що принаймні частину першого парового потоку спрямовують у середнє місце живлення на ДИСТИЛЯЦІЙНІЙ колоні як друге її живлення, потік дистиляційної пари відводять із зони дистиляційної колони нижче першого парового потоку і охолоджують достатньо для конденсації принаймні частини його, таким чином утворюючи третій паровий потік і конденсований потік, принаймні частину конденсованого потоку подають у дистиляційну колону з верхнього місця живлення, принаймні частину другого парового потоку спрямовують з теплообміном з потоком дистиляційної пари, щоб таким чином забезпечити принаймні частину охолодження потоку дистиляційної пари, і К 0 М П 0 Н Е Н Т И с Т А 3 після цього випускають принаймні частину другого парового потоку і третій паровий потік у вигляді леткої фракції залишкового газу, витримують величини та температури живильних потоків, що надходять у дистиляційну колону, достатніми для підтримання такої температури верхнього погону дистиляційної колони, при якій головна частина компонентів Сз та більш важких компонентів вуглеводню виділяється з відносно менш леткої фракції 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що в МІСЦІ над зоною, де виводиться паровий дистиляційний ПОТІК, ВІДВОДЯТЬ ІЗ ДИСТИЛЯЦІЙНОЇ КОЛОНИ рідинний дистиляційний потік, внаслідок чого цей рідинний дистиляційний потік нагрівається і після цього його знову спрямовують в дистиляційну колону у вигляді її третього живлення в МІСЦІ, нижче зони, де виводиться паровий дистиляційний потік 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що конденсований потік розділяють принаймні на перший і другий рідинні потоки, перший рідинний потік подають у дистиляційну колону у верхньому МІСЦІ живлення, а другий рідинний потік подають у дистиляційну колону як третє її живлення, причому місце цього третього живлення знаходиться практично в тій самій зоні, де виводиться паровий дистиляційний ПОТІК 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що рідинний ДИСТИЛЯЦІЙНИЙ ПОТІК ВІДВОДЯТЬ ІЗ ДИСТИЛЯЦІЙНОЇ колони у МІСЦІ над зоною, де виводиться паровий дистиляційний потік, внаслідок чого рідинний дистиляційний потік нагрівається і після цього його знову спрямовують в дистиляційну колону як її четверте живлення в МІСЦІ нижче зони, де виводиться паровий дистиляційний потік 5 Установка для сепарації газу, що містить метан, компоненти Сг, компоненти Сз та більш важкі компоненти вуглеводню, на летку фракцію залишкового газу, що містить головну частину метану та компонентів Сг, і відносно менш летку фракцію, що містить головну частину компонентів Сз та більш важких компонентів, яка включає один або більше перших засобів теплообміну та/або розширювальний засіб, сполучених між собою з можливістю утворення принаймні одного частково конденсованого газового потоку з забезпеченням принаймні першого парового потоку і О (О 00 44869 принаймні одного рідинного потоку, що містить Сз, а також більш легкі вуглеводні, дистиляційну колону, з'єднану з можливістю приймання принаймні одного із рідких потоків, що містять компоненти Сз, і призначену для сепарації цього потоку на другий паровий потік, що містить головну частину метану та компонентів Сг, і відносно менш летку фракцію, що містить головну частину компонентів Сз та більш важких компонентів вуглеводню, яка відрізняється тим, що включає з'єднуючий засіб, з'єднаний з дистиляційною колоною для постачання принаймні частини першого парового потоку в дистиляційну колону у місце живлення в середній частині колони, засіб, що відводить пару, з'єднаний з дистиляційною колоною для приймання парового дистиляційного потоку із зони дистиляційної колони нижче першого парового потоку, другий засіб теплообміну, з'єднаний із засобом, що відводить пару, для приймання парового дистиляційного потоку і охолодження його достатньо, щоб конденсувати принаймні його частину, сепаруючий засіб, з'єднаний з другим засобом теплообміну для приймання частково конденсованого дистиляційного потоку і сепарації його з утворенням третього парового потоку і конденсованого потоку, при цьому сепаруючий засіб, крім того, з'єднаний з дистиляційною колоною з можливістю постачати принаймні частини конденсованого потоку у дистиляційну колону у верхньому МІСЦІ живлення, а дистиляційна колона з'єднана з другим засобом теплообміну для спрямування принаймні частини другого парового потоку, сепарованого в ній, в теплообмін з паровим дистиляційним потоком, регулюючі засоби, призначені для регулювання величин та температур живильних потоків, що надходять у дистиляційну колону, щоб підтриму Даний винахід стосується сепарації газу, що містить вуглеводні Пропілен, пропан та/або більш важкі вуглеводні можна видобувати з багатьох газів, таких як природний газ, газ нафтопереробки, та синтетичних газових потоків, отриманих з інших вуглеводневих речовин, таких як вугілля, сира нафта, важкий бензин, нафтовий сланець, дьогтеві піски та ЛІГНІТИ Як правило, більшу частину природного газу складають метан та етан, тобто метан та етан разом складають принаймні 50мол % природного газу Цей газ також містить відносно менші концентрації більш важких вуглеводнів, таких як пропан, бутани, пентани та подібні до них, а також водень, азот, дюксид вуглецю та ІНШІ гази Даний винахід стосується видобування пропілену, пропану та більш важких вуглеводнів з потоків таких газів Структурно-груповий аналіз газового потоку, який потрібно сепарувати згідно з даним винаходом, був би в молярних відсотках приблизно такий 92,6% метану, 4,7% етану та інших компонентів С2, 1,0% пропану та інших компонентів вати температуру верхнього погону дистиляційної колони на рівні, при якому з відносно менш леткої фракції видобувають головну частину компонентів Сзта більш важких компонентів 6 Установка за п 5, яка відрізняється тим, що включає засіб, що відводить рідину, з'єднаний з дистиляційною колоною для приймання рідинного дистиляційного потоку із зони дистиляційної колони, розташованої над засобом, що відводить пару, причому перший засіб теплообміну, з'єднаний із засобом, що відводить рідину, для приймання рідинного дистиляційного потоку і нагрівання його, а перший засіб теплообміну, з'єднаний з дистиляційною колоною для постачання нагрітого потоку в дистиляційну колону в МІСЦІ, розташованому нижче засобу, що відводить пару 7 Установка за п 5, яка відрізняється тим, що включає ділильний засіб, з'єднаний з сепаруючим засобом для приймання конденсованого потоку і розділення його принаймні на перший і другий рідкі потоки, при цьому ділильний засіб, крім того, з'єднаний з дистиляційною колоною для постачання їй першого рідинного потоку у верхньому МІСЦІ живлення і для постачання їй другого рідинного потоку у МІСЦІ, що знаходиться в тій самій зоні, що і засіб для відведення пари 8 Установка за п 7, яка відрізняється тим, що включає засіб для відведення рідини, з'єднаний з дистиляційною колоною для приймання рідинного дистиляційного потоку із зони дистиляційної колони, яка знаходиться вище засобу для відведення пари, причому перший засіб теплообміну з'єднаний із засобом для відведення рідини для приймання рідинного дистиляційного потоку і нагрівання ЙОГО І З ДИСТИЛЯЦІЙНОЮ КОЛОНОЮ ДЛЯ постачання нагрітого потоку в дистиляційну колону в МІСЦІ, розташованому нижче засобу для відведення пари СЗ, 0,2% ізо-бутану, 0,2% нормального бутану, 0,16% пентанів, решта - азот та дюксид вуглецю Іноді бувають присутніми гази, що містять сірку Періодичні коливання цін і на природний газ, і на рідкі компоненти природного газу зменшили ЦІННІСТЬ пропану та більш важких компонентів у вигляді рідких продуктів В результаті цього виникла потреба у способах, які можуть забезпечити більш ефективне видобування згаданих продуктів ВІДОМІ на сьогодні способи сепарації таких матеріалів базуються на охолодженні газу, абсорбції масла та абсорбції охолодженого масла Крім того, стали популярними кріогенні способи завдяки наявності економічного обладнання, яке виробляє енергію і одночасно розширює газ, що обробляється, та забирає з нього тепло В залежності від тиску джерела газу, збагаченості (вмісту етану та більш важких вуглеводнів) газу, та заданих кінцевих продуктів може бути застосований кожен з цих способів або їх комбінація Сьогодні перевага віддається способу видобування пропану методом кріогенного розширення, 44869 тому що цей спосіб забезпечує максимальну проссекції сепаратора в абсорбційній колоні у вигляді тоту, легкий запуск, операційну гнучкість, хорошу залишкового газу продуктів метану та етану Як ефективність, безпечність та високу надійність варіант, охолоджений дистиляційний потік можна подати в сепаратор, щоб утворити потоки пари та Способи, що мають відношення до цього пирідини Пара сполучається з верхнім погоном абтання, описуються у патентах США №№ 4157904, сорбційної колони, а рідина надходить до абсорб4171964, 4251249, 4278457, 4519824, 4617039, ційної колони як її верхнє живлення 4687499, 4689063, 4690702, 4854955, 4869740, 4889545 та 5275005, перевиданому патенті США Сепарація, що відбувається в цьому способі № 33408, заявках США що розглядаються, № (утворюючи у КІНЦІ процесу залишковий газ, який 08/337172 та № 08/696114 містить практично всі компоненти метану та С2 живильного газу і майже зовсім не містить компоУ типовому способі видобування шляхом кріонентів СЗ та компонентів більш важких вуглеводгенного розширення потік живильного газу під тиснів, і нижню фракцію, що виходить з деетанізатоком охолоджується завдяки теплообміну з іншими ра, яка містить практично всі компоненти СЗ та потоками, що беруть участь у процесі, та/або за компоненти більш важких вуглеводнів і майже зодопомогою ЗОВНІШНІХ джерел охолодження, напривсім не містить метану, компонентів С2 або більш клад установки стискання-охолодження пропану летких компонентів) витрачає енергію на охолоПід час охолодження газу в одному або більше дження живильного газу, на повторне кип'ятіння сепараторах можуть конденсуватися та збиратися деетанізатора, на зрошення деетанізатора та/або рідини у вигляді рідин з високим тиском, що місна повторне стискання залишкового газу тять деякі з заданих компонентів СЗ В залежності від збагаченості газу та концентрації рідин, що Для кращого розуміння даного винаходу далі утворились, ці рідини з високим тиском можна описано з посиланнями на фіг 1 технологічний розширювати до більш низького тиску та фракціопроцес відомої установки для кріогенної обробки нувати Випаровування, що відбувається під час природного газу згідно з патентом США № розширення згаданих рідин, призводить до пода4617039 льшого охолодження потоку За певних умов пеДля пояснення фіг 1 і інших фігур, що будуть ред розширенням може виявитись необхідним описані далі, додаються таблиці, які підсумовують попереднє охолодження рідин з високим тиском об'ємні швидкості потоків, обчислені для умов тидля подальшого зниження температури, яку отрипового способу У приведених таблицях значення мують в результаті розширення Розширений пооб'ємних швидкостей потоків (в фунт-молекул ах за тік, який являє собою суміш рідини та пари, фракгодину) для зручності заокруглені до найближчого ціонують у ДИСТИЛЯЦІЙНІЙ колоні (деетанізаторі) У цілого числа Загальні швидкості потоків, показані колоні, охолоджений в результаті розширення, в таблицях, враховують всі невуглеводневі компопотік(потоки) дистилюється(ються), щоб відокрененти, а значить є взагалі більшими, ніж сума об'мити залишковий метан, етан, азот та ІНШІ леткі ємних швидкостей потоків для вуглеводневих комгази у вигляді пари верхнього погону від заданих понентів Показані температури є приблизними компонентів СЗ та більш важких вуглеводнів у визначеннями, заокругленими до найближчого грагляді нижнього рідинного продукту дусу Слід зазначити, що розрахунки конструкції для здійснення способу, представлені для порівЯкщо живильний газ конденсується неповнісняння зі способами, зображеними на фігурах, батю (зазвичай він не конденсується повністю), пару, зуються на припущенні, що немає надходження що залишається після часткової конденсації, можтепла із оточуючого середовища (або в нього) в на пропустити через машину робочого розширенпроцес (або із нього) Таке припущення, звичайне ня або двигун, або розширювальний клапан, щоб для спеціалістів, є дуже обгрунтованим завдяки знизити тиск, при якому в результаті подальшого якості комерційно доступних ІЗОЛЯЦІЙНИХ матеріаохолодження потоку конденсуються додаткові рілів дини Тиск після розширення є трохи нижчим за тиск, при якому приводиться в дію дистиляційна На фіг 1, яка зображує відомий спосіб, впускколона Розширений потік потім входить у нижню ний газнадходить в установку у вигляді потоку 31 секцію абсорбційної колони і його вводять у конз температурою 80°F та тиском 580 фунтів на такт з холодними рідинами, щоб абсорбувати комкв дюйм (40,6кг/см2) Якщо цей впускний газ міспоненти СЗ та більш важкі компоненти з парової тить концентрацію сполук сірки, яка не дозволяє частини розширеного потоку Рідини з абсорбційпотокам продукту відповідати технічним умовам, ної колони після цього подають помпою в колону такі сполуки сірки видаляють ВІДПОВІДНОЮ попередеетанізатора у МІСЦІ верхнього живлення колони дньою обробкою живильного газу (не показана) До того ж, живильний потік, як правило, депдратуДистиляційний ПОТІК верхнього погону із дееють, щоб запобігти утворенню гідрату (льоду) в танізатора проходить, обмінюючись теплом із закріогенних умовах Для цього зазвичай використолишковим газом з абсорбційної колони, та охоловують твердий осушник джується, конденсуючи принаймні частину дистиляційного потоку із деетанізатора ОхолоЖивильний потік 31 охолоджується в теплоджений дистиляційний потік потім входить у верхобміннику 10 шляхом теплообміну з охолодженим ню секцію абсорбційної колони, де холодні рідини, залишковим газом з температурою -97 F (потік що містяться у потоці, можуть контактувати з па34а) та з рідинами сепаратора з температурою ровою частиною розширеного потоку, як описува91 °F (потік 33а) (Рішення, чи використовувати лось раніше Як правило, парова частина (якщо більш ніж один теплообмінник для зазначеного така є) охолодженого дистиляційного потоку і пара охолодження, буде залежати від КІЛЬКОСТІ фактоверхнього погону абсорбера з'єднуються у верхній рів, що включають, але не обмежуються цим, об' 8 44869 бінацію тарілок та баштової насадки Колона ємну швидкість потоку впускного газу, розмір тепдеетанізатора може також складатися з двох секлообмінника, температури потоків, тощо) Охолоцій верхньої секції 17а, в якій будь-яка пара, що джений потік 31а входить в сепаратор 11 з темпеміститься у верхньому живленні, відокремлюється ратурою -73°F та тиском 570 фунтів на кв дюйм від її відповідної рідинної частини і в якій пара, що (39,9кг/см ), в якому пара (потік 32) відокремлюпіднімається з нижньої дистиляційної або деетаніється від конденсованої рідини (потік 33) заційної секції 17в, з'єднується з частиною пари Пара (потік 32) із сепаратора 11 надходить в (якщо така є) верхнього живлення і утворює дисмашину 13 робочого розширення, в якій із цієї частиляційний потік 36, який виходить через верхню тини живильного потоку з високим тиском забирачастину колони, і нижньої, деетанізаційної секції ють механічну енергію Машина 13 розширює пару 17в, яка містить тарілки та/або баштову насадку, головним чином ізентропічно від тиску 570 фунтів щоб забезпечувати необхідний контакт між рідина кв дюйм (39,9кг/см2) до тиску 353 фунти на нами, що падають вниз, та парами, що піднімакв дюйм (24,71 кг/см2), при цьому таке робоче ються вгору Деетанізаційна секція 17в також розширення охолоджує розширений потік 32а до включає котел 18 для повторного кип'ятіння, який температури приблизно -11 ОТ Розширений і часнагріває та випаровує частину рідини у нижній чатково конденсований потік 32а надходить в абсорстині колони, щоб забезпечити десорбування пабційну секцію 15в у нижній зоні сепаратори, яка піднімається у верхню частину колони, щоб ра/абсорбера 15 Рідка частина розширеного десорбувати рідинний продукт, потік 37, метану та потоку з'єднується з рідинами, що падають вниз з компонентів С2 Стандартна технічна умова для абсорбційної секції, і з'єднаний рідинний потік 35 нижнього рідинного продукту - щоб молярне відвиходить із нижньої частини сепаратоношення етану до пропану становило 0,02 1 Пора/абсорбера 15 з температурою -111Т Парова тік 37 рідинного продукту виходить через нижню частина розширеного потоку піднімається вгору частину деетанізатора з температурою 186Т і через абсорбційну секцію і входить в контакт з охолоджується до 110Т (потік 37а) у теплообмінхолодною рідиною, яка падає вниз, щоб конденсунику 19 перед тим, як надійти на зберігання вати та абсорбувати пропан та більш важкі компоненти Робочий тиск у деетанізаторі 17 підтримують Колона 15 сепаратора/абсорбера являє собою трохи більшим, ніж робочий тиск сепаратодистиляційну колону звичайного типу, яка містить ра/абсорбера 15 Це дозволяє парі верхнього попевну КІЛЬКІСТЬ вертикально рознесених тарілок, гону деетанізатора (потік 36) текти під тиском чеодну або більше насадок, або комбінацію тарілок рез теплообмінник 20 і звідти - у верхню секцію та баштової насадки Часто в установках для обсепаратора/абсорбера 15 У теплообміннику 20 робки природного газу колона сепаратоверхній погон деетанізатора з температурою -21Т ра/абсорбера складається з двох секцій Верхня спрямовується, обмінюючись теплом з верхнім секція 15а є сепаратором, в якому будь-яка пара, погоном (потік 34) із сепаратора/абсорбера 15, що міститься у верхньому живленні, відокремлюохолоджуючи цей потік до температури -116Т ється від її відповідної рідинної частини і в якому (потік 36а) і частково конденсуючи його Цей частпара, піднімаючись із нижньої дистиляційної або ково конденсований потік потім надходить в сепаабсорбційної секції 15в, з'єднується з паровою раційну секцію колони 15 сепаратора/абсорбера, частиною (якщо така є) верхнього живлення і так що його конденсована рідина відокремлюється утворює охолоджений дистиляційний потік 34, і стає холодною рідиною, що контактує з парою, який виходить через верхню частину колони Нижяка піднімається вгору через абсорбційну секцію ня, абсорбційна секція 15в містить тарілки та/або Дистиляційний ПОТІК, ВИХОДЯЧИ З верхньої часбаштову насадку і забезпечує необхідний контакт тини сепаратора/абсорбера 15 з температурою між рідинами, що падають вниз, та парами, що 117Т, являє собою потік 34 холодного залишковопіднімаються вгору, для того, щоб конденсувати та го газу Потік залишкового газу проходить проти абсорбувати пропан та більш важкі компоненти течи в потік 36 верхнього погону деетанізатора у З'єднаний рідинний потік 35 із нижньої частини сепаратора/абсорбера 15 подають як холодне верхнє живлення колони (потік 35а) в деетанізатор 17 за допомогою помпи 16 Рідина сепаратора (потік 33) швидко розширюється до 368 фунтів на кв дюйм (25,76кг/см2) робочого тиску деетанізатора 17 за допомогою розширювального клапана 12, охолоджуючи потік 33 до -91Т (потік 33а) перед тим, як він забезпечить охолодження вхідного живильного газу, як описувалось раніше Потік ЗЗв, тепер з температурою 65Т, після цього входить в деетанізатор 17 у МІСЦІ живлення посередині колони, щоб десорбувати з нього компоненти метану таС2 Деетанізатор 17 у колоні, який працює при тиску 368 фунтів на кв дюйм (25,76кг/см2), також являє собою дистиляційну колону звичайного типу, яка містить певну КІЛЬКІСТЬ вертикально рознесених тарілок, одну або більше насадок, або ком теплообміннику 20 і нагрівається до -97Т (потік 34а) по мірі того, як він охолоджує та частково конденсує потік верхнього погону деетанізатора Залишковий газ далі нагрівається до 7 5 Т (потік 34в), коли він проходить проти течи у вхідний живильний газ у теплообміннику 10 Залишковий газ потім повторно стискають у два етапи На першому етапі - за допомогою компресора 14, який приводиться в дію розширювальною машиною 13 На другому етапі - за допомогою компресора 22, який приводиться в дію допоміжним джерелом живлення і який стискає залишковий газ (потік 34d) до магістрального тиску, з яким його реалізують Після охолодження у випускному охолоднику 23 залишковий газ (потік 34е) тече в газопровід для реалізації з температурою 11 ОТ та тиском 613 фунтів на кв дюйм (42,91 кг/см2) Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків та витрату енергії для способу, зображеного на фіг 44869 10 1, показані у таблиці, що дається нижче Таблиця 1 (Фіг 1) Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків (фунт-молекули/год) Потік ЗІ 32 33 35 36 34 37 Метан 81340 80476 864 2199 3063 81340 0 Етан 4128 3792 336 1261 1581 4112 16 Пропан 878 623 255 689 121 55 823 Видобування (дані базуються на не заокруглених значеннях об'ємних швидкостей потоків) Пропан 93,70% Бутани+ 99,85% Потужність (у кінських силах) Стискання залишкового газу 21,20 Використання тепла (MBTU/Hr) (Мега Британські теплові одиниці/год) Котел для повторного кип'ятіння Деетанізатора 22,298 Удосконалення відомого способу, описаного вище, який був викладений у патентній заявці США № 08/696114, показано на фіг 2 Склад живильного газу та умови, що обговорюються при розгляданні способу, показаного на фіг 2, такі самі, як і для способу, зображеного на фіг 1 Розглянемо спосіб за фіг 2 Живильний газ надходить з температурою 80°F та піском 580 фунтів на кв дюйм (40,6кг/см2) як потік 31 Живильний потік 31 охолоджується в теплообміннику 10, обмінюючись теплом з холодним залишковим газом, що має температуру -88°F (потік 34а), з рідинами сепаратора, що мають температуру -92°F (потік 33а), та з рідинами сепаратора/абсорбера, що мають температуру -107°F (потік 35а) Охолоджений потік 31а надходить в сепаратор 11 з температурою -78°F та тиском 570 фунтів на кв дюйм (39,9кг/см2), де пара (потік 32) відокремлюється від конденсованої рідини (потік 33) Пара (потік 32) із сепаратора 11 надходить в машину 13 робочого розширення, в якій із цієї частини живильного потоку з високим тиском забирають механічну енергію Машина 13 розширює пару головним чином ізентропічно від тиску 570 фунтів на кв дюйм (39,9кг/см2) до тиску 396 фунтів на кв дюйм (27,72кг/см2) (робочий тиск сепаратора/абсорбера 15), при цьому таке робоче розширення охолоджує розширений потік 32а до температури приблизно -107Т Розширений та частково конденсований потік 32а надходить в нижню секцію сепаратора/абсорбера 15 Рідка частина розширеного потоку з'єднується з рідинами, що падають вниз із абсорбційної секції, і цей з'єднаний рідинний потік 35 виходить через нижню частину сепаратора/абсорбера 15 з температурою -108°F Парова частина згаданого розширеного потоку піднімається вгору через абсорбційну секцію і входить у контакт з холодною рідиною, що падає вниз, щоб конденсувати та абсорбувати пропан та Бутани 439 149 290 156 7 0 439 + Всього 87840 86078 1762 4359 4843 86562 1278 більш важкі компоненти З'єднаний рідинний потік 35 із нижньої частини сепаратора/абсорбера 15 спрямовується з допомогою помпи 16 в теплообмінник 10, де він нагрівається по мірі того, як він охолоджує вхідний живильний газ, як описувалось раніше З'єднаний рідинний потік нагрівається до -46°F, частково випаровуючи потік 35в перед тим, як він надійде у вигляді живлення середньої частини колони до деетанізатора 17 Рідина сепаратора (потік 33) швидко розширюється до трохи більше ніж 41 1 фунтів на кв дюйм (28,77кг/см2) робочого тиску деетанізатора 17 за допомогою розширювального клапана 12, охолоджуючи потік 33 до -92°F (потік 33а) перед тим, як він забезпечить охолодження вхідного живильного газу, як описувалось раніше Потік ЗЗВ, тепер з температурою 70°F, потім надходить в деетанізатор 17 у МІСЦІ живлення нижче середини колони В деетанізаторі потоки 35в та ЗЗв десорбуються від компонентів метану та Сг, що містяться в цих потоках Потік 37 результуючого рідинного продукту виходить через нижню частину деетанізатора 17 з температурою 198°F і охолоджується до 11 ОТ (потік 37а) у теплообміннику 19 перед тим, як надійти на зберігання Робочий тиск в деетанізаторі 17 підтримують трохи більшим, ніж робочий тиск у сепараторі/абсорбері 15 Це дозволяє парі верхнього погону деетанізатора (потік 36) текти під тиском через теплообмінник 20 і звідти - у верхню секцію сепаратора/абсорбера 15 У теплообміннику 20 верхній погон деетанізатора з температурою -25Т спрямовується з теплообміном з верхнім погоном (потік 34) із сепаратора/абсорбера 15, охолоджуючи цей потік до -112Т (потік 36а) і частково конденсуючи його Частково конденсований потік потім надходить в сепараційну секцію в колоні 15 сепаратора/абсорбера, де конденсована рідина відокремлюється від неконденсованої пари Неконденсована пара з'єднується з парою, що піднімається з нижньої абсорбційної секції, щоб утворити холодний дистиляційний потік 34, що виходить з верхньої частини сепаратора/абсорбера 15 Конденсована рідина поділяється на дві частини Одна частина, потік 40, спрямовується в нижню абсорбційну секцію сепаратора/абсорбера 15 у вигляді холодної рідини, яка контактує з парами, що піднімаються вгору через абсорбційну Друга частина, потік 39, пода 11 44869 12 ється помпою в деетанізатор 17 у вигляді зрошенлишковий газ потім знову стискають у два етапи ня, при цьому зрошувальний потік 39а тече у місце На першому етапі - з допомогою компресора 14, верхнього живлення на деетанізаторі 17 з темпещо приводиться в дію розширювальною машиною ратурою -112Т 13 На другому етапі - з допомогою компресора 22, що приводиться в дію допоміжним джерелом Дистиляційний ПОТІК, ЩО ВИХОДИТЬ З верхньої живлення, який стискає залишковий газ (потік 34d) частини сепаратора/абсорбера 15 з температудо магістрального тиску, з яким його реалізують рою -1 13 F, являє собою потік 34 холодного заПісля охолодження у випускному охолоднику 23 лишкового газу Потік залишкового газу проходить продукт залишкового газу (потік 34е) надходить у протитечії в потік 36 верхнього погону деетанізагазопровід для реалізації з температурою 11 ОТ та тора в теплообміннику 20 і нагрівається до -88°F 2 тиском 613 фунтів на кв дюйм (42,91 кг/см ) (потік 34а) по мірі того, як він охолоджує та частково конденсує потік верхнього погону деетанізаСумарні дані про об'ємні швидкості потоків та тора Залишковий газ далі нагрівається до 75°F витрату енергії для способу, зображеного на фіг (потік 34В) ПІД час його проходження протитечії у 2, приведені в таблиці, що дається нижче вхідний живильний газ в теплообміннику 10 ЗаТаблиця (Фіг 2) Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків (фунт-молекули/год) Потік 31 32 33 35 36 40 39 34 37 Метан 81340 80084 1256 2277 4378 2676 845 81340 0 Етан 4128 3656 472 1139 2084 1549 489 4112 16 Видобування (дані базуються на не заокруглених значеннях об'ємних швидкостей потоків) Пропан 93,68% Бутани+ 100,00% Потужність (у кінських силах) Стискання залишкового газу 17,536 Використання тепла (MBTU/Hr) (Мега Британські теплові одиниці/год) Котел деетанізатора для повторного кип'ятіння 16,270 Інше удосконалення відомого способу, зображеного на фіг 1, також описане у патентній заявці № 08/696114, показане на фіг 3 Склад живильного газу та умови, що обговорюються при розгляданні способу фіг 3, такі самі, як і при розгляданні способу, зображеного на фіг 1 та 2 Розглянемо спосіб фіг 3 Схема охолодження та розширення живильного газу практично така сама, як і для способу фіг 2 Різниця полягає у розміщенні з'єднаного рідинного потоку, що виходить з сепаратора/абсорбера 15, після того, як він частково нагрівся (потік 35в), забезпечивши охолодження вхідного живильного газу в теплообміннику 10 На фіг 3 потік 35а, що подається помпою 16, нагрівається від -112Т до -45°F в теплообміннику 10 по мірі того, як він охолоджує вхідний живильний газ, як описувалось раніше згідно з фіг 2 Нагрітий потік, потік 35в, потім надходить в деетанізатор 17 у МІСЦІ верхнього живлення колони, входить у колону з температурою -45°F, щоб від нього десорбувались компоненти метану та Сг.що містяться в ньому Потік 37 результуючого рідинного продукту виходить через нижню частину дее Пропан 878 549 329 597 135 102 32 55 823 Бутани 439 117 322 117 0 0 0 0 439 + Всього 87840 85436 2404 4182 6695 4395 1388 86561 1279 танізатора з температурою 191 F і охолоджується до температури 11 ОТ (потік 37а) в теплообміннику 19 перед тим, як надійти на зберігання Робочий тиск в деетанізаторі 17 підтримують трохи більшим за робочий тиск сепаратора/абсорбера 15 Це дозволяє парі верхнього погону деетанізатора текти під тиском через теплообмінник 20 і звідти - у верхню секцію сепаратора/абсорбера 15 У теплообміннику 20 верхній погон деетанізатора з температурою -15Т спрямовується, обмінюючись теплом з верхнім погоном (потік 34) із сепаратора/абсорбера 15, охолоджуючи цей потік до - 1 1 4 Т (потік 36а) і частково конденсуючи його Частково конденсований потік потім надходить в сепараційну секцію у башті 15 сепаратора/абсорбера, так що конденсована рідина цього потоку відокремлюється і стає холодною рідиною, яка контактує з парами, що піднімаються вгору через абсорбційну секцію Дистиляційний ПОТІК, ВИХОДЯЧИ З верхньої час тини сепаратора/абсорбера 15 з температурою 115Т, являє собою потік 34 холодного залишкового газу Потік залишкового газу проходить протитечії у потік 36 верхнього погону деетанізатора в теплообміннику 20 і нагрівається до -71Т (потік 34а), охолоджуючи та частково конденсуючи потік верхнього погону деетанізатора Залишковий газ далі нагрівається до 7 5 Т (потік 34в), коли він проходить протитечії у вхідний живильний газ в теплообміннику 10 Залишковий газ потім повторно стискають у два етапи На першому етапі - за допомогою компресора 14, що приводиться в дію розширювальною машиною 13 На другому етапі 13 44869 14 за допомогою компресора 22, який приводиться в температурою 11 ОТ та тиском 613 фунтів на дію допоміжним джерелом живлення і стискає закв дюйм (42,91 кг/см ) лишковий таз (потік 34d) до магістрального тиску, з Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків та яким його реалізують Після охолодження у випусвитрату енергії для способу, зображеного на фіг кному охолоднику 23 продукт залишкового газу З, приведені в таблиці, що дається нижче (потік 34е) тече до газопроводу на реалізацію з Таблиця III (Фіг 3) Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків (фунт-молекули/год) Потік 31 32 35 36 34 37 Метан 81340 80347 993 4995 5988 81340 0 Етан 4128 3746 382 2983 3349 4112 16 Видобування (дані базуються на не заокруглених значеннях об'ємних швидкостей потоків) Пропан 93,68% Бутани+ 99,83% Потужність (у кінських силах) Стискання залишкового газу 20,215 Використання тепла (MBTU/Hr) (Мега Британські теплові одиниці/год) Котел деетанізатора для повторного кип'ятіння 20,254 У всіх трьох схемах процесів, описаних вище, використовують дві ректифікаційні колони, абсорбер/сепаратор 15 та деетанізатор 17, для досягнення ефекту абсорбційного охолодження, що відбувається всередині абсорбера/сепаратора 15, при якому насичення парів, що піднімаються вгору через колону в результаті випаровування рідких метану та етану, що містяться у потоці Зба, забезпечує охолодження колоні (Зверніть увагу, що в результаті і пара, що виходить з верхнього погону колони, і рідини, що виходять через низ колони, є більш холодними, ніж ВІДПОВІДНІ живильні потоки в тих кінцях колони Такий ефект абсорбційного охолодження дозволяє верхньому погону колони (потік 34) забезпечити охолодження, необхідне в теплообміннику 20, щоб частково конденсувати верхній погон (потік 36) деетанізатора без необхідності для деетанізатора 17 працювати з тиском, значно більшим, ніж тиск сепаратора/абсорбера 15) Однак дві колони є необхідними для забезпечення рушійної сили, що примушує потік 36 верхнього погону деетанізатора 17 текти під тиском через теплообмінник 20 до положення верхнього живлення абсорбера/сепаратора Як правило, це верхнє живлення, потік 36а, конденсується не повністю, його парова частина просто з'єднується з парою, що піднімається вгору із абсорбційної секції 15в, і утворює холодний залишковий газ, потік 34 Неконденсована частина потоку 36а з цієї причини не сприяє абсорбційному охолодженню всередині абсорбера/сепаратора 15 В основу винаходу поставлена задача розробити спосіб і установку, які б уможливлювали сепарацію газу, що містить вуглеводень, при значно Пропан 878 596 282 826 285 55 823 Бутани 439 137 302 153 17 0 438 + Всього 87840 85861 1979 9080 9781 86562 1278 менших капітальних витратах Інша задача винаходу полягала в тому, щоб забезпечити збільшення видобування продукту та/або зменшення експлуатаційних вимог (охолодження, повторне кип'ятіння, зрошення та/або повторне стискання), необхідних для видобування заданих продуктів У способі сепарації газового потоку, що містить метан, компоненти Сг, компоненти Сз та більш важкі компоненти вуглеводню, на летку фракцію залишкового газу, що містить більшу частину метану та компонентів Сг, і відносно менш летку фракцію, що містить більшу частину компонентів Сз і більш важких компонентів вуглеводню, ЗГІДНО З ЯКИМ газовий потік обробляють за один або більше етапів теплообміну та/або розширення з метою конденсації принаймні частини цього газового потоку і утворення в результаті принаймні першого парового потоку і принаймні одного рідинного потоку, що містить Сзта більш легкі вуглеводні, і подають принаймні один із рідинних потоків, що містить Сз, у дистиляційну колону, де ця рідина розділяється на другий паровий потік, що містить головну частину метану та компонентів Сг, і згадану відносно менш летку фракцію, що містить головну частину компонентів Сз та більш важких компонентів вуглеводню, згідно з винаходом поставлені задачі вирішуються тим, що принаймні частину першого парового потоку спрямовують у середнє місце живлення на ДИСТИЛЯЦІЙНІЙ колоні як друге її живлення, потік дистиляційної пари відводять із зони дистиляційної колони нижче першого парового потоку і охолоджують достатньо для конденсації принаймні частини його, таким чином утворюючи третій паровий потік і конденсований потік, принаймні частину конденсованого потоку подають у дистиляційну колону з верхнього місця живлення, принаймні частину другого парового потоку спрямовують з теплообміном з потоком дистиляційної пари, щоб таким чином забезпечити принаймні частину охолодження потоку дистиляційної пари, і після цього випускають принаймні частину 15 44869 16 стачати принаймні частини конденсованого потоку другого парового потоку і третій паровий потік у у дистиляційну колону у верхньому МІСЦІ живленвигляді леткої фракції залишкового газу, ня, а дистиляційна колона з'єднана з другим засовитримують величини та температури живибом теплообміну для спрямування принаймні часльних потоків, що надходять у дистиляційну колотини другого парового потоку, сепарованого в ній, ну, достатніми для підтримання такої температури в теплообмін з паровим дистиляційним потоком, верхнього погону дистиляційної колони, при якій головна частина компонентів Сз та більш важких регулюючі засоби, призначені для регулюванкомпонентів вуглеводню виділяється з відносно ня величин та температур живильних потоків, що менш леткої фракції надходять у дистиляційну колону, щоб підтримувати температуру верхнього погону дистиляційної Бажано, щоб в МІСЦІ над зоною, де виводиться колони на рівні, при якому з відносно менш леткої паровий дистиляційний потік, відводився із дистифракції видобувають головну частину компонентів ляційної колони рідинний дистиляційний потік, Сзта більш важких компонентів внаслідок чого цей рідинний дистиляційний потік нагрівався, і після цього його знову спрямовувати Бажано, щоб установка включала засіб, що в дистиляційну колону у вигляді и третього живвідводить рідину, з'єднаний з дистиляційною кололення в МІСЦІ, нижче зони, де виводиться паровий ною для приймання рідинного дистиляційного потоку із зони дистиляційної колони, розташованої ДИСТИЛЯЦІЙНИЙ ПОТІК над засобом, що відводить пару, причому бажано, Бажано також конденсований потік розділяти щоб перший засіб теплообміну був з'єднаний із принаймні на перший і другий рідинні потоки, перзасобом, що відводить рідину, для приймання ріший рідинний потік подавати у дистиляційну колодинного дистиляційного потоку і нагрівання його, а ну у верхньому МІСЦІ живлення, а другий рідинний перший засіб теплообміну був з'єднаний з дистипотік подавати у дистиляційну колону як третє и ляційною колоною для постачання нагрітого потоживлення, причому бажано, щоб місце цього треку 35а в дистиляційну колону в МІСЦІ, розташоватього живлення знаходилось практично в тій самій ному нижче засобу для відведення пари зоні, де виводиться паровий дистиляційний потік У установці для сепарації газу, що містить меБажано, щоб установка включала ділильний тан, компоненти Сг, компоненти Сз та більш важкі засіб, з'єднаний з сепаруючим засобом для прикомпоненти вуглеводню, на летку фракцію залишймання конденсованого потоку і розділення його кового газу, що містить головну частину метану та принаймні на перший і другий рідкі потоки, при компонентів Сг, і відносно менш летку фракцію, цьому щоб ділильний засіб крім того був з'єднаний що містить головну частину компонентів Сз та з дистиляційною колоною для постачання їй пербільш важких компонентів, яка включає шого рідинного потоку у верхньому МІСЦІ живлення і для постачання їй другого рідинного потоку у МІСодин або більше перших засобів теплообміну ЦІ, що знаходиться в тій самій зоні, що і засіб для та/або розширювальний засіб, сполучених між відведення пари собою з можливістю утворення принаймні одного частково конденсованого газового потоку з забеЗгідно З даним винаходом було виявлено, що печенням принаймні першого парового потоку і видобування більш ніж 93% Сз можна досягти, принаймні одного рідинного потоку, що містить Сз, здійснюючи майже повне відведення компонентів а також більш легкі вуглеводні, Сг до потоку залишкового газу Крім того, даний винахід робить можливою майже 100% сепарацію дистиляційну колону, з'єднану з можливістю компонентів Сг та більш легких компонентів від приймання принаймні одного Із рідких потоків, що компонентів Сз та компонентів більш важких вугмістять компоненти Сз, і призначену для сепарації леводнів при знижених енергетичних потребах цього потоку на другий паровий потік, що містить Даний винахід, хоча і застосовується при більш головну частину метану та компонентів Сг, і віднонизьких тисках та плюсових температурах, має сно менш летку фракцію, що містить головну часпереваги особливо при обробці живильних газів з тину компонентів Сз та більш важких компонентів тиском в межах 400 - 800 фунтів на кв дюйм (28 вуглеводню, згідно з винаходом поставлені задачі 56кг/см2) або вище за умов, що потребують темвирішуються тим, що ператур верхнього погону колони -50°F або нижче з'єднуючий засіб, з'єднаний з дистиляційною колоною для постачання принаймні частини перДалі винахід описується на прикладах його шого парового потоку в дистиляційну колону у місздійснення з посиланнями на креслення, на яких це живлення в середній частині колони, Фіг 4 - схема технологічного процесу установки для обробки природного газу згідно з даним засіб, що відводить пару, з'єднаний з дистилявинаходом ційною колоною для приймання парового дистиляційного потоку із зони дистиляційної колони ниФіг 5 - схема технологічного процесу, яка пожче першого парового потоку, казує інший варіант застосування даного винаходу для обробки потоку природного газу другий засіб теплообміну, з'єднаний із засобом, що відводить пару, для приймання парового Фіг 6 - схема технологічного процесу, яка подистиляційного потоку і охолодження його достатказує ще один варіант застосування даного винаньо, щоб конденсувати принаймні його частину, ходу для обробки потоку природного газу сепаруючий засіб, з'єднаний з другим засобом Приклад 1 теплообміну для приймання частково конденсоваНа фіг 4 показано схему технологічного проного дистиляційного потоку і сепарації його з утвоцесу при використанні даного винаходу для спосоренням третього парового потоку і конденсованого бу, зображеного на фіг 1 Склад живильного газу потоку, при цьому сепаруючий засіб крім того з'єдта умови, що обговорюються при розгляданні спонаний з дистиляційною колоною з можливістю пособу, показаного на фіг 4, такі самі, як і для спо 17 44869 18 собу, показаного на фіг 1 Таким чином, спосіб за поненти фіг 4 можна порівнювати зі способом за фіг 1, Частина дистиляційної пари (потік 36) вивощоб проілюструвати переваги даного винаходу дять із верхньої зони десорбційної секції 17в Цей Розглянемо спосіб за фіг 4 Живильний газ з потік потім охолоджується і частково конденсуєтьтемпературою 80°F та тиском 580 фунтів на ся (потік 36а) в теплообміннику 20, обмінюючись 2 кв дюйм (40,6кг/см ) позначений як потік 31 Живитеплом з холодним потоком 38 верхнього погону льний потік 31 охолоджується у теплообміннику 10 деетанізатора, який виходить через верхню частив результаті обміну теплом з холодним залишкону деетанізатора 17 з температурою - 1 1 7 Т Ховим газом, що має температуру -97°F (потік 34), та лодний потік верхнього погону деетанізатора нарідинами сепаратора, що мають температуру грівається приблизно до -97Т, коли він охолоджує 91 °F (потік 33а) Охолоджений потік 31а входить в потік 36 від -24Тдо- 116Т (потік 36а) сепаратор 11 з температурою -73°F та тиском 570 Робочий тиск у зрошувальному сепараторі 15 фунтів на кв дюйм (39,9кг/см ), де пара (потік 32) підтримують трохи нижчим за робочий тиск деетавідокремлюється від конденсованої рідини (потік нізатора 17 Це дозволяє дистиляційному парово33) му потоку 36 текти під тиском через теплообмінник 20 і звідти - в зрошувальний сепаратор 15, в якому Потік (ПОТІК 32) із сепаратора 11 надходить до конденсована рідина (потік 39) відокремлюється машини 13 робочого розширення, в якій із цієї часвід неконденсованої пари (потік 42) Потік 42 нетини живлення з високим тиском забирають мехаконденсованої пари сполучається з теплим потонічну енергію Машина 13 розширює пару голоком 38а верхнього погону деетанізатора із тепловним чином ізентропічно від тиску 570 фунтів на обмінника 20 і утворює потік 34 охолодженого кв дюйм (39,9кг/см2) до тиску 355 фунтів на залишкового газу кв дюйм (24,85кг/см2) (робочий тиск деетанізатора 17), при цьому в результаті робочого розширення Рідинний ПОТІК 39 із зрошувального сепаратовідбувається охолодження розширеного потоку ра 15 стискається помпою 21 до тиску, трохи ви32а до температури приблизно -11 ОТ Розширещого за робочий тиск деетанізатора 17, і цей потік ний і частково конденсований потік 32а входить в (39а) потім надходить у вигляді холодного живдеетанізатор 17 у МІСЦІ живлення, що знаходиться лення (зрошення) верхньої колони в деетанізатор вище середини колони 17 Це холодне рідке живлення (зрошення) забезпечує такий самий ефект абсорбційного охолоДеетанізатор в колоні 17 являє собою дистидження в абсорбційній (ректифікаційній) секції 17а ляційну колону звичайного типу, яка містить певну деетанізатора 17, як і в абсорбері/сепараторі 15 КІЛЬКІСТЬ вертикально рознесених тарілок, одну способу, зображеного на фіг 1, коли він абсорбує або більше насадок, або комбінацію тарілок і ната конденсує пропан та більш важкі компоненти, садки Колона деетанізатора складається з двох що течуть знизу вгору секцій верхньої абсорбційної (ректифікаційної) секції 17а, яка містить тарілки та або насадку, У десорбційній секції 17в деетанізатора 17 з щоб забезпечувати необхідний контакт між пароживильних потоків десорбуються метан та комповою частиною розширеного потоку 32а, що підніненти Сг, що містяться в цих потоках Потік 37 ремається вгору, та холодною рідиною, що падає зультуючого рідинного продукту виходить через вниз, з метою конденсування та абсорбування нижню частину деетанізатора з температурою пропану та більш важких компонентів, і нижньої, 182Т і охолоджується до 11 ОТ (потік 37а) у тепдесорбційної секції 17в, яка містить тарілки та/або лообміннику 19 перед тим, як надійти на зберінасадку, щоб забезпечувати необхідний контакт гання між рідинами, що падають вниз, та парами, що Потік 34 охолодженого залишкового газу напіднімаються вгору Деетанізаційна секція 17в тагрівається до 7 5 Т (потік 34а) під час свого прохокож включає котел 18 для повторного кип'ятіння, дження проти течи у вхідний живильний газ в тепякий нагріває і випаровує частину рідини у нижній лообміннику 10 Залишковий газ потім повторно частині колони для утворення десорбуючих парів, стискають у два етапи На першому етапі - з допощо піднімаються вгору колони, щоб десорбувати могою компресора 14, що приводиться в дію розрідинний продукт, потік 37, метану та компонентів ширювальною машиною 13 На другому етапі - з Сг Потік 32а входить в деетанізатор 17 у МІСЦІ допомогою компресора 22, який приводиться в дію живлення вище середини колони, яке знаходиться допоміжним джерелом живлення і стискає залишу нижній зоні абсорбційної секції 17а деетанізатоковий газ (потік 34С) ДО магістрального тиску, з ра 17 Рідка частина розширеного потоку змішуяким його реалізують Після охолодження у випусється з рідинами, що падають вниз з абсорбційної кному охолоднику 23 продукт залишкового газу секції 17а, і ця з'єднана рідина продовжує текти (потік 34d) тече в газопровід для реалізації з темвниз в десорбційну секцію 17в деетанізатора 17 пературою 11 ОТ та тиском 613 фунтів на кв дюйм Парова частина розширеного потоку піднімається (42,91 кг/см2) вгору через абсорбційну секцію і входить у контакт Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків та з холодною рідиною, що падає вниз, щоб конденвитрату енергії для способу, зображеного на фіг сувати та абсорбувати пропан та більш важкі ком4, приведені в таблиці 19 44869 20 Таблиця IV Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків (фунт-молекули/од) Потік 31 32 33 36 42 39 38 34 37 Метан 81340 80447 893 3130 932 2198 80408 81340 0 Етан 4128 3782 346 1604 49 1555 4062 4111 17 Видобування (дані базуються на не заокруглених значеннях об'ємних швидкостей потоків) Пропан 93,96% Бутани+ 100,00% Потужність (у кінських силах) Стискання залишкового газу 21,210 Використання тепла (MBTU/Hr) (Мега Британські теплові одиниці/год) Котел деетанізатора для повторного кип'ятіння 22,060 По суті, спосіб, зображений на фіг 4, дозволяє паровій частині потоку 36а в способі фіг 1 обминати теплообмінник 20 і, таким чином, робить можливим об'єднання абсорбційної секції 15в абсорбера/сепаратора 15 способу фіг 1 в деетанізатор 17 способу фіг 4 у вигляді абсорбційної секції 17а Оскільки це трохи зменшує (відносно КІЛЬКОСТІ потоку 34 способу фіг, 1) КІЛЬКІСТЬ потоку 38 верхнього погону деетанізатора, який тече в теплообмінник 20 в способі за фіг 4, це дозволяє абсорбційній секції 17а та десорбційній секції 17в працювати практично з однаковим тиском Це забезпечує кращу рівновагу "рідина-пара" у колоні, яка більш ніж компенсує невелику втрату охолодження в теплообміннику 20 Фактично, порівняння значень, приведених в таблиці І для способу за фіг 1, із значеннями, приведеними в таблиці IV для способу за фіг 4, показує, що при здійсненні способу за фіг 4 досягають на 0,3% збільшення видобування пропану, ніж при здійсненні способу за фіг 1 при такій самій потужності для стискання залишкового газу В той же час спосіб за фіг 4 значно зменшує капітальну вартість установки Дві ректифікаційні колони способу за фіг 1 з'єднують в одну колону у способі за фіг 4, що економить кошти на обладнання та встановлення Крім того, зрошувальний сепаратор 15 способу фіг 4 має менший діаметр порівняно з діаметром верхньої сепараційної секції 15а абсорбера/сепаратора 15 способу за фіг 1, що забезпечує додаткову економію Приклад 2 На фіг 5 показана схема технологічного процесу при застосуванні варіанту даного винаходу, якому віддається перевага, в способі за фіг 2 Склад живильного газу та умови, що обговорюються при розгляданні способу, показаного на фіг 5, такі самі, як і для способу, показаного на фіг 2 Таким чином, спосіб за фіг 5 можна порівнювати зі Пропан 878 616 262 117 0 117 52 52 826 Бутани 439 146 293 7 0 7 0 0 439 + (Фіг 4) Всього 87840 86029 1811 4930 991 3939 85569 86560 1280 способом за, фіг 2, щоб проілюструвати переваги даного винаходу Розглянемо спосіб за фіг 5 Живильний газ, що входить з температурою 80°F та тиском 580 фунтів на кв дюйм (40,6кг/см2), позначений як потік 31 Живильний потік 31 охолоджується в теплообміннику 10 в результаті обміну теплом з холодним залишковим газом з температурою -90°F (потік 34), з рідинами сепаратора, що мають температуру -94°F (потік 33а), та з рідинами деетанізатора, що мають температуру -108°F (потік 35) Охолоджений потік 31а входить в сепаратор з температурою -78°F та тиском 570 фунтів на кв дюйм (39,9кг/см2), де пара (потік 32) відокремлюється відконденсованої рідини (потік 33) Пара (потік 32) із сепаратора 11 надходить в машину 13 робочого розширення, в якій із цієї частини живлення з високим тиском забирають механічну енергію Машина 13 розширює пару головним чином ізентропічно від тиску 570 фунтів на кв дюйм (39,9 кг/см2) до тиску 396 фунтів на кв дюйм (27,72кг/см2) (робочий тиск деетанізатора 17), при цьому в результаті робочого розширення відбувається охолодження розширеного потоку 32а до температури приблизно -107°F Розширений і частково конденсований потік 32а входить у нижню частину абсорбційної (ректифікаційної) секції деетанізатора 17 Рідка частина цього розширеного потоку з'єднується з рідинами, що падають вниз з абсорбційної секції, і ця з'єднана рідина прямує вниз в десорбційну секцію деетанізатора 17 Парова частина розширеного потоку піднімається вгору через абсорбційну секцію і входить в контакт з холодною рідиною, що падає вниз, щоб конденсувати та абсорбувати пропан та більш важкі компоненти Рідинний ПОТІК 35 із деетанізатора 17 відводять через верхню зону десорбційної секції 17в і спрямовують в теплообмінник 10, де цей рідинний потік нагрівається, по мірі того, як він охолоджує вхідний живильний газ, як описувалось раніше Як правило, вихід цієї рідини із деетанізатора здійснюється шляхом термосифонної циркуляції, але може бути застосована і помпа Рідинний потік нагрівається до -56°F, частково випаровуючи потік 35а перед тим, як він повернеться у деетанізатор 17 у вигляді живлення середини колони, як правило у середній зоні десорбційної секції Рідина сепаратора (потік 33) швидко розши 22 21 44869 рюється до тиску, трохи вище ніж 396 фунтів на верхнього погону деетанізатора із теплообмінника кв дюйм (27,72кг/см ) робочого тиску деетанізато20 і утворює потік 34 охолодженого залишкового ра 17 за допомогою розширювального клапана 12, газу Конденсована рідина (потік 39) стискається охолоджуючи потік 33 до -94°F (потік 33а) перед помпою 21 до тиску, трохи більшого за робочий тим, як він забезпечить охолодження вхідного житиск деетанізатора 17 Стиснутий потік 39а потім вильного газу, як описувалось раніше Потік ЗЗв, поділяється принаймні на дві частини Одна частепер з температурою 71 °F, далі входить в деетатина, потік 40, спрямовується як верхнє живлення нізатор 17 у МІСЦІ живлення нижче середини коло(зрошення) в деетанізатор 17 у вигляді холодної ни У деетанізаторі з потоків 35а та ЗЗв десорбурідини, яка контактує з парами, що піднімаються ються метан та компоненти Сг, що містяться в цих вгору через абсорбційну (ректифікаційну) секцію потоках Потік 37 результуючого рідинного продукДруга частина, потік 41, надходить в деетанізатор ту виходить через нижню частину деетанізатора з 17 в МІСЦІ живлення середини колони, яке знахотемпературою 194°F і охолоджується до 110°F диться у верхній зоні десорбційної секції, з метою (потік 37а) в теплообміннику 19 перед тим, як начасткової ректифікації дистиляційного парового дійти на зберігання потоку 36 Частина дистиляційної пари (потік 36) відводиться з верхньої зони десорбційної секції в деетанізаторі 17 Цей потік потім охолоджується і частково конденсується (потік 36а) в результаті теплообміну з холодним паровим потоком 38 верхнього погону деетанізатора, цей потік виходить з верхньої частини деетанізатора 17 з температурою -11ЗТ Згаданий потік верхнього погону деетанізатора нагрівається приблизно до -89°F по мірі того, як він охолоджує потік 36 від -28°F до -112Т (потік 36а) Робочий тиск в деетанізаторі 17 підтримують трохи більшим за робочий тиск зрошувального сепаратора 15 Це дозволяє дистиляційному паровому потоку 36 текти під тиском через теплообмінник 20 і звідти - в зрошувальний сепаратор 15, де конденсована рідина (потік 39) відокремлюється від неконденсованої пари (потік 42) Неконденсована пара з'єднується з нагрітим потоком 38а Потік 34 холодного залишкового газу нагрівається до 75°F (потік 34а) під час свого проходження протитечії у вхідний живильний газ в теплообміннику 10 Залишковий газ потім повторно стискають у два етапи На першому етапі - за допомогою компресора 14, який приводиться в дію розширювальною машиною 13 На другому етапі за допомогою компресора 22, який приводиться в дію допоміжним джерелом живлення і стискає залишковий газ (потік 34с) до магістрального тиску, з яким його реалізують Після охолодження у випускному охолоднику 23 продукт залишкового газу (потік 34d) тече в газопровід для реалізації з температурою 11 ОТ та тиском 613 фунтів на кв дюйм (42,91 кг/см2) Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків та витрату енергії для способу, зображеного на фіг 5, приведені в таблиці, що дається нижче Таблиця V (Фіг 5) Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків (фунт-молекули/год) Потік 31 32 33 35 36 42 39 40 41 38 34 37 Метан 81340 80065 1275 2241 4289 845 Пропан 44 478 1114 2019 3444 2669 775 80495 81340 1975 1531 4068 4112 0 16 444 Видобування (дані базуються на не заокруглених значеннях об'ємних швидкостей потоків) Пропан+ 94,24% Бутани 100,00% Потужність (у кінських силах) Стискання залишкового газу 17,534 Використання тепла (MBTU/Hr) (Мега Британські теплові одиниці/год) Котел деетанізатора для повторного кип'ятіння 16,000 Порівняння значень, приведених в Таблиці Бутани+ 878 546 332 583 113 1 Етан 4128 3650 439 116 323 120 0 0 112 87 25 49 50 828 0 0 0 0 0 439 Всього 87840 85407 2433 4105 6516 898 Продовження таблиці V 5618 4354 1264 85659 86557 1283 для способу за фіг 2, із значеннями, приведеними в Таблиці V для способу за фіг 5, знов показує, що дозволяючи паровій частині потоку 36а у способі за фіг 2 обминати теплообмінник 20, фракціонування, що здійснюється з допомогою абсорбера/сепаратора 15 та деетанізатора 17 у способі за фіг 2, можна поєднати в одній колоні, деетанізаторі 17, у способі за фіг 5 Застосовуючи боковий вивід рідини з колони для часткового охолодження впускного газу в теплообміннику 10 та розділення рідинного потоку 39а із зрошувального сепаратора 23 44869 24 15 на два живлення деетанізатора, можна досягти температури приблизно -109°F Розширений і частакого ж збільшення видобування та зменшення тково конденсований потік 32а входить у нижню використання енергії, як і у способі за фіг 2 Факзону абсорбційної (ректифікаційної) секції деетанітично, завдяки тому, що фракціонування відбувазатора 17 Рідка частина розширеного потоку з'єдється в одній колоні, цією колоною можна керувати нується з рідинами, що падають вниз з абсорбційпри більш низькому тиску, що в результаті покраної секції, і ця з'єднана рідина прямує вниз в щує рівновагу "пара-рідина" Це дає збільшення десорбційну секцію деетанізатора 17 Парова часвидобування в цьому випадку на 0,56% практично тина розширеного потоку піднімається вгору через при такій самій потужності для повторного стисабсорбційну секцію і входить у контакт з холодною кання та при більш низькій потужності котла деерідиною, що падає вниз, щоб конденсувати та абтанізатора відносно способу за фіг 2 Як і у Присорбувати пропан та більш важкі компоненти кладі 1, що описувався вище, така єдина система Рідинний ПОТІК 35 з деетанізатора 17 відвофракцюнаційної колони забезпечить значну екодиться через верхню зону десорбціиної секції і номію капітальних коштів Крім того, порівняно зі спрямовується в теплообмінник 10, де цей рідинспособом за фіг 2 єдина фракцюнаційна колона ний потік нагрівається по мірі того, як він охоловиключає використання помпи абсорбеджує вхідний живильний газ, як описувалось раніра/сепаратора, що також забезпечує економію ше Як правило, виходження цієї рідини із капітальних та експлуатаційних витрат деетанізатора здійснюється шляхом термосифонної циркуляції, але може бути застосована і помпа Порівняння значень таблиць IV та V для споРідинний ПОТІК нагрівається до -46°F, частково собів за фіг 4 та 5 показує переваги варіанту давипаровуючи потік 35а перед тим, як він повертаного винаходу, зображеного на фіг 5, порівняно з ється у деетанізатор 17 у вигляді живлення сереваріантом за фіг 4 Варіант за фіг 5, з розділенидини колони, як правило, у верхній зоні десорбціими зрошувальними потоками (потоки 40 і 41), приної секції пускає і ректифікацію потоку 38 верхнього погону деетанізатора, і часткову ректифікацію дистиляРідина сепаратора (потік 33) швидко розшиційного парового потоку 34, зменшуючи вміст Сз та рюється до тиску, трохи вище ніж 371 фунт на більш важких компонентів в обох потоках порівнякв дюйм (25,97кг/см2), робочого тиску деетанізатоно з варіантом за фіг 4 В результаті - видобуванра 17, за допомогою розширювального клапана ня пропану збільшується на 0,28% у варіанті за 12, охолоджуючи потік 33 до -93°F (потік 33а) пефіг 5, при цьому використовується на 17% менше ред тим, як він забезпечить охолодження вхідного потужності для стискання залишкового газу та на живильного газу, як описувалось раніше Потік 27% менше потужності котла деетанізатора порівЗЗв, тепер вже з температурою 71 °F, входить в няно з варіантом за фіг 4 Таким чином, на фіг 5 деетанізатор 17 у МІСЦІ живлення нижче середини показано варіант даного винаходу, якому віддаколони В деетанізаторі з потоків 35а та ЗЗв десоється перевага рбуються метан та компоненти Са, що містяться в цих потоках Потік 37 результуючого рідинного Приклад З продукту виходить через нижню частину деетаніНа фіг 6 показано схему технологічного прозатора з температурою 187°F і охолоджується до цесу при застосуванні даного винаходу в способі 11 ОТ (потік 37а) у теплообміннику 19 перед тим, за фіг 3 Склад живильного газу та умови, що обяк надійти на зберігання говорюються при розгляданні способу, показаного на фіг 6, такі самі, як і для способу, показаного на Частину дистиляційної пари (потік 36) відвофіг 3 Таким чином, спосіб за фіг 6 можна порівдять через верхню зону десорбціиної секції в деенювати зі способом за фіг 3, щоб проілюструвати танізаторі 17 Цей потік далі охолоджується та переваги даного винаходу частково конденсується (потік 36а) в результаті теплообміну з холодним паровим потоком 38 верРозглянемо спосіб за фіг 6 Живильний газ, хнього погону деетанізатора, який виходить через що входить з температурою 80°F та тиском 580 верхню частину деетанізатора 17 з температурою фунтів на кв дюйм (40,6кг/см2), позначено як потік -115Т Цей потік верхнього погону деетанізатора 31 Живильний потік 31 охолоджується в теплообнагрівається приблизно до - 7 0 Т , оскільки він охоміннику 10 в результаті обміну теплом з холодним лоджує потік 36 від -25Т до -114 F (потік 36а) залишковим газом (потік 34), що має температуру -70°F, з рідинами сепаратора, що мають темпераРобочий тиск в деетанізаторі 17 підтримують туру -93°F (потік 33а), та з рідинами деетанізатора трохи більшим за робочий тиск зрошувального (потік 35), що мають температуру -112Т Охолосепаратора 15 Це дозволяє дистиляційному паджений потік 31а входить у сепаратор 11 з темперовому потоку 36 текти під тиском через теплообратурою -75°F та тиском 570 фунтів на кв дюйм мінник 20 і звідти - в зрошувальний сепаратор 15, (39,9кг/см ), де пара (потік 32) відокремлюється від де конденсована рідина (потік 39) відокремлюєтьконденсованої рідини (потік 33) ся від неконденсованої пари (потік 42) Неконденсована пара з'єднується з нагрітим потоком 38а Пара (потік 32) із сепаратора 11 надходить в верхнього погону деетанізатора із теплообмінника машину 13 робочого розширення, в якій із цієї час20 і утворює потік 34 холодного залишкового газу тини живлення з високим тиском забирають мехаКонденсована рідина (потік 39) із зрошувального нічну енергію Машина 13 розширює пару голосепаратора 15 нагнітається помпою і при цьому вним чином ізентропічно від тиску 570 фунтів на стискається до тиску, трохи вищого за робочий кв дюйм (39,9кг/см2) до тиску 371 фунт на кв дюйм тиск деетанізатора 17 Потік 39а, що передається (25,97кг/см2) (робочий тиск деетанізатора 17), при помпою, далі спрямовується як верхнє живлення цьому в результаті робочого розширення відбува(зрошення) в деетанізатор 17 у вигляді холодної ється охолодження розширеного потоку 32а до 44869 25 рідини, яка контактує з парами, що піднімаються вгору через абсорбційну секцію Потік 34 холодного залишкового газу нагрівається до 75°F (потік 34а) під час проходження протитечії до вхідного живильного газу в теплообміннику 10 Залишковий газ далі повторно стискають у два етапи На першому етапі - за допомогою компресора 14, що приводиться в дію розширювальною машиною 13 На другому етапі - за допомогою компресора 22, який приводиться в дію допо 26 міжним джерелом живлення і стискає залишковий газ (потік 34С) ДО магістрального тиску, з яким його реалізують Після охолодження у випускному охолоднику 23 продукт залишкового газу (потік 34d) тече в газопровід для реалізації з температурою 110°F та тиском 613 фунтів на кв дюйм (42,91 кг/см) Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків та витрату енергії для способу, показаного на фіг 6, приведені в таблиці, що дається нижче Таблиця VI (Фіг 6) Сумарні дані про об'ємні швидкості потоків (фунт-молекули/год) Потік 31 32 33 35 36 42 39 38 34 37 Метан 81340 80336 1004 5187 6191 759 5432 80581 81340 0 Етан 4128 3742 386 3089 3459 39 3420 4073 4112 16 Пропан 878 594 284 826 285 0 285 53 53 825 Видобування (дані базуються на не заокруглених значеннях об'ємних швидкостей потоків) Пропан 93,86% Бутани+ 100,00% Потужність (у кінських силах) Стискання залишкового газу 20,215 Використання тепла (MBTU/Hr) (Мега Британські теплові одиниці/год) Котел деетанізатора для повторного кип'ятіння 19,770 Порівняння значень, приведених в Таблиці III для способу за фіг 3, із значеннями, приведеним в Таблиці VI для способу за фіг 6, знов показує, що дозволяючи паровій частині потоку 36а у способі за фіг 3 обминати теплообмінник 20, фракціонування, що здійснюється абсорбером/сепаратором 15 та деетанізатором 17 у способі за фіг 3, можна поєднати в одній колоні, деетанізаторі 17, у способі за фіг 6 Застосовуючи боковий витік рідини із колони для забезпечення часткового охолодження впускного газу в теплообміннику 10, можна досягти такого самого збільшення видобування продукту та зменшення використання енергії, як і у способі, показаному на фіг 3 Також, оскільки фракціонування відбувається в одній колоні, цією колоною можна керувати при більш низькому тиску, що поліпшує рівновагу "пара-рідина" Це веде до збільшення видобування продукту у цьому випадку на 0,18% практично при такій самій потребі потужності для повторного стискання та при більш низькій потужності котла деетанізатора згідно із способом за фіг 3 Як у Прикладі 1, описаному вище, така єдина система фракцюнаційної колони також дасть значну економію капітальних витрат Порівняння значень Таблиць IV та VI для способів фіг 4 та 6 показує, що здійснюючи варіант фіг 6, запропонований даним винаходом, можна Бутани 439 136 303 152 17 0 17 0 0 439 + Всього 87840 85844 1996 9380 10097 806 9291 85755 86561 1279 досягти практично таких самих рівнів видобування, як і при здійсненні варіанта способу фіг 4, з трохи нижчими витратами енергії (потужність для стискання залишкового газу та потужність котла деетанізатора) Порівняння значень Таблиць V та VI для способів за фіг 5 та 6 показує, що варіант даного винаходу за фіг 6 не може порівнюватись по ефективності з варіантом за фіг 3, але простіша схема процесу варіанта за фіг 6 може дати переваги в капітальних витратах, що важливіше за більш високі витрати енергії Вибір між варіантами даного винаходу за фіг 4, 5 та 6 буде залежати від таких факторів, як розмір установки, наявне обладнання, економічний баланс між капітальними та експлуатаційними витратами Згідно З даним винаходом перевага віддається, як правило, такій конструкції абсорбційної (ректифікаційної) секції деетанізатора, яка передбачає теоретичну багатоетапність сепарації Однак переваги від даного винаходу можна отримати як з декількома, так і з одним теоретичним етапом, і гадають, що навіть еквівалент теоретичного етапу фракціонування може дозволити досягти цих переваг Наприклад, вся конденсована рідина (потік 39) або її частина, що виходить із зрошувального сепаратора 15, а також весь конденсований потік 32а або його частина із машини 13 робочого розширення можуть поєднуватись (у трубопроводі, що з'єднує розширювальну машину з деетанізатором) і при ретельному перемішуванні пара та рідини змішаються і розділяться згідно з відносним леткостями різних компонентів загальних комбінованих потоків Таке поєднання двох потоків слід вважати для даного винаходу таким, що складає абсорбційну секцію Як описувалось раніше у кращому варіанті (фіг 5) потік 36 дистиляційної пари частково кон 27 44869 28 денсується і результуючий конденсат, що викорисчас процесу, особливо у випадку, коли впускний товується для абсорбування цінних компонентів Сз газ є багатшим за газ, використаний у Прикладі 1 та більш важких компонентів із пари, що виходить Треба також визнати, що відносна КІЛЬКІСТЬ з машини робочого розширення Однак даний виживлення в кожному відгалуженні конденсованої нахід не обмежується цим варіантом Даний винарідини, що міститься у потоці 39а, який розділяхід може дати переваги, наприклад, при обробці ється між двома живленнями колони (фіг 5), буде тільки частини пари, що виходить із машини робозалежати від декількох факторів, таких як тиск гачого розширення таким чином, або при викорисзу, склад живильного газу і КІЛЬКІСТЬ наявної потутанні тільки частини конденсату як абсорбенту, в жності Оптимального розділення, як правило, не тих випадках, коли ІНШІ розрахункові міркування можна передбачити без визначення конкретних вказують участки виходу із розширювальної маобставин для кожного варіанта втілення даного шини, або конденсат повинен обминати абсорбвинаходу Для описаних умов здійснення способу ційну секцію деетанізатора Умови, за яких подаперевага віддається місцям живлення, розташоють газ, розмір установки, наявне обладнання або ваним в середній частині колони, як показано на ІНШІ фактори можуть вказати на можливість не фіг 4 - 6 Однак ВІДНОСНІ місця живлення посеревикористовувати машину 13 робочого розширення дині колони можуть мінятися в залежності від або на необхідність заміни її іншим розширювальскладу впускного газу або інших факторів, таких як ним пристроєм (наприклад, розширювальним клазадані рівні видобування, тощо Більш того, можна паном), або на можливість повної (а не часткової) комбінувати два або більше живильних потоків, конденсації потоку 36 дистиляційної пари у теплоабо їх частини в залежності від відносних темпеобміннику 20, або вказати, що їй віддається перератур та величин окремих потоків, і такий комбіновага Також слід зазначити, що в залежності від ваний потік далі можна подавати у місце живленскладу потоку живильного газу може мати переваня, розташовану у середній частині колони На фіг гу використання зовнішнього охолодження для 4 - 6 показані варіанти складу та умов тиску, яким забезпечення часткового охолодження потоку 36 віддається перевага Хоча розширення окремого дистиляційної пари утеплообміннику 20 потоку показано в конкретному розширювальному пристрої, можуть бути застосовані й ІНШІ розшиПри здійсненні даного винаходу буде необхідрювальні засоби, де це доречно Наприклад, умоною невелика різниця між тиском деетанізатора та ви можуть гарантувати робоче розширення потоку тиском зрошувального сепаратора, яку слід врахуконденсованої рідини (потік 33) вати Якщо потік 36 дистиляційної пари буде проходити через теплообмінник 20 в сепаратор 11 без Даний винахід забезпечує збільшення видобубудь-якого збільшення тиску, робочий тиск сепавання компонентів Сз на КІЛЬКІСТЬ експлуатаційної ратора стане трохи нижчим, ніж робочий тиск деевитрати, необхідної для здійснення способу Винатанізатора 17 В цьому випадку рідинний потік, що хід також забезпечує зменшення капітальних вививодять із сепаратора, може нагнітатися у місце трат, оскільки все фракціонування можна здійсни(місця) ЙОГО подавання в деетанізаторі Інший вати в одній колоні Зниження експлуатаційних ріант - це застосувати допоміжну повітродувку для витрат, необхідних для здійснення процесу в деепотоку 36 дистиляційної пари, щоб підвищити ротанізаторі, може проявитися у зниженні потреби у бочий тиск в теплообміннику 20 та сепараторі 15 потужності для стискання або повторного стискандостатньо для того, щоб рідинний потік 39 міг проня, для зовнішнього охолодження, у зниженні походити в деетанізатор 17 без нагнітання треби в енергії для котлів колон, або і в тому, і в іншому 3 іншого боку, при необхідності, збільшеДля кожного конкретного варіанта втілення ного видобування компонентів Сз можна досягти і треба визначити використання та розподілення при установлених експлуатаційних витратах рідин сепаратора, рідин бокового витоку деетанізатора та рідин зрошувального сепаратора для Хоча були описані варіанти винаходу, яким процесу теплообміну, конкретного розміщення віддається перевага, спеціалістам зрозуміло, що теплообмінників для живильного газу і охолодженможливі ІНШІ видозміни, наприклад пристосування ня живильного газу деетанізатора, а також вибір даного винаходу до різних умов, типів живлення потоків процесу для певного теплообміну Більш або інших умов у межах суті винаходу, яка виклатого, можна застосувати зовнішнє охолодження дена у формулі винаходу живильного газу від інших потоків, що діють під 44869 ЗО д Л і ЕТАНІ ІЙЦВ Чи Фіг. 1 (Відомий спосіб і установка) Фіг. 2 (Відомий спосіб і установка) Фіг. З Фіг. 4 33 44869 34 /Pv*- — - « » Ш Н № B&VlpAThvfl ДКЙМ L Фіг. 5 Фіг. 6 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90